KR102016037B1 - Apparatus for measuring water level using identification sign - Google Patents

Apparatus for measuring water level using identification sign Download PDF

Info

Publication number
KR102016037B1
KR102016037B1 KR1020190053438A KR20190053438A KR102016037B1 KR 102016037 B1 KR102016037 B1 KR 102016037B1 KR 1020190053438 A KR1020190053438 A KR 1020190053438A KR 20190053438 A KR20190053438 A KR 20190053438A KR 102016037 B1 KR102016037 B1 KR 102016037B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water level
image
identification mark
unit
reference pixel
Prior art date
Application number
KR1020190053438A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양창우
송승훈
Original Assignee
주식회사 월드씨앤에스
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 주식회사 월드씨앤에스 filed Critical 주식회사 월드씨앤에스
Priority to KR1020190053438A priority Critical patent/KR102016037B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102016037B1 publication Critical patent/KR102016037B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/60—Rotation of whole images or parts thereof
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11—Region-based segmentation
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

According to the present invention, disclosed is a device for measuring a water level which separately measures and inputs only a water surface height value corresponding to a water level boundary of an initial image and a reference height value from the water surface to an identification mark, and inputs available resolutions of the photographing part without an additional measurement and the initial image of the photographed measuring point to make initial setting. The present invention comprises: a photographing part; an inserting part; an extraction part; a setting part; and a measuring part.

Description

식별표지를 이용한 수위 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING WATER LEVEL USING IDENTIFICATION SIGN}Water level measurement device using identification mark {APPARATUS FOR MEASURING WATER LEVEL USING IDENTIFICATION SIGN}

본 발명은 측정지점에 고정 설치된 식별표지를 이용하여 측정지점의 수위를 측정하는 수위 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water level measuring device for measuring the water level of the measuring point using an identification mark fixed to the measuring point.

종래에는 강이나 하천의 범람을 인식하고 대비하기 위해 카메라를 이용하여 측정지점을 촬영하고, 촬영된 이미지를 분석하여 측정지점의 수위를 측정한다.Conventionally, in order to recognize and contrast the overflow of rivers or rivers, a measurement point is photographed using a camera, and the photographed image is analyzed to measure the water level of the measurement point.

특허문헌은 카메라의 시야각, 기준축 상의 촬영범위, 카메라와 기준축 간의 거리 및 시야각에 따른 수면 높이를 포함하는 기준정보를 저장하고, 측정지점을 촬영한 정지영상에서 수위경계를 추출하며, 수위경계로부터 화면 최저점까지 수직방향으로의 픽셀수를 산출하고, 산출된 픽셀수와 기준정보를 이용하여 실제 수위를 산출한다.The patent document stores reference information including the viewing angle of the camera, the shooting range on the reference axis, the distance between the camera and the reference axis, and the surface height according to the viewing angle, extracts the water level boundary from the still image photographing the measuring point, The number of pixels in the vertical direction to the lowest point of the screen is calculated, and the actual water level is calculated using the calculated number of pixels and reference information.

그러나 특허문헌은 아래와 같이 다양한 문제점이 있다.However, the patent document has various problems as follows.

특허문헌은 카메라의 시야각에 따른 수중 측정이 필요한데, 현실적으로 수위경계로부터 화면 최저점까지의 수중 측정이 어렵고, 측정지점마다 카메라의 시야각, 기준축 상의 촬영범위, 카메라와 기준축 간의 거리 및 시야각에 따른 수면 높이를 미리 측정하여 기준정보로 저장해야 하므로, 미리 측정되어야 할 요소들이 많아 초기 설정과정이 매우 복잡할 수 있으며, 초기 설정에 소요되는 시간이 증가될 수 있다.The patent document requires underwater measurement according to the viewing angle of the camera, which is difficult to measure underwater from the water level boundary to the lowest point of the screen, and according to the measuring point, the viewing angle of the camera, the shooting range on the reference axis, the distance between the camera and the reference axis and the surface of the viewing angle Since the height must be measured in advance and stored as reference information, there are many elements to be measured in advance, and thus the initial setting process can be very complicated, and the time required for initial setting can be increased.

특허문헌은 기준표지의 위치값 변동을 확인하거나, 기준표지의 좌표정보와 기준정보를 이용하여 카메라의 위치 틀어짐 여부를 확인한다고 하였으나, 위치값 변동을 연산하는 방법 또는 기준표지의 좌표정보와 기준정보를 어떻게 이용하여 카메라의 위치 틀어짐 여부를 확인하는지 구체적으로 기재되어 있지 않아 구현 가능성이 매우 낮을 수 있다. 또한 특허문헌은 기준표지의 좌표정보와 기준정보를 이용하여 보정된 기준정보를 산출한다고 하였으나, 기준표지의 좌표정보와 기준정보를 어떻게 이용하여 보정된 기준정보를 산출하는지 구체적으로 기재되어 있지 않아 구현 가능성이 매우 낮을 수 있다. 또한 특허문헌은 보정된 기준정보를 이용하여 실제 수위를 산출한다고 하였으나, 보정된 기준정보를 어떻게 이용하여 실제 수위를 산출하는지 구체적으로 기재되어 있지 않아 구현 가능성이 매우 낮을 수 있다.Although the patent document confirms the position value variation of the reference mark or checks the position of the camera by using the coordinate information and the reference information of the reference mark, the method of calculating the position value variation or the coordinate information and the reference information of the reference mark. How to check whether the position of the camera is misaligned using is not described in detail can be very low implementation possibility. In addition, although the patent document calculates the corrected reference information using the coordinate information and the reference information of the reference cover, it is not described in detail how to calculate the corrected reference information using the coordinate information and the reference information of the reference cover. The likelihood may be very low. In addition, although the patent document calculates the actual water level using the corrected reference information, it is not described in detail how to calculate the actual water level using the corrected reference information may be very low implementation.

특허문헌은 기준표지의 기울기 측정수단이 없으므로, 강풍으로 인해 카메라가 이동이 없이 회전되면 정확한 기준표지 좌표정보를 얻어내기 어려울 수 있다.Since the patent document has no inclination measuring means of the reference mark, it may be difficult to obtain accurate reference mark coordinate information when the camera is rotated without moving due to the strong wind.

특허문헌은 강풍으로 인해 카메라가 이동하여 화면에 기준표지가 안 보일 수 있는데, 이러한 상황에서 보정을 수행한다면 잘못된 수위정보를 제공하거나, 신뢰도가 없는 무의미한 수위측정이 이루어 질 수 있다. 또한 특허문헌은 약간의 카메라 틀어짐이 발생하여도 작업자에게 알리기 때문에 작업 효율이 떨어진다.According to the patent literature, the camera may move due to the strong wind, and the reference mark may not be visible on the screen. If the correction is performed in such a situation, false level information may be provided, or a meaningless level measurement without reliability may be performed. In addition, the patent document notifies the worker even if some camera distortion occurs, the work efficiency is low.

특허문헌은 기준표지를 카메라 위치의 틀어짐을 확인하는 용도로 사용되어 기준표지의 용도가 매우 제한적이다.The patent document is used to check the misalignment of the camera position, so the use of the reference mark is very limited.

한국등록특허 제10-0661487호Korea Patent Registration No. 10-0661487

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 초기 이미지의 수위경계에 대응하는 수면 높이값 및 바닥면 또는 수면으로부터 식별표지까지의 기준 높이값만 별도로 측정하여 입력하고, 별도의 측정이 없이 기본적으로 제공 가능한 촬영부의 해상도 및 측정지점을 촬영한 초기 이미지를 입력하여 초기 설정을 하는 수위 측정 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention separately measures and inputs only the height value corresponding to the water level boundary of the initial image and the reference height value from the bottom surface or the water surface to the identification mark, and is basically provided without additional measurement. Provided is a water level measuring apparatus for initial setting by inputting an initial image photographing negative resolution and measurement point.

본 발명은 식별표지영역에 위치하는 제1 기준픽셀을 기준 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 수위경계의 픽셀을 제2 기준픽셀로 설정하며, 제2 기준픽셀을 수면 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정하는 수위 측정 장치를 제공한다.The present invention sets the first reference pixel positioned in the identification mark region as the reference height value, sets the pixel of the water level boundary positioned vertically from the first reference pixel as the second reference pixel, and sets the second reference pixel as the surface height. A water level measuring apparatus for setting a height value according to a position of each pixel by setting a value and referring to the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel is provided.

본 발명은 초기 설정과 수위 측정을 할 때 식별표지영역의 기울기 각도값을 측정하는 수위 측정 장치를 제공한다.The present invention provides a water level measurement device for measuring the inclination angle value of the identification mark area when the initial setting and the water level measurement.

상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 식별표지를 이용한 수위 측정 장치는, 고정 설치된 식별표지를 포함하여 측정지점을 촬영하는 촬영부; 상기 촬영부의 해상도, 측정지점을 촬영한 초기 이미지, 초기 이미지의 수위경계에 대응하는 수면 높이값 및 수면으로부터 식별표지까지의 기준 높이값을 포함하는 기본정보를 입력받는 입력부; 상기 초기 이미지로부터 식별표지영역을 추출하고, 배경영역과 수위영역의 경계가 되는 수위경계를 추출하는 추출부; 상기 식별표지영역에 위치하는 제1 기준픽셀을 기준 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 수위경계의 픽셀을 제2 기준픽셀로 설정하며, 제2 기준픽셀을 수면 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정하는 설정부 및 상기 촬영부에서 촬영한 제N 이미지의 제2 기준픽셀에 대응하는 높이값을 참조하여 제N 수위값을 연산하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Water level measuring apparatus using the identification mark of the present invention for solving the above problems, including a photographing unit for photographing the measurement point including a fixed fixed identification mark; An input unit for receiving basic information including a resolution of the photographing unit, an initial image photographing a measurement point, a surface height value corresponding to a water level boundary of the initial image, and a reference height value from a surface to an identification mark; An extraction unit for extracting an identification mark region from the initial image and extracting a water level boundary that is a boundary between a background region and a water level region; The first reference pixel positioned in the identification mark region is set as the reference height value, the pixel of the water level boundary positioned vertically from the first reference pixel is set as the second reference pixel, and the second reference pixel is set as the surface height value. A setting unit for setting a height value according to the position of each pixel with reference to the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel and a second reference pixel of the Nth image photographed by the photographing unit. It characterized in that it comprises a measuring unit for calculating the N-th water level value with reference to the height value.

상기 측정부는 선형회귀 알고리즘을 이용하여 초기 이미지의 수위경계에 해당하는 모든 픽셀에 가장 가까이 위치하는 수위경계 기울기를 연산하고, 상기 설정부는 초기 이미지에서 수위경계 기울기에 위치하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 픽셀을 초기 이미지의 제2 기준픽셀로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.The measurement unit calculates a water level slope closest to all pixels corresponding to the water level boundary of the initial image by using a linear regression algorithm, and the setting unit is located at the water level boundary slope in the initial image and is perpendicular to the first reference pixel. The positioning pixel may be set as a second reference pixel of the initial image.

