KR20200070761A - System and method for measuring distance to obstacle in ship - Google Patents

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KR20200070761A
KR20200070761A KR1020180158260A KR20180158260A KR20200070761A KR 20200070761 A KR20200070761 A KR 20200070761A KR 1020180158260 A KR1020180158260 A KR 1020180158260A KR 20180158260 A KR20180158260 A KR 20180158260A KR 20200070761 A KR20200070761 A KR 20200070761A
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Abstract

Provided are an obstacle distance measurement system for a vessel and a method thereof. According to an embodiment of the present invention, the obstacle distance measurement system for a vessel comprises: a camera disposed in a vessel at an angle to face a water surface and photographing a front water surface in a course of the vessel; a dummy installed in front of the camera to be placed at an origin in a photographed image; an obstacle identification part identifying an obstacle in the photographed image; and a distance calculation part calculating a distance to the obstacle based on a difference in the number of pixels according to positions in the photographed image for the identified obstacle and the dummy.

Description

선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법{System and method for measuring distance to obstacle in ship} System and method for measuring distance to obstacle in ship}

본 발명은 선박용 장애물 거리측정 시스템에 관한 것으로, 특히, 더미를 이용하여 해수면을 촬영한 이미지에서 장애물까지의 거리를 신속하게 측정할 수 있는 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an obstacle distance measuring system for a ship, and more particularly, to an obstacle distance measuring system for ships and a method for quickly measuring a distance from an image taken by using a dummy to an obstacle.

일반적으로 선박은 전방의 장애물을 회피하도록 장애물까지의 거리를 측정하는 기능이 필수적으로 구비된다. 이와 같은 거리 측정은 주로 레이더 장비로 구현되지만, 이는 고가의 장비로서 자동 운항 선박 등과 같이 대형 선박에만 제한적으로 사용되고 있어 경제성이 높지 않다. In general, a ship is essentially equipped with a function of measuring a distance to an obstacle to avoid an obstacle ahead. Although such distance measurement is mainly implemented by radar equipment, it is an expensive equipment and is limited in use only for large vessels such as auto-operated vessels, so economic efficiency is not high.

따라서 초소형 선박 등에 적용하기 위한 저가의 장비가 요구된다. 이를 위해 최근에는 카메라를 이용하여 촬영된 이미지로부터 거리를 측정하는 방안이 사용되고 있다. Therefore, low-cost equipment for application to ultra-small vessels is required. To this end, a method of measuring a distance from an image photographed using a camera has been recently used.

이와 같이 카메라를 이용하는 경우에는 스테레오비젼 등과 같은 복잡한 구성에 의해 복잡한 연산이 수반되어 실시간 측정이 용이하지 않다. 또한 촬영된 이미지 내에서 수평선과 같은 기준점이 이용된다. 그러나 이는 수평선의 검출을 위한 부가적인 연산이 필요할 뿐만 아니라 촬영 환경에 따라 수평선의 위치가 변경되어 실제적인 거리의 측정이 용이하지 않다. When a camera is used in this way, real-time measurement is not easy due to complicated calculation by a complicated configuration such as stereovision. Also, a reference point such as a horizontal line is used in the captured image. However, this not only requires additional calculation for the detection of the horizontal line, but also changes the position of the horizontal line according to the shooting environment, making it difficult to measure the actual distance.

KRKR 2016-00611102016-0061110 AA

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 더미를 이용한 이미지 내의 기준선을 기초로 장애물까지의 거리를 용이하고 신속하게 측정할 수 있는 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention is a ship obstacle distance measuring system and method for easily and quickly measuring a distance to an obstacle based on a reference line in an image using a dummy Want to provide.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되어 항로 전방 수면을 촬영하는 카메라; 상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치되는 더미; 상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 장애물 식별부; 상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 거리 산출부;를 포함하는 선박용 장애물 거리측정 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention for solving the above problems, the camera is disposed on the vessel at a certain angle to face the water surface to photograph the front surface of the route; A dummy installed in front of the camera so as to be located at an origin in the captured image; An obstacle identification unit that identifies an obstacle in the captured image; A distance obstacle calculating system for calculating the distance to the obstacle based on the difference between the identified obstacle and the number of pixels according to the position in the captured image of the dummy is provided.