상기 추출부는 초기 이미지의 식별표지영역에서 한 쌍의 선분보다 긴 다른 한 쌍의 선분 중에서 하나의 선분 양 끝점에 대응하는 꼭지점 좌표를 추출하고, 상기 측정부는 꼭지점 좌표 간의 초기 기울기 각도값을 측정하며, 본 발명의 식별표지를 이용한 수위 측정 장치는 초기 기울기 각도값이 0에 벗어났는지 여부를 판별하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The extractor extracts vertex coordinates corresponding to both end points of one pair of other pairs of segments longer than a pair of segments in the initial image identification area, and the measurement unit measures an initial tilt angle value between the vertex coordinates, The apparatus for measuring water level using the identification mark of the present invention may further include a controller for determining whether the initial tilt angle value is out of zero.

상기 제어부는 제N 기울기 각도값이 0에 벗어났는지 여부, 초기 이미지와 제N 이미지 간에 제1 기준픽셀의 좌표 변화가 있는지 여부 및 초기 이미지와 제N 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부 중 적어도 하나를 판별하는 것을 특징으로 할 수 있다.The controller determines whether the N-th tilt angle is out of zero, whether there is a change in coordinates of the first reference pixel between the initial image and the N-th image, and a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the initial image and the N-th image. It may be characterized by determining whether there is at least one.

상기 촬영부는 초기 이미지와 제N 이미지 간에 제1 기준픽셀의 좌표 변화가 있으면, PTZ 기능을 이용하여 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표에 식별표지영역을 위치시키고, 상기 제어부는 초기 이미지와 제N+1 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 할 수 있다.If there is a change in the coordinates of the first reference pixel between the initial image and the N-th image, the photographing unit positions the identification mark region at the coordinates of the first reference pixel of the initial image by using a PTZ function, and the controller controls the initial image and the N-th image. The method may determine whether there is a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the +1 images.

상기 제어부는 추출부에서 제N 이미지의 식별표지영역을 미추출하면, 촬영부의 PTZ 기능을 원격 제어하기 위한 요청정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The controller may generate request information for remotely controlling the PTZ function of the photographing unit when the extracting unit does not extract the identification mark region of the Nth image.

상기 설정부는 해상도와 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표를 참조하여 관심영역을 설정하고, 상기 제어부는 제N 이미지에서 식별표지영역이 관심영역에 미존재하면, 촬영부의 재설치를 요청하기 위한 요청정보를 생성하며, 상기 추출부는 제N 이미지에서 식별표지영역이 관심영역에 존재하고, 제N 기울기 각도값이 0에 벗어나면, 제N 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.The setting unit sets the ROI by referring to the resolution and the coordinates of the first reference pixel of the initial image, and the controller requests information for requesting to reinstall the photographing unit when the identification mark region does not exist in the ROI in the Nth image. Wherein the extracting unit rotates the N-th image with reference to the N-th inclination angle when the identification mark region in the N-th image exists in the ROI and the N-th inclination angle value is out of zero. Can be.

상기 식별표지는 픽셀 높이값 설정과 보정, 관심영역 설정, 기울기 각도 측정 및 PTZ 기능이 구비된 촬영부 동작 제어 중 적어도 하나에 이용되는 것을 특징으로 할 수 있다.The identification mark may be used for at least one of setting and correcting a pixel height value, setting a region of interest, measuring an inclination angle, and controlling an operation of a photographing unit equipped with a PTZ function.

본 발명은 초기 설정을 수행할 때 미리 측정되어야 할 요소가 수면 높이값과 기준 높이값밖에 없어 초기 설정과정이 매우 단순하고, 초기 설정에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.In the present invention, since the only elements to be measured in advance when performing the initial setting are the sleep height value and the reference height value, the initial setting process is very simple, and the time required for the initial setting can be reduced.

본 발명은 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정함으로써, 식별표지에 대응하는 정면 영상뿐만 아니라 원근감이 있는 영상에서도 수위를 정확하게 측정할 수 있고, 식별표지와 촬영부의 설치에 대한 위치 제약을 감소시킬 수 있으며, 기존 지주 구조물에 설치된 촬영부를 재사용할 수 있다.The present invention sets the height value according to the position of each pixel by referring to the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel, so that the water level can be accurately measured not only in the front image corresponding to the identification mark but also in the perspective image. It is possible to reduce the positional constraints on the installation of the identification mark and the imaging unit, and reuse the imaging unit installed on the existing strut structure.

본 발명은 초기 설정을 할 때 초기 이미지로부터 식별표지영역의 초기 기울기 각도값을 측정함으로써, 초기 기울기 각도값을 이용하여 촬영부를 쉽게 초기 설정할 수 있고, 수위 측정이 용이한 이미지를 생성할 수 있다.According to the present invention, when the initial setting is performed, the initial tilt angle value of the identification mark region is measured from the initial image, so that the photographing unit can be easily set using the initial tilt angle value, and the image can be easily measured.

본 발명은 수위 측정을 할 때 제N 이미지로부터 식별표지영역의 제N 기울기 각도값을 측정함으로써, 제N 기울기 각도값을 이용하여 촬영부의 틀어진 각도를 보정할 수 있고, 제N 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전시켜 회전된 제N 이미지를 통해 제N 수위값을 측정할 수 있다.According to the present invention, by measuring the N-th tilt angle value of the identification mark region from the N-th image when performing water level measurement, the twisted angle of the photographing unit may be corrected using the N-th tilt angle value, and the N-th tilt angle value is referred to. The N-th water level value can be measured by rotating the N-th image.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식별표지를 이용한 수위 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 수위 측정 장치가 설치된 지주구조물을 도시한 정면도이다.
도 3은 고정형 카메라의 틀어짐이 없을 때 측정지점을 촬영한 초기 이미지를 도시한 예이다.
도 4는 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 연산하는 원리를 도시한 예이다.
도 5는 고정형 카메라의 틀어짐이 있을 때 측정지점을 촬영한 제N 이미지를 도시한 예이다.
도 6은 도 5의 식별표지영역의 꼭지점 좌표를 이용하여 기울기 각도값을 측정하는 예이다.
도 7은 도 5의 제N 이미지를 회전시킨 예이다.
도 8은 고정형 카메라의 틀어짐이 있을 때 측정지점을 촬영한 제N 이미지를 도시한 다른 예이다.
도 9는 PTZ 카메라를 이용하여 측정지점을 촬영한 초기 이미지를 도시한 예이다.
도 10은 PTZ 카메라의 틀어짐을 보정하여 측정지점을 재촬영한 초기 이미지를 도시한 예이다.
도 11은 수위경계 기울기를 연산하는 원리를 도시한 예이다.
도 12는 수위경계 기울기를 참조하여 초기 이미지의 제2 기준픽셀을 설정하는 예이다.
도 13은 초기 이미지와 제N+1 이미지의 식별표지영역을 비교한 예이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 식별표지를 이용한 수위 측정 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 도 14의 초기 설정을 수행하는 단계를 상세히 도시한 흐름도이다.
도 16a는 고정형 카메라를 통해 촬영된 초기 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이다.
도 16b는 PTZ 카메라를 통해 촬영된 초기 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이다.
도 17a는 고정형 카메라를 통해 촬영된 제N 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이다.
도 17b는 PTZ 카메라를 통해 촬영된 제N 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이다.
도 18은 도 14의 경보별로 수위를 판단하는 단계를 상세하게 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for measuring a water level using an identification mark according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view illustrating the strut structure in which the water level measuring device of FIG. 1 is installed.
3 is an example illustrating an initial image of photographing a measuring point when there is no distortion of the fixed camera.
4 illustrates an example of calculating a height value according to a position of each pixel by referring to the number of pixels between a first reference pixel and a second reference pixel.
FIG. 5 illustrates an example of an N-th image of photographing a measuring point when the fixed camera is distorted.
6 illustrates an example of measuring an inclination angle value by using vertex coordinates of the identification mark region of FIG. 5.
FIG. 7 is an example of rotating the Nth image of FIG. 5.
FIG. 8 is another example of an N-th image of photographing a measuring point when the fixed camera is distorted.
9 shows an example of an initial image of photographing a measurement point using a PTZ camera.
10 is an example illustrating an initial image of re-taking a measurement point by correcting a distortion of a PTZ camera.
11 is an example showing the principle of calculating the water level boundary slope.
12 is an example of setting a second reference pixel of an initial image with reference to a water level boundary slope.
FIG. 13 shows an example of comparing an identification mark region between an initial image and an N + 1th image.
14 is a flowchart illustrating a method of operating a water level measuring apparatus using the identification mark according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a detailed operation of performing the initial setup of FIG. 14.
16A illustrates an example of determining in detail whether an initial image photographed by a fixed camera is suitable for measuring the water level.
16B illustrates an example of determining in detail whether an initial image photographed by a PTZ camera is suitable for level measurement.
17A illustrates an example of determining in detail whether the N-th image photographed through the fixed camera is suitable for measuring the water level.
17B illustrates an example of determining in detail whether the N-th image captured by the PTZ camera is suitable for measuring the water level.
FIG. 18 is a flowchart illustrating an operation of determining a level of water for each alarm of FIG. 14.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식별표지를 이용한 수위 측정 장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 수위 측정 장치가 설치된 지주구조물을 도시한 정면도로서, 수위 측정 장치(100)는 지주구조물(200)에 고정 설치되고, 측정지점을 촬영하여 측정지점의 수위를 측정한다. 수위 측정 장치(100)는 입력부(110), 설정부(120), 촬영부(140) 및 추출부(150)를 포함하고, 저장부(130), 측정부(160), 알람부(170), 통신부(180) 및 제어부(190)를 더 포함할 수 있다.1 is a block diagram illustrating a water level measuring apparatus using an identification mark according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view showing a strut structure in which the water level measuring apparatus of Figure 1 is installed, the water level measuring apparatus 100 It is fixedly installed on the strut structure 200, and photographs the measuring point to measure the water level of the measuring point. The water level measuring apparatus 100 includes an input unit 110, a setting unit 120, a photographing unit 140, and an extracting unit 150, and includes a storage unit 130, a measuring unit 160, and an alarm unit 170. The communication unit 180 may further include a controller 190.

지주구조물(200)은 베이스 플레이트(210), 지주(220), 함체(230) 및 브라켓(240)을 포함한다. 지주(220)는 베이스 플레이트(210)와 결합되고, 베이스 플레이트(210) 상부에 형성된다. 함체(230)는 지주(220)에 형성되고, 브라켓(240) 또는 별도의 고정수단(미도시)에 의해 고정될 수 있다. 함체(230) 내부에는 입력부(110), 설정부(120), 저장부(130), 추출부(150), 측정부(160), 통신부(180) 및 제어부(190) 등 전자부품이 설치될 수 있고, 지주(220) 내부에는 전자부품과 전기적 연결을 위한 배선이 형성될 수 있다.The strut structure 200 includes a base plate 210, a strut 220, a housing 230, and a bracket 240. The strut 220 is coupled to the base plate 210 and is formed on the base plate 210. The enclosure 230 may be formed on the support 220, and may be fixed by the bracket 240 or a separate fixing means (not shown). An electronic component such as an input unit 110, a setting unit 120, a storage unit 130, an extraction unit 150, a measurement unit 160, a communication unit 180, and a controller 190 may be installed inside the enclosure 230. In addition, the support 220 may have a wire for electrical connection with the electronic component.

브라켓(240)은 함체(230), 촬영부(140) 또는 알람부(170)를 설치하기 위해 사용될 수 있다. 알람부(170)는 경광등(171) 또는 스피커(172)일 수 있고, 알람을 발생시키는 다양한 모듈 또는 장치일 수 있다. 촬영부(140) 및 알람부(170)는 지주(220) 내부에 형성된 배선과 연결될 수 있고, 무선으로 통신부(180)와 통신할 수 있다. 경광등(171)에서는 긴급함을 나타내기 위한 불빛을 방출할 수 있고, 스피커(172)에서는 현재 경보 상태 또는 경보 단계별 행동요령을 방송할 수 있으므로, 측정지점의 인근 주민은 알람부(170)를 통해 신속한 대처를 할 수 있다.The bracket 240 may be used to install the enclosure 230, the photographing unit 140, or the alarm unit 170. The alarm unit 170 may be a warning light 171 or a speaker 172, and may be various modules or devices for generating an alarm. The photographing unit 140 and the alarm unit 170 may be connected to a wire formed in the support 220, and may wirelessly communicate with the communication unit 180. The warning light 171 may emit a light for indicating an emergency, and the speaker 172 may broadcast a current alert state or step-by-step action tips, so that the inhabitants near the measuring point may be promptly alerted through the alarm unit 170. Can cope

촬영부(140)는 CCTV(Closed Circuit Television)일 수 있다. 또한 촬영부(140)는 고정형 카메라일 수 있고, 팬(pen), 틸트(tilt) 및 줌(zoom) 기능이 구비된 PTZ 카메라일 수 있다.The photographing unit 140 may be a closed circuit television (CCTV). In addition, the photographing unit 140 may be a fixed camera or may be a PTZ camera having a pen, tilt, and zoom function.

도 3은 고정형 카메라의 틀어짐이 없을 때 측정지점을 촬영한 초기 이미지를 도시한 예로서, 측정지점은 댐, 강, 하천 또는 지류일 수 있고, 지류의 상류, 중류 또는 하류일 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 수면과 제방을 포함할 수 있다. 식별표지(10)는 규격화된 크기를 갖고, 측정지점에 고정되어 변동이 없는 것을 전제로 하며, 앞면이 직사각형인 것이 바람직하다. 예를 들어 식별표지(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 제방에 고정 설치될 수 있다.3 is an example of an initial image photographing a measurement point when there is no distortion of the fixed camera. The measurement point may be a dam, a river, a river, or a tributary, and may be an upstream, midstream, or downstream of a tributary. As shown in the drawing may include a water surface and a dike. The identification mark 10 has a standardized size, is fixed at the measurement point, and assumes no change, and the front face is preferably rectangular. For example, the identification mark 10 may be fixed to the embankment as shown in FIG.

측정지점을 촬영한 이미지는 수면에 해당하는 수위영역 및 배경에 해당하는 배경영역으로 구분되고, 수위영역과 배경영역 사이는 수위경계이다. 식별표지(10)는 제방 또는 수면과 구별되는 색상을 가질 수 있고, 수위 측정을 위한 안내판일 수 있으며, 안내판이라는 의미의 문자를 포함할 수 있다. 촬영부(140)는 고정 설치된 식별표지(10)를 포함하여 측정지점을 촬영한다.The image photographing the measurement point is divided into a water level region corresponding to the water surface and a background region corresponding to the background, and a water level boundary between the water level region and the background region. The identification mark 10 may have a color distinguished from the embankment or the water surface, may be a guide plate for measuring the water level, and may include a letter meaning a guide plate. The photographing unit 140 includes a fixedly installed identification mark 10 to photograph the measurement point.

지주구조물(200)은 식별표지(10) 맞은편에 대응하여 위치하고, 식별표지(10)와 촬영부(140)는 서로 같거나 비슷한 높이에 설치될 수 있다. 촬영부(140)부는 렌즈와 이미지센서(CCD/CMOS)를 통해 들어오는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 이미지를 생성할 수 있다.The strut structure 200 may be disposed to correspond to the opposite side of the identification mark 10, and the identification mark 10 and the photographing unit 140 may be installed at the same or similar heights. The photographing unit 140 may generate an image by converting an analog signal received through a lens and an image sensor (CCD / CMOS) into a digital signal.

입력부(110)는 촬영부(140)의 해상도, 측정지점을 촬영한 초기 이미지, 초기 이미지의 수위경계에 대응하는 수면 높이값 및 바닥면 또는 수면으로부터 식별표지까지의 기준 높이값을 포함하는 기본정보를 입력받는다. 입력부(110)는 키보드 또는 터치패드가 형성될 수 있고, 키보드 또는 터치패드를 통해 기본정보를 입력받을 수 있다. 또한 통신부(180)는 관제서버(미도시)로부터 기본정보를 수신하여 입력부(110)로 전달할 수 있다. 저장부(130)는 기본정보를 저장한다.The input unit 110 includes basic information including a resolution of the photographing unit 140, an initial image photographing a measurement point, a surface height value corresponding to the water level boundary of the initial image, and a reference height value from the bottom surface or the surface to the identification mark. Get input. The input unit 110 may include a keyboard or a touch pad, and receive basic information through the keyboard or the touch pad. In addition, the communication unit 180 may receive the basic information from the control server (not shown) and transmit it to the input unit 110. The storage unit 130 stores basic information.

관제서버는 측정지점별로 설치된 수위 측정 장치(100)를 관리하고, 각 측정지점별 수위정보를 수집하여 측정지점별 수위 상태를 모니터링한다. 또한 관제서버는 각 수위 측정 장치(100)의 동작 상태도 모니터링할 수 있다. 본 발명은 수위정보를 축적시켜 재난예측에 활용할 수 있다.The control server manages the water level measuring apparatus 100 installed for each measuring point, and collects the water level information for each measuring point to monitor the water level status for each measuring point. In addition, the control server may monitor the operation status of each water level measuring apparatus 100. The present invention can be utilized for disaster prediction by accumulating water level information.

해상도는 이미지의 정밀도를 나타내는 지표로서, 1인치당 몇 개의 픽셀(pixel)로 이루어 졌는지를 나타내는 ppi(pixel per inch) 또는 1인치당 몇 개의 점(dot)로 이루어졌는지를 나타내는 dpi(dot per inch)로 표현된다. 픽셀 또는 도트의 수가 많을수록 고해상도의 정밀한 이미지를 표현할 수 있다. 본 발명은 해상도를 통해 수평픽셀의 개수, 수직픽셀의 개수 및 전체픽셀의 개수를 알아낼 수 있다.Resolution is an indicator of the precision of an image, either pixels per inch (ppi), or dots per inch (dpi), indicating how many pixels per inch. Is expressed. The larger the number of pixels or dots, the more accurate the image can be represented. The present invention can find out the number of horizontal pixels, the number of vertical pixels, and the total number of pixels through the resolution.

수면 높이값 또는 기준 높이값은 작업자가 보유한 휴대용 수위 측정기를 통해 획득될 수 있다. 휴대용 수위 측정기는 펄스 레이더 수위계, 초음파식 수위계 또는 레이저 거리 측정기일 수 있고, 다양한 측정기를 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The surface height value or the reference height value may be obtained through a portable level meter held by an operator. The portable water level meter may be a pulse radar level meter, an ultrasonic level meter or a laser range finder, and may include various types of meters, but is not limited thereto.

펄스 레이더 수위계는 수심 바닥면 방향으로 광속의 펄스 웨이브를 방출하고, 수심 바닥에서 반사되는 펄스 웨이브를 수신하는 방식으로 수위를 측정한다. 초음파식 수위계는 펄스 웨이브를 대신하여 초음파 펄스를 이용한다. 레이저 거리 측정기는 레이저를 발생시키는 광송신부 및 식별표지(10)로부터 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하는 광수신부를 포함하고, 수면으로부터 식별표지(10)까지의 높이 측정할 수 있다.The pulse radar level meter measures the water level by emitting a pulse wave of the light beam toward the bottom surface and receiving a pulse wave reflected from the bottom surface. Ultrasonic water meters use ultrasonic pulses instead of pulse waves. The laser range finder includes an optical transmitter for generating a laser and an optical receiver for detecting a laser reflected from the identification mark 10 and measure the height from the water surface to the identification mark 10.

추출부(150)는 초기 이미지로부터 식별표지영역을 추출하고, 배경영역과 수위영역의 경계가 되는 수위경계를 추출한다. 추출부(150)는 윤곽선 검출(edge detection) 알고리즘을 통해 식별표지영역과 수위경계를 추출할 수 있다. 윤곽선은 이미지 안에 있는 객체의 경계(boundary)를 가리키는 것으로서, 영상의 밝기가 낮은 값에서 높은 값으로 또는 그 반대로 변환 지점을 가리킨다. 윤곽선 검출 알고리즘은 윤곽선에 해당하는 픽셀 등 윤곽선을 검출하기 위한 방법으로서 미분 연산자가 사용된다. 미분 연산자는 소벨(sobel), 프리윗(prewitt), 로버츠(robert), 라플라시안(laplacian) 또는 캐니(canny)일 수 있다.The extraction unit 150 extracts the identification mark region from the initial image, and extracts the water level boundary that is the boundary between the background region and the water level region. The extraction unit 150 may extract the identification mark region and the water level boundary through an edge detection algorithm. The outline points to the boundary of the object in the image, which points to the transition point from low to high, or vice versa. The contour detection algorithm uses a differential operator as a method for detecting contours such as pixels corresponding to the contours. The derivative operator can be sobel, prewitt, robert, laplacian or canny.

추출부(150)는 윤곽선 검출 효율을 향상시키고, 이미지처리 연산의 양을 최소화시키기 위해 초기 이미지를 그레이 스케일(gray scale)로 변환하고, 이진화(binarization) 과정을 수행할 수 있다.The extractor 150 may convert the initial image to gray scale and perform a binarization process in order to improve contour detection efficiency and minimize the amount of image processing operations.