일 실시예에서, 상기 거리 산출부는 상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며, 상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고, 상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며, 수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.In one embodiment, the distance calculator is between the dummy and the virtual line (h-h') parallel to the water surface at the height of the camera based on the height (H1) and the distance (L1) between the camera and the dummy. Calculate a first angle (α), calculate a second angle (γ) between the dummy and the obstacle according to the number of pixels from the origin in the captured image, and calculate the first angle (α) from the first angle (α) The second angle (γ) is added or subtracted to calculate a third angle (β) between the virtual line and the obstacle, and the distance from the water surface to the obstacle based on the height (H) of the camera and the third angle (β). (Lx) can be calculated.

일 실시예에서, 상기 선박용 장애물 거리측정 시스템은 수면에 대한 상기 카메라의 각도를 조정하는 카메라 구동부; 및 상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라 구동부를 제어하는 더미 영점 조정부;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the obstacle distance measuring system for a ship includes a camera driver for adjusting the angle of the camera with respect to the water surface; And a dummy zero point adjusting unit controlling the camera driver so that the image of the dummy is located at an origin within the captured image.

일 실시예에서, 상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미이고, 상기 선박용 장애물 거리측정 시스템은 상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 자세변화 판단부; 상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 변화량 산출부; 및 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 오차 보정부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the dummy is a flow dummy configured to maintain a constant posture, and the obstacle distance measuring system for ships is a posture change determination unit that determines a posture change type of the ship according to a change in the flow dummy in the captured image. ; A change amount calculating unit for calculating the amount of change of attitude of the ship based on the number of pixels in which the image of the flow dummy changes in the captured image based on the type of attitude change of the ship; And it may further include an error correction unit for correcting the error of the camera according to the calculated amount of posture change.

일 실시예에서, 상기 자세변화 판단부는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.In one embodiment, the attitude change determining unit determines that the image of the flow dummy is a change in the rolling angle of the ship when it is located at the origin of the photographed image and changes in the y-axis direction, and the image of the flow dummy is photographed When the image is parallel to the y-axis direction, it is judged as a change in pitching angle of the ship, and when the image of the flow dummy is parallel to the x-axis direction of the photographed image, it can be judged as a change in yaw angle of the ship. have.

일 실시예에서, 상기 변화량 산출부는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출할 수 있다.In one embodiment, the change amount calculating unit calculates the rolling angle due to the attitude change of the ship according to the number of pixels in which the image of the flow dummy is changed in the y-axis direction from the origin of the photographed image and the length of the flow dummy image. , Pitching angle by the attitude change of the ship is calculated according to the number of pixels in which the image of the flow dummy is changed in the y-axis direction of the photographed image and the distance between the camera and the flow dummy, and the image of the flow dummy The yawing angle due to the change in the attitude of the ship may be calculated according to the number of pixels changed in the x-axis direction of the photographed image and the distance between the camera and the floating pile.

일 실시예에서, 상기 오차 보정부는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어할 수 있다.In one embodiment, the error correction unit may control the camera according to the calculated amount of posture change such that the image of the floating dummy is located at the origin in the captured image.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 장애물 거리 측정 방법으로서, 수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되는 카메라로 항로 전방 수면을 촬영하는 단계 - 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치됨 -; 상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 단계; 및 상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 선박용 장애물 거리 측정 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, as a method for measuring the distance of an obstacle in a ship, the step of photographing the front surface of the route with a camera disposed on the ship at an angle to face the water surface-so that the image of the dummy is located at the origin in the captured image Installed in front of the camera -; Identifying an obstacle within the captured image; And calculating the distance to the obstacle based on the difference between the identified obstacle and the number of pixels according to the position in the photographed image of the dummy.