설정부(120)는 수위 측정을 위한 초기 설정을 수행한다. 초기 설정은 최초 촬영부(140)를 설치할 때 이루어질 수 있다. 또한 초기 설정은 정전, 장애 또는 유지보수의 사유로 촬영부(140)를 재설정 또는 재설치할 때 이루어질 수 있다. 예를 들어 작업자는 강풍으로 인해 촬영부(140)의 위치가 이동되거나 회전되어 촬영부(140)가 측정지점을 촬영하지 못할 때 촬영부(140)를 재설치할 수 있다.The setting unit 120 performs initial setting for measuring the water level. Initial setting may be performed when the initial photographing unit 140 is installed. In addition, the initial setting may be made when resetting or reinstalling the photographing unit 140 due to power failure, failure, or maintenance. For example, the worker may reinstall the photographing unit 140 when the photographing unit 140 fails to photograph the measurement point because the position of the photographing unit 140 is moved or rotated due to the strong wind.

설정부(120)는 식별표지영역에 위치하는 제1 기준픽셀을 기준 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 수위경계의 픽셀을 제2 기준픽셀로 설정하며, 제2 기준픽셀을 수면 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정한다. 예를 들어 설정부(120)는 기준 높이값, 수면 높이갚 및 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 하나의 픽셀에 대한 Y축값을 설정할 수 있고, 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정할 수 있다.The setting unit 120 sets the first reference pixel positioned in the identification mark region as the reference height value, sets the pixel of the water level boundary positioned vertically from the first reference pixel as the second reference pixel, and sets the second reference pixel. Is set as the sleep height value, and the height value is set according to the position of each pixel with reference to the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel. For example, the setting unit 120 may set the Y-axis value for one pixel by referring to the reference height value, the surface height return, and the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel, and at each pixel position. You can set the height value accordingly.

도 4는 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 연산하는 원리를 도시한 예로서, 제1 기준픽셀은 중심에 위치하고 식별표지영역의 아랫변에 위치하는 픽셀일 수 있다. 제2 기준픽셀은 수위경계에 위치하고 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 픽셀일 수 있다.4 is a view illustrating a principle of calculating a height value according to a position of each pixel by referring to the number of pixels between a first reference pixel and a second reference pixel, wherein the first reference pixel is positioned at the center and is below the identification mark region. It may be a pixel located on the side. The second reference pixel may be a pixel positioned at the water level boundary and vertically positioned from the first reference pixel.

도 4에 도시된 바와 같이 기준 높이값이 10m이고, 수면 높이값이 5m이며, 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수가 500개라고 가정하면, 설정부(120)는 기준 높이값, 수면 높이값 및 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 하나의 픽셀에 대한 Y축값을 설정할 수 있고, 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정할 수 있다. 여기서 Y축값은 0.01m이고, 제1 기준픽셀 아래에 첫 번째로 위치하는 픽셀 높이값은 9.99m이며, 제2 기준픽셀 위에 첫 번째로 위치하는 픽셀 높이값은 5.01m이다. 예를 들어 측정부(160)는 촬영부(140)에서 촬영한 제N 이미지의 제2 기준픽셀이 초기 이미지의 제2 기준픽셀 위에 세 번째로 위치하는 픽셀이라고 가정하면, 제N 수위값을 5.03m로 측정한다.As shown in FIG. 4, when the reference height value is 10m, the surface height value is 5m, and the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel is 500, the setting unit 120 sets the reference height value. The Y-axis value for one pixel may be set by referring to the sleep height value and the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel, and the height value according to the position of each pixel may be set. In this case, the Y-axis value is 0.01 m, the first pixel height value below the first reference pixel is 9.99 m, and the first pixel height value above the second reference pixel is 5.01 m. For example, the measurement unit 160 assumes that the second reference pixel of the N-th image photographed by the photographing unit 140 is the third pixel positioned above the second reference pixel of the initial image. Measure with m.

촬영부(140)는 설정된 시간마다 측정지점을 촬영하고, 촬영된 이미지를 입력부(110) 또는 추출부(150)로 제공할 수 있다. 추출부(150)는 제N 이미지로부터 식별표지영역을 추출하고, 배경영역과 수위영역의 경계가 되는 수위경계를 추출한다. 설정부(120)는 촬영부(140)의 촬영 주기를 설정할 수 있고, 저장부(130)는 설정부(120)에서 설정된 정보를 저장할 수 있다. 수위 측정 장치(100)는 촬영부(140)의 촬영 주기를 제어하기 위한 타이머(미도시)를 더 포함할 수 있다.The photographing unit 140 may photograph the measurement point at each set time and provide the photographed image to the input unit 110 or the extraction unit 150. The extraction unit 150 extracts the identification mark region from the N-th image and extracts a water level boundary that is a boundary between the background region and the water level region. The setting unit 120 may set a shooting cycle of the photographing unit 140, and the storage unit 130 may store information set by the setting unit 120. The water level measurement apparatus 100 may further include a timer (not shown) for controlling a photographing period of the photographing unit 140.

도 5는 고정형 카메라의 틀어짐이 있을 때 측정지점을 촬영한 제N 이미지를 도시한 예로서, 본 발명은 수위를 측정하기 전에 촬영부(140)의 틀어짐을 측정할 수 있다. 촬영부(140)의 틀어짐은 촬영부(140)가 어느 한 방향으로 회전될 때, 어느 한 방향으로 이동될 때 또는 회전과 이동이 동시에 이루어질 때를 의미한다. 도 5는 촬영부(140)가 시계방향으로 회전되어 있을 때 측정지점을 촬영한 이미지를 도시한 예이다.5 illustrates an N-th image of photographing a measurement point when the fixed camera is distorted. According to the present invention, the distortion of the photographing unit 140 may be measured before measuring the water level. The twist of the photographing unit 140 means when the photographing unit 140 is rotated in one direction, when it is moved in one direction, or when rotation and movement are simultaneously performed. 5 illustrates an example of photographing a measuring point when the photographing unit 140 is rotated in a clockwise direction.

도 6은 도 5의 식별표지영역의 꼭지점 좌표를 이용하여 기울기 각도값을 측정하는 예로서, 본 발명은 도 5에 도시된 이미지를 그대로 이용하면 정확한 수위를 측정하지 못하므로, 촬영부(140)의 틀어짐을 측정해야 한다.6 is an example of measuring an inclination angle value by using the vertex coordinates of the identification mark region of FIG. 5, since the present invention does not measure the exact water level when the image shown in FIG. 5 is used as it is, the photographing unit 140. The distortion of the should be measured.

추출부(150)는 제N 이미지의 식별표지영역에서 한 쌍의 선분보다 긴 다른 한 쌍의 선분 중에서 하나의 선분 양 끝점에 대응하는 꼭지점 좌표를 추출하고, 측정부(160)는 아래의 [수식 1]을 이용하여 꼭지점 좌표 간의 제N 기울기 각도값을 측정한다. 식별표지(10)는 꼭지점 좌표 추출과 제N 기울기 각도값 측정의 정확성을 위해 사각형으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 직사각형으로 이루어질 수 있다.The extraction unit 150 extracts vertex coordinates corresponding to both end points of one line segment among the other pair of line segments longer than the pair of line segments in the N-th image identification region, and the measurement unit 160 may be represented by the following equation. 1] measure the N-th tilt angle value between the vertex coordinates. The identification mark 10 may be formed in a quadrangle, preferably in a rectangular form, for the accuracy of vertex coordinate extraction and N-th tilt angle measurement.

[수식 1][Equation 1]

기울기 각도값 = arctan(dy/dx)Tilt angle value = arctan (dy / dx)

제어부(190)는 촬영부(140)에 PTZ 기능이 미구비되면 제N 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전하도록 추출부(150)를 제어할 수 있다.The controller 190 may control the extractor 150 to rotate the N-th image by referring to the N-th tilt angle value when the PTZ function is not provided in the photographing unit 140.

본 발명은 제N 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전시킴으로써, 수위 측정 오차를 감소시킬 수 있다. 더욱 상세하게는 본 발명은 촬영부(140)의 틀어짐 발생할 때 틀어진 각도만큼 제N 이미지를 회전시켜 수위를 측정함으로써, 식별표지(10)를 다양한 용도로 활용할 수 있다.The present invention can reduce the water level measurement error by rotating the N-th image with reference to the N-th tilt angle value. More specifically, the present invention can utilize the identification mark 10 for various purposes by measuring the water level by rotating the N-th image by the distorted angle when the imaging unit 140 is distorted.

도 7은 도 5의 제N 이미지를 회전시킨 예로서, 제어부(190)는 제N 기울기 각도값이 0에 벗어났는지 판별하고, 제N 기울기 각도값이 0에 벗어나면 제N 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전하도록 추출부(150)를 제어한다. 제N 기울기 각도값이 0이면 촬영부(140)의 틀어짐이 없다는 것이고, 양수이면 시계 반대방향으로 틀어진 것이며, 음수이면 시계방향으로 틀어진 것이므로, 추출부(150)는 제N 기울기 각도값이 양수이면 시계방향으로 이미지를 회전시킨다. 사각형의 제N 이미지를 회전시키면 도 6에 도시된 바와 같이 외곽부분이 잘려나갈 수 있다. 측정부(160)는 제N 이미지의 제2 기준픽셀에 대응하는 높이값을 참조하여 제N 수위값을 연산한다.7 is an example of rotating the N-th image of FIG. 5, and the controller 190 determines whether the N-th tilt angle value is out of zero, and when the N-th tilt angle value is out of zero, the N-th tilt angle value is referred to. To control the extraction unit 150 to rotate the N-th image. If the Nth tilt angle value is 0, there is no distortion of the photographing unit 140, and if it is positive, it is turned counterclockwise, and if it is negative, it is turned clockwise, the extraction unit 150 is positive if the Nth tilt angle value is positive. Rotate the image clockwise. Rotating the N-th image of the quadrangle may cut the outer portion as shown in FIG. 6. The measurement unit 160 calculates the N-th water level value by referring to the height value corresponding to the second reference pixel of the N-th image.

통신부(180)는 타이머에서 취득한 날짜(년/월/일), 시간(시/분), 현재수위 및 변동수위를 포함하는 수위정보를 관제서버로 전송할 수 있다. 또한 통신부(180)는 현재 수위와 관련된 현재 이미지를 관제서버로 전송할 수 있다. 관제서버는 문자발생기(character generator) 및 모니터를 포함할 수 있고, 문자발생기를 통해 실시간으로 전송되는 이미지에 수위정보를 자막 처리할 수 있고, 모니터를 통해 자막 처리된 영상을 표시할 수 있다.The communicator 180 may transmit the water level information including the date (year / month / day), time (hour / minute), current water level, and variable water level acquired from the timer to the control server. In addition, the communication unit 180 may transmit the current image related to the current water level to the control server. The control server may include a character generator and a monitor, and may process the water level information on the image transmitted in real time through the character generator, and display the captioned image through the monitor.

입력부(110)는 경보별 수위범위를 포함하는 기본정보를 입력받을 수 있고, 제어부(190)는 제N 수위값이 어느 수위범위에 위치하는지 경보별 수위범위를 참조하여 알아낼 수 있고, 알람이 필요한 경우 알람부(170)의 동작을 제어한다.The input unit 110 may receive basic information including a water level range for each alarm, and the controller 190 may find out which water level range the N-th level value is located by referring to the water level range for each alarm and require an alarm. In this case, the operation of the alarm unit 170 is controlled.

경보별 수위범위는 심각, 경계, 주위 및 관심단계로 구분될 수 있고, 각 단계별로 범위가 설정될 수 있으며, 다양한 방식으로 경보 단계가 구분될 수 있다. 경보별 수위범위는 지방단체별, 행정안전부 또는 환경부 홈페이지에 공시될 수 있다. 예를 들어 경보별 수위범위는 환경부에서 관리하는 한강홍수통제소 홈페이지(http://www.hrfco.go.kr/web/floodPage/floodClass_3.do#)에 공시될 수 있다.The water level range for each alarm can be divided into serious, alert, surrounding, and level of interest, range can be set for each level, and alarm level can be divided in various ways. The water level range for each alarm can be published on the local organization, the Ministry of Public Administration and Security or the Ministry of Environment. For example, the water level range for each alarm can be posted on the Han River Flood Control website (http://www.hrfco.go.kr/web/floodPage/floodClass_3.do#) managed by the Ministry of Environment.

본 발명은 수평의 수위경계에 대한 수위값을 측정하는 것이므로, 촬영부(140)가 좌측 또는 우측으로 얼마큼 이동되었는지 알아낼 필요는 없으나, 식별표지(10)가 보이지 않는 부분을 촬영한다면 수위 측정에 문제가 될 수 있다. 예를 들어 이미지 수면의 경계는 표시되어 있으나, 식별표지(10)가 보이지 않으면 촬영부(140)가 회전되었는지 여부를 알 수 없기 때문에 측정 신뢰도가 떨어질 수 있는 것이다.Since the present invention is to measure the water level value for the horizontal water level boundary, it is not necessary to find out how much the photographing unit 140 has moved to the left or the right, but if the image of the identification mark 10 is not visible to the water level measurement problem Can be For example, the boundary of the image sleep is displayed, but if the identification mark 10 is not visible, it is not possible to know whether the photographing unit 140 is rotated, so that the measurement reliability may be deteriorated.

도 8은 고정형 카메라의 틀어짐이 있을 때 측정지점을 촬영한 제N 이미지를 도시한 다른 예로서, 도 8은 촬영부(140)가 시계방향으로 회전되고, 좌측으로 이동되었을 때 측정지점을 촬영한 이미지를 도시한 예이다.FIG. 8 illustrates another example of an N-image photographing a measurement point when the fixed camera is distorted. FIG. 8 illustrates a measurement point when the photographing unit 140 is rotated clockwise and moved to the left. This is an example of an image.

설정부(120)는 해상도와 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표를 참조하여 관심영역을 설정하고, 제어부(190)는 제N 이미지에서 식별표지영역이 관심영역에 미존재하면, 촬영부의 재설치를 요청하기 위한 요청정보를 생성하며, 통신부(180)는 요청정보를 관제서버 또는 작업자단말기(미도시)로 전송한다. 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표에 대한 정보는 초기 이미지에서 식별표지영역을 추출할 때 획득할 수 있고, 제1 기준픽셀의 좌표는 중심에 위치하고 식별표지영역의 아랫변에 위치하는 픽셀의 좌표값일 수 있다.The setting unit 120 sets the ROI by referring to the resolution and the coordinates of the first reference pixel of the initial image. If the identification mark region does not exist in the ROI in the Nth image, the setting unit 120 may reinstall the photographing unit. Generate request information for requesting, the communication unit 180 transmits the request information to the control server or worker terminal (not shown). Information about the coordinates of the first reference pixel of the initial image may be obtained when the identification mark region is extracted from the initial image, and the coordinates of the first reference pixel are located at the center and located at the lower side of the identification mark region. Can be a value.

제어부(190)는 관심영역에 식별표지영역이 미존재하면 수위 측정의 의미가 없으므로, 추출부(150)와 측정부(160)의 동작을 중지시킬 수 있다. 촬영부(140)는 수위 측정 이외에도 방범용으로 사용될 수 있기 때문에 계속 동작할 수 있다. 추출부(150)는 제N 이미지에서 식별표지영역이 관심영역에 존재하고, 제N 기울기 각도값이 0에 벗어나면, 제N 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전시킨다.The controller 190 may stop the operation of the extraction unit 150 and the measurement unit 160 because there is no meaning of measuring the water level when there is no identification mark region in the ROI. The photographing unit 140 may continue to operate because it may be used for security purposes in addition to the water level measurement. The extraction unit 150 rotates the N-th image with reference to the N-th inclination angle value when the identification mark region of the Nth image exists in the ROI and the N-th inclination angle value is zero.

설정부(120)는 해상도, 식별표지(10)의 규격 및 제1 기준픽셀의 좌표를 참조하여 기울기 기준값을 설정할 수 있고, 제어부(190)는 기울기 각도값이 기울기 기준값보다 이상이면 촬영부(140)의 재설치를 요청하기 위한 요청정보를 생성할 수 있다.The setting unit 120 may set the tilt reference value with reference to the resolution, the standard of the identification mark 10, and the coordinates of the first reference pixel, and the controller 190 may set the photographing unit 140 when the tilt angle value is greater than the tilt reference value. ) Can generate request information for requesting reinstallation.

특허문헌은 기준표지의 좌표정보와 기준정보를 어떻게 이용하여 카메라의 위치 틀어짐 여부를 확인하는지 구체적으로 기재되어 있지 않아 구현 가능성이 매우 낮을 수 있다. 또한 특허문헌은 카메라의 틀어짐이 발생하면 수중의 화면 최저점을 어떻게 보정하는지 구체적으로 기재되어 있지 않아 구현 가능성이 매우 낮을 수 있다.The patent document does not specifically describe how to check the position of the camera using the coordinate information and the reference information of the reference cover may be very low implementation. In addition, the patent document does not specifically describe how to correct the lowest point of the underwater screen when the camera is distorted, the possibility of implementation may be very low.

그러나 본 발명은 관심영역에 식별표지영역이 위치하는지 여부를 판별하여 수위 측정이 가능한지 알아낼 수 있고, 식별표지영역의 기울기 각도값을 측정하여 촬영부(140)의 회전 여부를 알아낼 수 있으며, 식별표지영역의 픽셀좌표 측정값과 픽셀좌표 기준값을 비교하여 촬영부(140)가 상부 또는 하부쪽으로 얼마만큼 이동되었는지 알아낼 수 있으므로, 촬영부(140)의 틀어짐이 발생하여도 수위를 정확하게 측정할 수 있다.However, the present invention can determine whether the water level measurement is possible by determining whether the identification mark area is located in the region of interest, and determine whether the photographing unit 140 is rotated by measuring the inclination angle value of the identification mark area, and identifying the identification mark. By comparing the pixel coordinate measurement value and the pixel coordinate reference value of the region, it is possible to find out how much the photographing unit 140 has moved upward or downward, so that the water level can be accurately measured even if the photographing unit 140 is distorted.

본 발명은 기준 미만의 촬영부(140) 틀어짐 또는 이탈이 발생하여도 수위를 정확하게 측정할 수 있고, 기준 이상의 촬영부(140) 틀어짐 또는 관심영역 이탈이 발생할 때만 작업자에게 알려 작업자의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention can accurately measure the water level even if the recording unit 140 is less than the standard deviation or deviation occurs, and the operator is notified only when the recording unit 140 or more deviation of the region of interest occurs than the standard to improve the work efficiency of the worker You can.

도 9는 PTZ 카메라를 이용하여 측정지점을 촬영한 초기 이미지를 도시한 예로서, 설정부(120)는 촬영부(140)에 PTZ 기능이 구비되어 있어 관심영역을 미설정할 수 있다. 촬영부(140)는 설치과정에서 틀어짐이 발생할 수 있다. 설치과정에서의 틀어짐이란 초기 이미지의 식별표지영역에서 X축 방향의 픽셀들이 동일한 Y축값을 가지지 않는 것을 의미하고, 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 식별표지영역이 X축의 수평방향으로 위치하지 않고, 한 쪽으로 기울어진 것이다.9 is an example of an initial image photographing a measurement point by using a PTZ camera. The setting unit 120 may include a PTZ function in the photographing unit 140 so that the ROI may not be set. The photographing unit 140 may be distorted during the installation process. Distortion during installation means that the pixels in the X-axis direction do not have the same Y-axis value in the identification mark region of the initial image. For example, as shown in FIG. 9, the identification mark region is not positioned in the horizontal direction of the X axis. It is tilted to one side.

도 10은 PTZ 카메라의 틀어짐을 보정하여 측정지점을 재촬영한 초기 이미지를 도시한 예로서, 본 발명은 초기 설정을 할 때에도 전술한 기울기 각도값 측정 방법을 사용할 수 있다.FIG. 10 is an example of an initial image for re-taking a measurement point by correcting a distortion of a PTZ camera. The present invention may use the above-described method of measuring a tilt angle even when initial setting is performed.

추출부(150)는 초기 이미지의 식별표지영역에서 한 쌍의 선분보다 긴 다른 한 쌍의 선분 중에서 하나의 선분 양 끝점에 대응하는 꼭지점 좌표를 추출하고, 측정부(160)는 꼭지점 좌표 간의 초기 기울기 각도값을 측정하며, 제어부(190)는 초기 기울기 각도값이 0에 벗어나면 초기 기울기 각도값이 0이 되도록 PTZ 기능이 구비된 촬영부(140)의 동작을 제어한다.The extraction unit 150 extracts vertex coordinates corresponding to both endpoints of one line segment from the other pair of line segments longer than the pair of line segments in the initial image identification area, and the measurement unit 160 determines an initial slope between the vertex coordinates. The angle value is measured, and the controller 190 controls the operation of the photographing unit 140 equipped with the PTZ function so that the initial tilt angle value becomes 0 when the initial tilt angle value is zero.