일 실시예에서, 상기 산출하는 단계는 상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며, 상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고, 상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며, 수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.In one embodiment, the calculating step is based on the height (H1) and distance (L1) between the camera and the dummy between the virtual line (h-h') and the dummy parallel to the water surface at the height of the camera Calculates a first angle α, calculates a second angle γ between the dummy and the obstacle according to the number of pixels from the origin in the captured image, and calculates the first angle α from the first angle α. The third angle β between the virtual line and the obstacle is calculated by adding or subtracting the second angle γ, and from the water surface to the obstacle based on the height H of the camera and the third angle β. The distance Lx can be calculated.

일 실시예에서, 상기 선박용 장애물 거리측정 방법은 상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라의 각도를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method for measuring the distance of an obstacle for a ship may further include adjusting the angle of the camera so that the image of the dummy is located at the origin within the captured image.

일 실시예에서, 상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미이고, 상기 선박용 장애물 거리측정 방법은 상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 단계; 상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the dummy is a flow dummy configured to maintain a constant posture, and the method for measuring obstacle distance for a ship includes determining a posture change type of the ship according to a change in the flow dummy in the captured image; Calculating a posture change amount of the ship based on the number of pixels in which the image of the flow dummy changes in the captured image based on the posture change type of the ship; And correcting an error of the camera according to the calculated amount of posture change.

일 실시예에서, 상기 판단하는 단계는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.In one embodiment, if the image of the flow dummy is changed in the y-axis direction while the image of the flow dummy is located at the origin of the photographed image, the determining step determines the change in the rolling angle of the ship, and the image of the flow dummy is photographed When the image is parallel to the y-axis direction, it is judged as a change in pitching angle of the ship, and when the image of the flow dummy is parallel to the x-axis direction of the photographed image, it can be judged as a change in yaw angle of the ship. have.

일 실시예에서, 상기 변화량을 산출하는 단계는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출할 수 있다.In one embodiment, the step of calculating the amount of change is the rolling angle due to the attitude change of the ship according to the number of pixels in which the image of the flow dummy is changed in the y-axis direction from the origin of the photographed image and the length of the flow dummy image. And calculating the pitching angle due to the attitude change of the ship according to the number of pixels in which the image of the flow dummy is changed in the y-axis direction of the photographed image and the distance between the camera and the flow dummy, and the flow dummy The yaw angle due to the attitude change of the ship may be calculated according to the number of pixels in which the image of the photographed image is changed in the x-axis direction and the distance between the camera and the floating pile.