종래에는 수위경계에 위치하는 복수 개의 픽셀의 Y축 평균값을 연산하여 수위값을 연산한다. 그러나 종래의 픽셀 평균연산 방법은 촬영부(140)가 식별표지(10)에 정면으로 대응되었을 때 적용 가능한 것이고, 촬영부(140)가 식별표지(10)에 측면으로 대응되었을 때 적용하기 어려울 수 있다. 예를 들어 촬영부(140)는 도 9에 도시된 바와 같이 식별표지(10)에 대응하여 우측면에 위치하여 설치될 수 있고, 원근감이 있는 영상을 촬영할 수 있다. 즉 원근감이 있는 영상에서 수위경계는 한 쪽 방향으로 기울어지는 경계를 나타낼 수 있으므로, 종래의 수위값 평균연산 방법을 사용한다면 수위값 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다.Conventionally, the water level value is calculated by calculating the average value of the Y axis of a plurality of pixels located in the water level boundary. However, the conventional pixel average calculation method may be applicable when the photographing unit 140 corresponds to the identification mark 10 in front, and may be difficult to apply when the photographing unit 140 corresponds to the identification mark 10 in the lateral direction. have. For example, the photographing unit 140 may be installed on the right side corresponding to the identification mark 10 as illustrated in FIG. 9, and may photograph an image having a perspective. That is, since the water level boundary may show a boundary inclined in one direction in the image having a perspective, there is a problem that a water level value error may occur when using the conventional level averaging method.

본 발명은 도 10에 도시된 바와 같이 C보다 B의 픽셀 길이가 짧고, B보다 A의 픽셀 길이가 짧으므로, 제1 기준픽셀에 기준이 되는 B에서 수위 측정이 이루어져야 한다. 본 발명은 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 수위경계의 제2 기준픽셀만으로 수위를 측정함으로써, 원근감이 있는 영상에서도 정확하게 수위를 측정할 수 있다.As shown in FIG. 10, the pixel length of B is shorter than that of C and the pixel length of A is shorter than that of B, so that water level measurement should be performed at B, which is a reference to the first reference pixel. According to the present invention, the water level can be accurately measured even in an image having a perspective by measuring the water level with only the second reference pixel of the level boundary positioned vertically from the first reference pixel.

도 11은 수위경계 기울기를 연산하는 원리를 도시한 예로서, 측정부(160)는 선형회귀(linear regression) 알고리즘을 이용하여 초기 이미지의 수위경계에 해당하는 모든 픽셀에 가장 가까이 위치하는 수위경계 기울기를 연산한다. 선형회귀 알고리즘은 X축과 Y축 두 변수 사이의 선형관계를 분석하는 방법에 관한 알고리즘이다. 측정부(160)는 수위경계에 위치하는 모든 픽셀을 통과하는 직선을 그릴 수 없지만, 선형회귀 알고리즘을 이용하여 가장 가까이 통과하는 직선인 회귀직선을 연산할 수 있다. 여기서 회귀직선은 수위경계 기울기이다.FIG. 11 illustrates an example of calculating a water level gradient, and the measurement unit 160 uses a linear regression algorithm to determine a water level gradient closest to all pixels corresponding to the water level boundary of the initial image. Calculate The linear regression algorithm is a method for analyzing the linear relationship between two variables of the X and Y axes. The measurement unit 160 may not draw a straight line passing through all pixels located in the water level boundary, but may calculate a regression line that is a straight line passing closest by using a linear regression algorithm. Where the regression line is the water level slope.

도 12는 수위경계 기울기를 참조하여 초기 이미지의 제2 기준픽셀을 설정하는 예로서, 설정부(120)는 초기 이미지에서 수위경계 기울기에 위치하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 픽셀을 초기 이미지의 제2 기준픽셀로 설정한다.12 is an example of setting a second reference pixel of the initial image with reference to the water level boundary slope, and the setting unit 120 is located at the water level boundary slope in the initial image and vertically locates a pixel located vertically from the first reference pixel. Set to the second reference pixel of.

본 발명은 측정부(160)에서 수위경계 기울기를 이용하여 수위를 측정함으로써, 원근감이 있는 영상에서도 정확하게 수위를 측정할 수 있고, 종래의 픽셀 평균연산 방법의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 본 발명은 수위경계 기울기를 이용한 수위 측정을 PTZ 기능이 미구비된 촬영부(140)에 적용할 수 있고, 기존 지주 구조물(200)에 설치된 촬영부(140)에 적용할 수 있으며, 측정 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by measuring the water level using the water level boundary slope in the measurement unit 160, it is possible to accurately measure the water level even in the image having a perspective, and solve the problem of the conventional pixel average calculation method. In addition, the present invention can be applied to the water level measurement using the water level boundary gradient to the photographing unit 140 that is not equipped with the PTZ function, can be applied to the photographing unit 140 installed in the existing strut structure 200, the measurement accuracy Can be further improved.

도 13은 초기 이미지와 제N+1 이미지의 식별표지영역을 비교한 예로서, 촬영부(140)는 초기 이미지와 제N 이미지 간에 제1 기준픽셀의 좌표 변화가 있으면, PTZ 기능을 이용하여 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표에 식별표지영역을 위치시킨다. 설정부(120)는 제1 기준픽셀의 좌표 변화를 판별하기 위한 제1 기준픽셀 임계범위를 설정할 수 있고, 제어부(190)는 제N 이미지에서 제1 기준픽셀의 좌표가 제1 기준픽셀 임계범위에 있는지 여부를 판별할 수 있으며, 촬영부(140)는 제N 이미지에서 제1 기준픽셀의 좌표가 제1 기준픽셀 임계범위에 포함되지 않으면, PTZ 기능을 이용하여 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표에 식별표지영역을 위치시킨다.FIG. 13 illustrates an example of comparing an identification mark region of an initial image and an N + 1th image. When the photographing unit 140 changes coordinates of the first reference pixel between the initial image and the Nth image, the photographing unit 140 may initialize the image using the PTZ function. The identification mark region is positioned at the coordinates of the first reference pixel of the image. The setting unit 120 may set a first reference pixel threshold range for determining a change in the coordinates of the first reference pixel, and the controller 190 may determine that the coordinates of the first reference pixel in the Nth image are the first reference pixel threshold range. If the coordinates of the first reference pixel in the N-th image is not included in the threshold range of the first reference pixel in the N-th image, the photographing unit 140 may determine whether the first reference pixel of the initial image of the initial image is Position the identification mark area on the coordinate.

제어부(190)는 촬영부(140)의 PTZ 설정이 완료되면, 초기 이미지와 제N+1 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부를 판별한다. 예를 들어 촬영부(140)는 틀어짐이 발생하면 제1 기준픽셀의 좌표에 식별표지영역을 위치시키기 위해 줌인 또는 줌아웃 기능을 사용할 수 있고, 영상의 배율이 달라질 수 있으며, 영상 틀어짐에 의한 각도 변화도 발생할 수 있으므로, 제어부(190)는 초기 이미지와 제N+1 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부를 판별하는 것이다.When the PTZ setting of the photographing unit 140 is completed, the controller 190 determines whether there is a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the initial image and the N + 1th image. For example, the photographing unit 140 may use the zoom-in or zoom-out function to position the identification mark area at the coordinates of the first reference pixel when the distortion occurs, the magnification of the image may vary, and the angle change due to the image distortion may occur. In addition, the controller 190 may determine whether there is a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the initial image and the N + 1th image.

설정부(120)는 초기 이미지와 제N+1 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있으면, 수직픽셀 개수에 대한 차이값을 참조하여 픽셀 높이값을 보정한다. 예를 들어 도 13에 도시된 바와 같이 픽셀의 Y축값은 a이고, 초기 이미지의 식별표지영역의 수직픽셀 개수가 2이며, 제N+1 이미지의 식별표지영역의 수직픽셀 개수가 3이라고 가정하기로 한다. 설정부(120)는 초기 이미지에 대비하여 제N 이미지의 식별표지 영역이 1,5배 늘어났기 때문에 Y축값을 1.5a로 보정하고, 보정된 Y축값에 기반하여 픽셀 높이값을 보정한다.If there is a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the initial image and the N + 1th image, the setting unit 120 corrects the pixel height value by referring to the difference in the number of vertical pixels. For example, assume that the Y-axis value of the pixel is a, the number of vertical pixels of the identification mark region of the initial image is 2, and the number of vertical pixels of the identification mark region of the N + 1th image is 3, as shown in FIG. Shall be. The setter 120 corrects the Y-axis value to 1.5a since the identification mark region of the N-th image is increased by 1,5 times in comparison to the initial image, and corrects the pixel height value based on the corrected Y-axis value.

본 발명은 제어부(190)에서 제N 기울기 각도값이 0에 벗어났는지 여부, 초기 이미지와 제N 이미지 간에 제1 기준픽셀의 좌표 변화가 있는지 여부 및 초기 이미지와 제N 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부 중 적어도 하나를 판별함으로써, PTZ 기능을 자유롭게 사용할 수 있고, 수위측정의 오차를 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the controller 190 determines whether the N-th tilt angle value is out of zero, whether there is a change in coordinates of the first reference pixel between the initial image and the N-th image, and the verticality of the identification mark region between the initial image and the N-th image. By determining at least one of whether there is a difference in the number of pixels, it is possible to freely use the PTZ function and reduce the error of the water level measurement.

촬영부(140)는 강풍으로 인해 식별표지영역을 촬영할 수 없을 수 있고, 어느 방향으로 틀어지고 이동되었는지 스스로 알아내기 어려울 수 있다.The photographing unit 140 may not be able to photograph the identification mark region due to the strong wind, and it may be difficult to find out which direction it is twisted and moved.

제어부(190)는 추출부(150)에서 제N 이미지의 식별표지영역을 미추출하면 촬영부(140)의 동작을 원격 제어하기 위한 요청정보를 생성한다. 통신부(180)는 관제서버 또는 작업자단말기로부터 원격제어정보를 포함하는 응답정보를 수신한다.The controller 190 generates request information for remotely controlling the operation of the photographing unit 140 when the extraction unit 150 does not extract the identification mark region of the N-th image. The communication unit 180 receives response information including remote control information from the control server or the worker terminal.

본 발명은 식별표지영역이 제N 이미지에 존재하는지 여부, 제N 기울기 각도값이 0에 벗어났는지 여부, 초기 이미지와 제N 이미지 간에 제1 기준픽셀의 좌표 변화가 있는지 여부 및 초기 이미지와 제N 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부 중 적어도 하나를 판별함으로써, 촬영부(140)가 틀어진 상태에도 수위를 측정할 수 있고, 작업자가 없이 원격으로 촬영부(140)를 설정할 수 있다.According to the present invention, whether the identification mark region exists in the N-th image, whether the N-th tilt angle value is out of zero, whether there is a change in coordinates of the first reference pixel between the initial image and the N-th image, and the initial image and the N-th image. By determining at least one of whether there is a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the images, the water level can be measured even when the photographing unit 140 is in a wrong state, and the photographing unit 140 can be set remotely without an operator. Can be.

본 발명은 식별표지(10)가 픽셀 높이값 설정과 보정, 관심영역 설정, 기울기 각도 측정 및 PTZ 기능이 구비된 촬영부(140) 동작 제어 중 적어도 하나에 이용될 수 있다.According to the present invention, the identification mark 10 may be used for at least one of setting and correcting pixel height values, setting a region of interest, measuring tilt angle, and controlling operation of the photographing unit 140 equipped with a PTZ function.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 식별표지를 이용한 수위 측정 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도로서, 입력부(110)는 촬영부(140)의 해상도, 측정지점을 촬영한 초기 이미지, 초기 이미지의 수위경계에 대응하는 수면 높이값 및 바닥면 또는 수면으로부터 식별표지까지의 기준 높이값을 포함하는 기본정보를 입력받는다. 설정부(120)는 수위 측정을 위한 초기 설정을 수행한다. 추출부(150)는 설정부(120)가 초기 설정을 수행하기 전에 초기 이미지로부터 식별표지영역을 추출하고, 배경영역과 수위영역의 경계가 되는 수위경계를 추출한다.14 is a flowchart illustrating a method of operating a water level measurement apparatus using an identification mark according to an embodiment of the present invention, wherein the input unit 110 is a photograph of the resolution of the photographing unit 140, an initial image photographing a measurement point, and an initial image. Basic information including a height value corresponding to the water level boundary and a reference height value from the bottom surface or the water surface to the identification mark is input. The setting unit 120 performs initial setting for measuring the water level. The extractor 150 extracts the identification mark region from the initial image and extracts the water level boundary that is the boundary between the background region and the water level region before the setting unit 120 performs the initial setting.

도 15는 도 14의 초기 설정을 수행하는 단계를 상세히 도시한 흐름도로서, 설정부(120)는 식별표지영역에 위치하는 제1 기준픽셀을 기준 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 수위경계의 픽셀을 제2 기준픽셀로 설정하며, 제2 기준픽셀을 수면 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정한다.FIG. 15 is a detailed flowchart illustrating the initial setting of FIG. 14. The setting unit 120 sets the first reference pixel positioned in the identification mark region as a reference height value and runs vertically from the first reference pixel. Set the pixel of the water level boundary as the second reference pixel, set the second reference pixel as the surface height value, and refer to the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel, according to the position of each pixel. Set the value.

본 발명은 초기 설정을 할 때 기울기 각도값 측정 방법을 사용할 수 있다.The present invention can use the tilt angle value measurement method when the initial setting.

도 16a는 고정형 카메라를 통해 촬영된 초기 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이고, 도 16b는 PTZ 카메라를 통해 촬영된 초기 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이다.FIG. 16A illustrates an example of determining whether an initial image photographed by a fixed camera is suitable for level measurement, and FIG. 16B illustrates whether an initial image photographed by a PTZ camera is suitable for level measurement. This is an example showing the steps in detail.

도 16a를 참조하면 추출부(150)는 초기 이미지의 식별표지영역에서 한 쌍의 선분보다 긴 다른 한 쌍의 선분 중에서 하나의 선분 양 끝점에 대응하는 꼭지점 좌표를 추출하고, 측정부(160)는 꼭지점 좌표 간의 초기 기울기 각도값을 측정하며, 제어부(190)는 촬영부(140)에 PTZ 기능이 미구비되면 초기 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전하도록 추출부(150)를 제어한다.Referring to FIG. 16A, the extractor 150 extracts vertex coordinates corresponding to both end points of one line segment from another pair of line segments longer than a pair of line segments in the initial image identification area. The initial tilt angle value between the vertex coordinates is measured, and the controller 190 controls the extractor 150 to rotate the N-th image by referring to the initial tilt angle value when the PTZ function is not provided in the photographing unit 140.

도 16b를 참조하면 추출부(150)는 초기 이미지의 식별표지영역에서 한 쌍의 선분보다 긴 다른 한 쌍의 선분 중에서 하나의 선분 양 끝점에 대응하는 꼭지점 좌표를 추출하고, 측정부(160)는 꼭지점 좌표 간의 초기 기울기 각도값을 측정하며, 제어부(190)는 초기 기울기 각도값이 0에 벗어나면 촬영부(140)의 동작을 제어한다.Referring to FIG. 16B, the extraction unit 150 extracts vertex coordinates corresponding to both endpoints of one line segment from another pair of line segments longer than a pair of line segments in the identification mark region of the initial image, and the measuring unit 160 The initial tilt angle value between the vertex coordinates is measured, and the controller 190 controls the operation of the photographing unit 140 when the initial tilt angle value deviates from zero.

다시 도 14를 참조하면 촬영부(140)는 설정된 시간마다 측정지점을 촬영하고, 촬영된 이미지를 입력부(110) 또는 추출부(150)로 제공할 수 있다. 제어부(190)는 촬영부(140)가 장애 또는 정전이 되어 촬영부(140)가 측정지점을 촬영하지 못할 경우도 발생할 수 있으므로, 이미지가 입력 또는 수신되었는지 여부를 판별할 수 있다. 제어부(190)는 이미지가 입력이 되지 않으면 촬영부(140)에 장애 또는 정전이 된 것으로 판별하고, 요청정보를 생성한다. 통신부(180)는 요청정보를 관제서버 또는 관리자단말기로 전송한다.Referring to FIG. 14 again, the photographing unit 140 may photograph the measurement point at each set time and provide the photographed image to the input unit 110 or the extraction unit 150. The controller 190 may also occur when the photographing unit 140 fails to photograph the measurement point due to a failure or power failure, and thus may determine whether an image is input or received. If the image is not input, the controller 190 determines that the camera 140 has a failure or power failure, and generates request information. The communication unit 180 transmits the request information to the control server or the administrator terminal.

추출부(150)는 제N 이미지를 그레이 스케일로 변환하고, 이진화 과정을 수행할 수 있다. 제어부(190)는 변환된 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하고, 부적합하면 요청정보를 생성한다. 부적합한 이유는 기준 이상의 촬영부(140) 틀어짐 또는 관심영역 이탈이 발생하여 수위를 측정할 필요가 없는 것이다.The extraction unit 150 may convert the N-th image to gray scale and perform a binarization process. The controller 190 determines whether the converted image is suitable for measuring the water level, and if not, generates the request information. The reason for the inappropriateness is that the photographing unit 140 or more out of a reference region or a deviation of the region of interest may occur, and thus it is not necessary to measure the water level.

도 17a는 고정형 카메라를 통해 촬영된 제N 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이고, 도 17b는 PTZ 카메라를 통해 촬영된 제N 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 단계를 상세하게 도시한 예이다. 제N 이미지가 수위 측정으로 적합한지 여부를 판별하는 방법은 전술한 도 16a와 도 16b의 설명을 참조하기로 한다.17A illustrates an example of determining whether the N-th image photographed through the fixed camera is suitable for level measurement, and FIG. 17B illustrates whether the N-th image photographed through the PTZ camera is suitable for level measurement. An example showing the steps of determining in detail. The method of determining whether the N-th image is suitable for level measurement will be described with reference to FIGS. 16A and 16B.

도 18은 도 14의 경보별로 수위를 판단하는 단계를 상세하게 도시한 흐름도로서, 경보별 수위범위는 심각, 경계, 주위 및 관심단계로 구분될 수 있다. 입력부(110)는 경보별 수위범위를 포함하는 기본정보를 입력받을 수 있고, 제어부(190)는 제N 수위값이 어느 수위범위에 위치하는지 경보별 수위범위를 참조하여 알아낼 수 있고, 알람이 필요한 경우 알람부(170)의 동작을 제어한다.FIG. 18 is a flowchart illustrating a detailed step of determining the level of water for each alarm of FIG. 14. The level of water level for each alarm may be divided into serious, boundary, surrounding, and interest levels. The input unit 110 may receive basic information including a water level range for each alarm, and the controller 190 may find out which water level range the N-th level value is located by referring to the water level range for each alarm and require an alarm. In this case, the operation of the alarm unit 170 is controlled.

본 발명은 입력부(110)를 통해 식별표지 규격을 입력받을 수 있고, 설정부(120)를 통해 식별표지 규격으로 식별표지영역의 크기값을 설정하고, 식별표지영역 크기값에 포함되는 픽셀의 개수를 참조하여 하나의 픽셀 크기값을 설정하며, 초기 수위값으로 초기 이미지의 수위경계에 위치하는 픽셀의 위치값을 설정하고, 픽셀의 크기값과 위치값을 참조하여 경보별 수위범위 대응하는 픽셀의 위치를 설정할 수 있다. 그러나 본 발명은 식별표지 규격으로 픽셀의 크기나 위치를 설정하면 원근감이 있는 영상에서도 수위를 정확하게 측정하지 못할 가능성이 있으므로, 본 발명은 초기 이미지의 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정함으로써, 식별표지(10)에 대응하는 정면 영상뿐만 아니라 원근감이 있는 영상에서도 수위를 정확하게 측정할 수 있고, 식별표지(10)와 촬영부(140)의 설치에 대한 위치 제약을 감소시킬 수 있으며, 기존 설치된 촬영부(140)를 재사용할 수 있다. 예를 들어 본 발명은 식별표지 규격의 정확한 값 하나를 이용할 수 있으나, 수면 높이값과 기준 높이값 등 정확한 값 두 개를 이용할 수 있다.According to the present invention, the identification label specification may be input through the input unit 110, the size of the identification mark region is set as the identification label standard through the setting unit 120, and the number of pixels included in the identification mark region size value. Set one pixel size value with reference to, and set the position value of the pixel located at the water level boundary of the initial image as the initial water level value, and refer to the pixel size value and the position value of the pixel corresponding to the water level range for each alarm. You can set the location. However, according to the present invention, if the size or position of the pixel is set as the identification mark standard, there is a possibility that the water level cannot be accurately measured even in an image having a perspective, and according to the present invention, the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel of the initial image may not be measured. By setting the height value according to the position of each pixel with reference to, the water level can be accurately measured not only in the front image corresponding to the identification mark 10 but also in the image with perspective, and the identification mark 10 and the photographing unit 140. ) Can reduce the positional constraints on the installation, and reuse the existing photographing unit 140. For example, the present invention may use one exact value of the identification mark standard, but may use two exact values, such as a sleep height value and a reference height value.