일 실시예에서, 상기 오차를 보정하는 단계는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어할 수 있다.In one embodiment, the step of correcting the error may control the camera according to the calculated amount of posture change such that the image of the flow dummy is located at the origin in the captured image.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법은 더미의 이미지를 카메라로 촬영된 화면의 원점에 위치시키고, 화면 내의 장애물과 원점 사이의 화소 수를 기초로 장애물까지의 거리를 산출함으로써, 용이하게 거리를 측정할 수 있으므로 저가로 구현이 가능하여 경제성을 향상시킬 수 있다. Obstacle distance measuring system for ships and a method according to an embodiment of the present invention place a dummy image at the origin of a screen shot with a camera and calculate a distance to an obstacle based on the number of pixels between the obstacle and the origin in the screen By doing so, since the distance can be easily measured, it can be implemented at a low cost, thereby improving economic efficiency.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법은 더미에 의한 기준점을 간단한 방식에 의해 거리를 측정함으로써, 연산 부하를 감소시켜 신속하게 측정할 수 있으므로 실시간으로 거리를 측정할 수 있다.In addition, the obstacle distance measuring system for ships and the method according to an embodiment of the present invention can measure the distance in real time because the computational load can be reduced quickly by measuring the distance by a simple method to measure the reference point by the dummy. Can be.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 방법은 더미를 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미로 구성하고 화면 내에서 유동 더미의 위치 변화에 따라 카메라(110)의 오차를 보정함으로써, 선박이 해상 기후의 변화 등에 의해 자세변화가 발생하는 경우에도 정확하게 장애물 거리를 측정할 수 있다.In addition, the obstacle distance measuring system and method for a ship according to an embodiment of the present invention is configured by forming a dummy into a flow dummy configured to maintain a constant posture and correcting an error of the camera 110 according to a change in the position of the flow dummy within the screen. , Even when the ship changes its attitude due to changes in the sea climate, it is possible to accurately measure the obstacle distance.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템의 블록도,
도 2는 도 1의 선박용 장애물 거리측정 시스템을 적용하여 수면을 촬영하는 구성을 도시한 도면,
도 3은 도 2의 촬영 영역에 대응하는 촬영된 화면을 도시한 도면,
도 4는 도 2의 촬영 영역 내에서 장애물의 거리를 산출하는 원리를 도시하는 도면,
도 5는 유동 더미의 사용시 카메라로 촬영된 화면을 도시한 도면,
도 6은 선박의 롤링 자세변화에 따른 가상 화면을 도시한 도면,
도 7은 선박의 피칭 자세변화에 따른 선박의 측면 가상도,
도 8은 도 7에 대응하는 화면을 도시한 도면,
도 9는 선박의 요잉 자세변화에 따른 선박의 상면 가상도,
도 10은 도 9에 대응하는 화면을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 방법의 순서도, 그리고,
도 12는 도 11에서 선박의 자세변화에 따른 오차를 보정하는 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of an obstacle distance measuring system for a ship according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a view showing the configuration of shooting the water surface by applying the obstacle distance measuring system for ships of Figure 1,
3 is a view showing a photographed screen corresponding to the photographing area of FIG. 2,
4 is a view showing the principle of calculating the distance of an obstacle in the shooting area of FIG. 2,
5 is a view showing a screen shot with a camera when using a floating pile,
6 is a view showing a virtual screen according to a rolling attitude change of a ship,
7 is a side virtual view of the ship according to the pitching attitude change of the ship,
8 is a view showing a screen corresponding to FIG. 7,
Figure 9 is a virtual top view of the ship according to the yaw attitude change of the ship,
10 is a view showing a screen corresponding to FIG. 9,
11 is a flowchart of a method for measuring a distance for an obstacle according to an embodiment of the present invention, and
12 is a flowchart of a method of correcting an error according to a change in attitude of a ship in FIG. 11.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are attached to the same or similar elements throughout the specification.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1의 선박용 장애물 거리측정 시스템을 적용하여 수면을 촬영하는 구성을 도시한 도면이다. Hereinafter, an obstacle distance measuring system for a ship according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 is a block diagram of an obstacle distance measuring system for a ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a configuration of photographing a surface by applying the obstacle distance measuring system for a ship of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 카메라(110), 더미(112) 및 제어부(120)를 포함한다. 1 and 2, the obstacle distance measuring system 100 for a ship according to an embodiment of the present invention includes a camera 110, a dummy 112, and a control unit 120.

선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 선박(10)에 설치되어 선박(10) 전방의 장애물까지의 거리를 측정하기 위한 것으로서, 촬영된 이미지 내에서의 화소 수를 기반으로 삼각 기법을 이용하여 거리를 측정할 수 있다.The obstacle distance measuring system 100 for ships is installed on the ship 10 to measure the distance to the obstacles in front of the ship 10, and uses the triangulation technique based on the number of pixels in the captured image. Can be measured.

카메라(110)는 항로 전방 수면의 이미지를 촬영할 수 있다. 여기서, 카메라(110)는 선박(10)의 전방 측에 구비된 장착부(111)에 설치되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 수면을 향하도록 일정 각도로 배치될 수 있다. 따라서 카메라(110)는 수면에서 일정 거리 내의 촬영 영역에 대한 이미지를 획득할 수 있다. The camera 110 may photograph an image of the water surface in front of the route. Here, the camera 110 is installed on the mounting portion 111 provided on the front side of the ship 10, as shown in Figure 2, may be arranged at a certain angle to face the water surface. Therefore, the camera 110 may acquire an image of a photographing area within a certain distance from the water surface.

이때, 카메라(110)는 적외선 카메라 또는 열화상 카메라일 수 있다. 이에 의해, 주간뿐만 아니라 야간이나 안개 등과 같이 전방 식별이 곤란한 경우에도 장애물을 인식할 있으므로 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다.At this time, the camera 110 may be an infrared camera or a thermal imaging camera. Accordingly, the obstacle can be recognized not only during the daytime, but also when it is difficult to identify ahead, such as at night or fog, so that the distance to the obstacle can be calculated.

더미(112)는 촬영된 이미지(또는 화면)(110a) 내의 원점을 표시하기 위한 것으로 지지부(13)를 통하여 카메라(110)의 전방에 배치될 수 있다. 본 명세서에서, 촬영된 이미지는 화면으로 이해될 수 있음은 물론이다. 이때, 더미(112)는 화면(110a) 내의 원점에 위치하도록 카메라(110)의 전방에 설치될 수 있다. The dummy 112 is for displaying the origin in the captured image (or screen) 110a and may be disposed in front of the camera 110 through the support 13. Of course, in the present specification, the captured image may be understood as a screen. At this time, the dummy 112 may be installed in front of the camera 110 to be located at the origin in the screen 110a.

또한, 더미(112)는 화면의 원점에 대응하는 구 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 수평으로 일정한 길이를 갖는 막대 형상일 수 있다. 이때, 더미(112)는 카메라(110)의 렌즈로부터 일정 거리 이격되게 배치될 수 있다.Further, the dummy 112 may have a spherical shape corresponding to the origin of the screen, but is not limited thereto, and may be a rod shape having a horizontally constant length. At this time, the dummy 112 may be arranged to be spaced a certain distance from the lens of the camera 110.

또한, 더미(112)는 카메라(110)와 일체로 구성된 고정 더미일 있다. 즉, 더미(112)는 카메라(110)의 몸체에 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 장착부(111)에 결합될 수도 있다. In addition, the dummy 112 may be a fixed dummy integrally formed with the camera 110. That is, the dummy 112 may be coupled to the body of the camera 110, but is not limited thereto, and may be coupled to the mounting unit 111.

제어부(120)는 카메라(110)에 의해 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하여 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 이러한 제어부(120)는 장애물 식별부(122) 및 변화량 산출부(125)를 포함한다. The controller 120 may identify an obstacle in the image photographed by the camera 110 to calculate a distance to the obstacle. The control unit 120 includes an obstacle identification unit 122 and a change amount calculation unit 125.

장애물 식별부(122)는 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별할 수 있다. 여기서, 카메라(110)가 장애물이 없는 수면만을 촬영한 경우에 획득된 이미지는 배경이 동일 또는 유사한 화소값을 갖는다. 그러나 장애물이 존재하는 경우, 장애물은 촬영된 이미지 내에서 배경과 상이한 화소값을 갖는다. 즉, 배경의 화소값과 장애물에 대응하는 화소값이 일정 크기 이상의 차이가 발생한다. The obstacle identification unit 122 may identify an obstacle within the captured image. Here, the image obtained when the camera 110 photographs only the surface without an obstacle has the same or similar pixel values in the background. However, when an obstacle is present, the obstacle has a different pixel value from the background in the captured image. That is, a difference between a pixel value of a background and a pixel value corresponding to an obstacle occurs over a certain size.

따라서 장애물 식별부(122)는 촬영된 이미지에서 주변, 즉 수면과 상이한 화소값을 갖는 영역을 장애물로 식별할 수 있다. Therefore, the obstacle identification unit 122 may identify the surrounding, that is, an area having a pixel value different from the water surface in the captured image as an obstacle.

거리 산출부(123)는 식별된 장애물과 더미(112)에 대한 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 거리 산출부(123)가 장애물까지의 거리를 측정하는 원리를 설명한다. The distance calculator 123 may calculate the distance to the obstacle based on the difference between the identified obstacle and the number of pixels according to the position in the captured image of the dummy 112. Hereinafter, a principle in which the distance calculating unit 123 measures the distance to the obstacle will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 도 2의 촬영 영역에 대응하는 촬영된 화면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 촬영 영역 내에서 장애물의 거리를 산출하는 원리를 도시하는 도면이다. FIG. 3 is a view showing a photographed screen corresponding to the photographing area of FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing the principle of calculating the distance of an obstacle in the photographing area of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 카메라(110)로 촬영된 이미지 또는 화면(110a)은 원점에 더미 이미지(112a)가 표시될 수 있다. 이때, 선박(10)의 전방에 장애물(20)이 촬영되는 경우, 장애물 이미지(20a)가 화면(110a)에 표시될 수 있다.Referring to FIG. 3, a dummy image 112a may be displayed at an origin of an image or screen 110a photographed by the camera 110. At this time, when the obstacle 20 is photographed in front of the ship 10, the obstacle image 20a may be displayed on the screen 110a.

여기서, 이미지 또는 화면(110a)은 일정한 크기(2X × 2Y)의 화소 수를 가질 수 있다. 일례로, 이미지 또는 화면(110a)은 640 × 480의 화소 수를 가질 수 있다. 이때, 화면(110a)은 원점을 기준으로 -X에서 +X의 x좌표와 -Y에서 +Y의 y좌표를 갖는 화소로 표시될 수 있다.Here, the image or screen 110a may have a number of pixels having a constant size (2X × 2Y). For example, the image or screen 110a may have a pixel count of 640 × 480 pixels. In this case, the screen 110a may be displayed as a pixel having an x coordinate of -X to +X and a y coordinate of -Y to +Y based on the origin.

도 4를 참조하면, 이미지 또는 화면(110a)은 카메라(110)의 구동각 및 화각에 따라 촬영되는 수면에서의 실제 거리와 대응될 수 있다. 즉, 화면(110a)의 하단(-Y)은 카메라(110)로부터 촬영되는 최단 거리(La)에 대응되며, 상단(+Y)은 카메라(110)로부터 촬영되는 최장 거리(Lb)에 대응된다. Referring to FIG. 4, the image or screen 110a may correspond to an actual distance from the water surface photographed according to a driving angle and an angle of view of the camera 110. That is, the lower end (-Y) of the screen 110a corresponds to the shortest distance La taken from the camera 110, and the upper end (+Y) corresponds to the longest distance Lb taken from the camera 110. .

즉, 카메라(110)에 의해 선박으로부터 La의 거리부터 Lb의 거리까지 식별할 수 있다. 여기서, La 및 Lab는 실제로 카메라(110)로부터의 거리이나 카메라(110)로부터 선박(10)의 전방까지의 거리는 비교적 작은 값이기 때문에 무시될 수 있다.That is, the camera 110 can identify the distance from the ship to the distance of La to the distance of Lb. Here, La and Lab can be ignored because the distance from the camera 110 or the distance from the camera 110 to the front of the ship 10 is relatively small.

이때, 거리 산출부(123)는 장애물(20)이 선박(10)의 촬영 영역 내에 위치하는 경우, 선박(10)으로부터 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.At this time, the distance calculating unit 123 may calculate the distance Lx from the ship 10 to the obstacle 20 when the obstacle 20 is located in the photographing area of the ship 10.

도 4에서, H는 수면으로부터 카메라(110)의 높이이고, H1은 카메라(110)와 더미(112) 사이의 높이이며, L1은 카메라(110)와 더미(112) 사이의 거리이고, θ는 카메라의 화각이며, h-h'는 카메라(110) 높이에서 수면에 평행한 수평가상선이다.In FIG. 4, H is the height of the camera 110 from the water surface, H1 is the height between the camera 110 and the dummy 112, L1 is the distance between the camera 110 and the dummy 112, and θ is The angle of view of the camera, h-h' is a horizontal virtual line parallel to the water surface at the height of the camera 110.

또한, S1 내지 S4는 카메라(110)의 화각 내에서의 더미(112) 또는 장애물(20)에 대응하는 각도를 산출하기 위한 가상선이다. 여기서, S1은 카메라(110)로부터 최단 거리(La)에 대응하는 가상선이며, S2는 카메라(110)와 더미(112)를 연장하는 가상선이고, S3은 카메라(110)와 장애물(20)을 연장하는 가상선이며, S4는 카메라(110)로부터 최장 거리(Lb)에 대응하는 가상선이다. Further, S1 to S4 are virtual lines for calculating the angle corresponding to the dummy 112 or the obstacle 20 within the field of view of the camera 110. Here, S1 is a virtual line corresponding to the shortest distance (La) from the camera 110, S2 is a virtual line extending the camera 110 and the dummy 112, S3 is the camera 110 and the obstacle 20 Is a virtual line extending, and S4 is a virtual line corresponding to the longest distance Lb from the camera 110.

여기서, 선박(10)으로부터 장애물(20)까지의 거리는 화면(110a)에서 y축의 원점(y=0)으로부터 장애물 이미지(20a)까지의 화소 수(y1)에 대응된다. 이때, 화면(110a)의 y축의 화소 수(2Y)는 카메라(110)의 화각(θ)에 대응되기 때문에, 화면(110a)에서 원점으로부터 화소 수를 알면 장애물(20)에 대응하는 각도를 알 수 있고 결과적으로 도 4에서와 같이 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.Here, the distance from the ship 10 to the obstacle 20 corresponds to the number of pixels y1 from the origin (y=0) of the y-axis to the obstacle image 20a on the screen 110a. At this time, since the number of pixels 2Y on the y-axis of the screen 110a corresponds to the angle of view θ of the camera 110, when the number of pixels from the origin is known on the screen 110a, the angle corresponding to the obstacle 20 is known. As a result, the distance Lx to the obstacle 20 can be calculated as in FIG. 4.

보다 구체적으로, 거리 산출부(123)는 먼저, 카메라(110)와 더미(112) 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 수평가상선(h-h')과 더미(112) 사이의 제1각도(α)를 산출할 수 있다. 즉, 수평가상선(h-h')과 제2가상선(S2) 사이의 제1각도(α)가 산출될 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 1에 의해 제1각도(α)를 산출할 수 있다.More specifically, the distance calculator 123 first, based on the height (H1) and the distance (L1) between the camera 110 and the dummy 112, the horizontal virtual line (h-h') and the dummy 112 The first angle α between can be calculated. That is, the first angle α between the horizontal virtual line h-h' and the second virtual line S2 may be calculated. Here, the distance calculator 123 may calculate the first angle α by Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

이때, 화면(110a)에서 원점(y=0)으로부터 장애물 이미지(20a)의 위치까지의 화소 수(y1)에 따라 장애물(20)과 더미(112) 사이의 각도를 산출할 수 있다. 따라서 거리 산출부(123)는 카메라(110)에서 장애물(20)까지의 거리에 대응하는 화소 수(y1)에 따라 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ)를 산출할 수 있다. 즉, 제2가상선(S2)와 제3가상선(S3) 사이의 제2각도(γ)가 산출될 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 2에 의해 제2각도(γ)를 산출할 수 있다.At this time, the angle between the obstacle 20 and the dummy 112 may be calculated according to the number of pixels y1 from the origin (y=0) to the position of the obstacle image 20a on the screen 110a. Therefore, the distance calculator 123 calculates the second angle γ between the dummy 112 and the obstacle 20 according to the number of pixels y1 corresponding to the distance from the camera 110 to the obstacle 20. Can be. That is, the second angle γ between the second virtual line S2 and the third virtual line S3 may be calculated. Here, the distance calculator 123 may calculate the second angle γ by Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, 제1각도(α)와 제2각도(γ)에 의해 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β)를 산출할 수 있다. 따라서 거리 산출부(123)는 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 가감하여 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β)를 산출할 수 있다. 즉, 수평가상선(h-h')와 제3가상선(S3) 사이의 제3각도(β)이 산출될 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 3에 의해 제3각도(β)를 산출할 수 있다.Here, the third angle β between the horizontal virtual line h-h' and the obstacle 20 may be calculated by the first angle α and the second angle γ. Therefore, the distance calculator 123 can calculate the third angle β between the horizontal virtual line h-h' and the obstacle 20 by adding or subtracting the second angle γ from the first angle α. have. That is, the third angle β between the horizontal virtual line h-h' and the third virtual line S3 may be calculated. Here, the distance calculator 123 may calculate the third angle β by the following equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

이때, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점(y=0)으로부터 상측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 감산함으로써 산출될 수 있다. 반대로, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점(y=0)으로부터 하측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)와 제2각도(γ)를 가산함으로써 산출될 수 있다. At this time, in the screen 110a, when the obstacle image 20a is located above the origin of the y-axis (y=0), the third angle β is the second angle γ from the first angle α. It can be calculated by subtracting. Conversely, in the screen 110a, when the obstacle image 20a is located below the origin (y=0) of the y-axis, the third angle β is the first angle α and the second angle γ. It can be calculated by adding.

이와 같이, 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 각도를 알면, 도 4에서 삼각 기법에 의해 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다. 따라서 거리 산출부(123)는 수면으로부터 카메라(110)의 높이(H)와 제3각도(β)를 기초로 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 4에 의해 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다. As described above, if the angle between the horizontal virtual line h-h' and the obstacle 20 is known, the distance Lx to the obstacle 20 can be calculated by the triangular technique in FIG. 4. Therefore, the distance calculator 123 may calculate the distance Lx from the water surface to the obstacle 20 based on the height H and the third angle β of the camera 110. Here, the distance calculator 123 may calculate the distance Lx to the obstacle 20 by Equation 4 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

이에 의해, 카메라(110)로 촬영된 화면(110a)에서 더미 이미지(112a)와 장애물 이미지(20a) 사이의 화소 수를 기반으로 한 삼각 기법에 의해 용이하게 장애물(20)까지의 거리를 측정할 수 있다. 따라서 저가로 장애물 거리측정의 구현이 가능하여 경제성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 연산 부하를 감소시킴으로써 신속하게 측정할 수 있으므로 실시간으로 장애물 거리를 측정할 수 있다.Accordingly, the distance to the obstacle 20 can be easily measured by a triangular technique based on the number of pixels between the dummy image 112a and the obstacle image 20a on the screen 110a photographed by the camera 110. Can be. Therefore, it is possible to implement obstacle distance measurement at a low cost, thereby improving economic efficiency. Moreover, since it can be measured quickly by reducing the computational load, it is possible to measure the obstacle distance in real time.

한편, 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 카메라 구동부(115), 더미 영점 조정부(121), 및 디스플레이부(130)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the obstacle distance measuring system 100 for a ship may further include a camera driving unit 115, a dummy zero point adjustment unit 121, and a display unit 130.

다시 도 1을 참조하면, 카메라 구동부(115)는 카메라(110)의 구동각이 조정되도록 구동한다. 일례로, 카메라 구동부(115)는 모터로 구성되며, 수면에 대한 카메라(110)의 각도를 조정할 수 있다. 즉, 카메라 구동부(115)는 카메라(110)가 장착부(111)에 결합된 축을 기준으로 회전가능하게 구동할 수 있다. 따라서 카메라 구동부(115)는 카메라(110)가 수면을 촬영하는 영역을 변경할 수 있다.Referring to FIG. 1 again, the camera driver 115 drives the driving angle of the camera 110 to be adjusted. In one example, the camera driver 115 is composed of a motor, it is possible to adjust the angle of the camera 110 with respect to the water surface. That is, the camera driving unit 115 may rotatably drive the camera 110 based on an axis coupled to the mounting unit 111. Therefore, the camera driver 115 may change the area where the camera 110 photographs the water surface.

더미 영점 조정부(121)는 더미 이미지(112a)가 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 카메라 구동부(115)를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이, 더미(112)는 화면의 원점을 기준으로 표