10: 식별표지 100: 수위 측정 장치
110: 입력부 120: 설정부
130: 저장부 140: 촬영부
150: 추출부 160: 측정부
170: 알람부 171: 경광등
172: 스피커 180: 통신부
190: 제어부 200: 지주구조물
210: 베이스 플레이트 220: 지주
230: 함체 240: 브라켓10: identification mark 100: level measurement device
110: input unit 120: setting unit
130: storage unit 140: recording unit
150: extraction unit 160: measurement unit
170: alarm unit 171: warning lights
172: speaker 180: communication unit
190: control unit 200: strut structure
210: base plate 220: prop
230: enclosure 240: bracket

Claims (8)

고정 설치된 식별표지를 포함하여 측정지점을 촬영하는 촬영부;
상기 촬영부의 해상도, 측정지점을 촬영한 초기 이미지, 초기 이미지의 수위경계에 대응하는 수면 높이값 및 수면으로부터 식별표지까지의 기준 높이값을 포함하는 기본정보를 입력받는 입력부;
상기 초기 이미지로부터 식별표지영역을 추출하고, 배경영역과 수위영역의 경계가 되는 수위경계를 추출하는 추출부;
상기 식별표지영역에 위치하는 제1 기준픽셀을 기준 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 수위경계의 픽셀을 제2 기준픽셀로 설정하며, 제2 기준픽셀을 수면 높이값으로 설정하고, 제1 기준픽셀과 제2 기준픽셀 사이의 픽셀 개수를 참조하여 각 픽셀의 위치에 따른 높이값을 설정하는 설정부 및
상기 촬영부에서 촬영한 제N 이미지의 제2 기준픽셀에 대응하는 높이값을 참조하여 제N 수위값을 연산하는 측정부를 포함하고,
상기 측정부는 선형회귀 알고리즘을 이용하여 초기 이미지의 수위경계에 해당하는 모든 픽셀에 가장 가까이 위치하는 수위경계 기울기를 연산하며,
상기 설정부는 초기 이미지에서 수위경계 기울기에 위치하고, 제1 기준픽셀로부터 수직으로 위치하는 픽셀을 초기 이미지의 제2 기준픽셀로 설정하는 것을 특징으로 하는 식별표지를 이용한 수위 측정 장치.A photographing unit for photographing a measurement point including a fixedly installed identification mark;
An input unit for receiving basic information including a resolution of the photographing unit, an initial image photographing a measurement point, a surface height value corresponding to a water level boundary of the initial image, and a reference height value from a surface to an identification mark;
An extraction unit for extracting an identification mark region from the initial image and extracting a water level boundary that is a boundary between a background region and a water level region;
The first reference pixel positioned in the identification mark region is set as the reference height value, the pixel of the water level boundary positioned vertically from the first reference pixel is set as the second reference pixel, and the second reference pixel is set as the surface height value. A setting unit configured to set a height value according to the position of each pixel by referring to the number of pixels between the first reference pixel and the second reference pixel;
A measurement unit configured to calculate an N-th water level value by referring to a height value corresponding to a second reference pixel of the N-th image photographed by the photographing unit;
The measurement unit calculates the slope of the water level boundary which is located closest to all pixels corresponding to the water level boundary of the initial image by using a linear regression algorithm.
The setting unit is a water level measurement apparatus using an identification mark, characterized in that for setting the position of the water level boundary in the initial image, the pixel located vertically from the first reference pixel as the second reference pixel of the initial image. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 추출부는 초기 이미지의 식별표지영역에서 한 쌍의 선분보다 긴 다른 한 쌍의 선분 중에서 하나의 선분 양 끝점에 대응하는 꼭지점 좌표를 추출하고,
상기 측정부는 꼭지점 좌표 간의 초기 기울기 각도값을 측정하며,
초기 기울기 각도값이 0에 벗어났는지 여부를 판별하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식별표지를 이용한 수위 측정 장치.The method of claim 1,
The extracting unit extracts vertex coordinates corresponding to both end points of one line segment among the other pair of line segments longer than the pair of line segments in the identification mark region of the initial image,
The measuring unit measures an initial tilt angle value between vertex coordinates,
And a control unit for determining whether the initial tilt angle value is out of zero. 제3항에 있어서,
상기 제어부는 제N 기울기 각도값이 0에 벗어났는지 여부, 초기 이미지와 제N 이미지 간에 제1 기준픽셀의 좌표 변화가 있는지 여부 및 초기 이미지와 제N 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부 중 적어도 하나를 판별하는 것을 특징으로 하는 식별표지를 이용한 수위 측정 장치.The method of claim 3,
The controller determines whether the N-th tilt angle is out of zero, whether there is a change in coordinates of the first reference pixel between the initial image and the N-th image, and a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the initial image and the N-th image. The water level measuring apparatus using the identification mark, characterized in that for determining whether there is at least one. 제4항에 있어서,
상기 촬영부는 초기 이미지와 제N 이미지 간에 제1 기준픽셀의 좌표 변화가 있으면, PTZ 기능을 이용하여 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표에 식별표지영역을 위치시키고,
상기 제어부는 초기 이미지와 제N+1 이미지 간에 식별표지영역의 수직픽셀 개수에 대한 차이가 있는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 식별표지를 이용한 수위 측정 장치.The method of claim 4, wherein
The photographing unit, if there is a change in the coordinates of the first reference pixel between the initial image and the N-th image, by using the PTZ function to locate the identification mark region in the coordinates of the first reference pixel of the initial image,
And the control unit determines whether there is a difference in the number of vertical pixels of the identification mark region between the initial image and the N + 1th image. 제3항에 있어서,
상기 제어부는 추출부에서 제N 이미지의 식별표지영역을 미추출하면, 촬영부의 PTZ 기능을 원격 제어하기 위한 요청정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 식별표지를 이용한 수위 측정 장치.The method of claim 3,
And the controller is configured to generate request information for remotely controlling the PTZ function of the photographing unit when the extraction unit does not extract the identification mark region of the Nth image. 제3항에 있어서,
상기 설정부는 해상도와 초기 이미지의 제1 기준픽셀의 좌표를 참조하여 관심영역을 설정하고,
상기 제어부는 제N 이미지에서 식별표지영역이 관심영역에 미존재하면, 촬영부의 재설치를 요청하기 위한 요청정보를 생성하며,
상기 추출부는 제N 이미지에서 식별표지영역이 관심영역에 존재하고, 제N 기울기 각도값이 0에 벗어나면, 제N 기울기 각도값을 참조하여 제N 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 식별표지를 이용한 수위 측정 장치.The method of claim 3,
The setting unit sets the ROI by referring to the resolution and the coordinates of the first reference pixel of the initial image.
The controller generates request information for requesting reinstallation of the photographing unit when the identification mark region does not exist in the ROI in the Nth image.
The extractor may be configured to rotate the N-th image with reference to the N-th tilt angle when the identification mark region exists in the ROI of the N-th image and the N-th tilt angle value is zero. Water level measuring device. 제1항에 있어서,
상기 식별표지는 픽셀 높이값 설정과 보정, 관심영역 설정, 기울기 각도 측정 및 PTZ 기능이 구비된 촬영부 동작 제어 중 적어도 하나에 이용되는 것을 특징으로 하는 식별표지를 이용한 수위 측정 장치.The method of claim 1,
And the identification mark is used for at least one of pixel height value setting and correction, region of interest setting, tilt angle measurement, and operation of a photographing unit equipped with a PTZ function.
KR1020190053438A 2019-05-08 2019-05-08 Apparatus for measuring water level using identification sign KR102016037B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190053438A KR102016037B1 (en) 2019-05-08 2019-05-08 Apparatus for measuring water level using identification sign

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190053438A KR102016037B1 (en) 2019-05-08 2019-05-08 Apparatus for measuring water level using identification sign

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102016037B1 true KR102016037B1 (en) 2019-08-29

Family

ID=67775848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190053438A KR102016037B1 (en) 2019-05-08 2019-05-08 Apparatus for measuring water level using identification sign

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102016037B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102319084B1 (en) * 2021-04-23 2021-11-02 주식회사 아르스루퍼 Intelligent water level detecting apparatus and method
KR20220001580A (en) * 2020-06-30 2022-01-06 중앙대학교 산학협력단 Water level measurement system using IoT and water level measurement method using the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004076972A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Water level measuring system
KR100661487B1 (en) 2006-06-30 2006-12-27 제아정보통신(주) Apparatus for measuring liquid level using fixed camera and method thereof
KR101060031B1 (en) * 2011-02-09 2011-08-29 (주)유디피 Device and method for monitoring water level
KR101355466B1 (en) * 2012-08-27 2014-02-12 한국건설기술연구원 Apparatus and method for measuring water level using correlation coefficient analysis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004076972A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Water level measuring system
KR100661487B1 (en) 2006-06-30 2006-12-27 제아정보통신(주) Apparatus for measuring liquid level using fixed camera and method thereof
KR101060031B1 (en) * 2011-02-09 2011-08-29 (주)유디피 Device and method for monitoring water level
KR101355466B1 (en) * 2012-08-27 2014-02-12 한국건설기술연구원 Apparatus and method for measuring water level using correlation coefficient analysis

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220001580A (en) * 2020-06-30 2022-01-06 중앙대학교 산학협력단 Water level measurement system using IoT and water level measurement method using the same
KR102421085B1 (en) * 2020-06-30 2022-07-14 중앙대학교 산학협력단 Water level measurement system using IoT and water level measurement method using the same
KR102319084B1 (en) * 2021-04-23 2021-11-02 주식회사 아르스루퍼 Intelligent water level detecting apparatus and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100778014B1 (en) Apparatus and method for measuring liquid level by image
US8184848B2 (en) Liquid level detection method
KR100998885B1 (en) Apparatus and method for measuring liquid level using change of temporal pixel distribution on image
KR102016037B1 (en) Apparatus for measuring water level using identification sign
US20160353083A1 (en) Calibration method and measurement tool
KR101666466B1 (en) Marine risk management system and marine risk management method using marine object distance measuring system with monocular camera
KR102089498B1 (en) Measuring apparatus for analogue gauge and method thereof
KR100939079B1 (en) System for mesurement of the snowfall and method for mesurement of the snowfall
KR100661487B1 (en) Apparatus for measuring liquid level using fixed camera and method thereof
KR101793262B1 (en) Analysis system for occurrence and growth progression of crack
CN110243311A (en) A kind of Dynamic High-accuracy outer corner measurement system and method for view-based access control model
JP2018173388A (en) Position measuring device and position measurement method
JP3701167B2 (en) Water level measuring method and apparatus
KR101600820B1 (en) Method for measuring distance of maritime objects using vertical angle of view per pixel of a camera and system for measuring distance of maritime objects using the same
CN102930554B (en) Method and system for accurately capturing target in monitored scene
JP2011069797A (en) Displacement measuring device and displacement measuring method
JP3732653B2 (en) Appearance measuring method and apparatus by two-dimensional image comparison
KR100456524B1 (en) Apparatus and method for monitoring construction image and construction monitoring system using it
JP3547946B2 (en) Apron monitoring device
JP2018112476A (en) Minute displacement measuring device and minute displacement measuring method
CN109791037B (en) Position information specifying method, position information specifying device, and storage medium
KR20220170173A (en) A system measuring water level and flow velocity of river using a LiDAR sensor and image processing technology
KR102383439B1 (en) Measuring method for crack and measuring device for crack using the same
KR200409994Y1 (en) System for measuring liquid level by image
KR20090022033A (en) Measurement system

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant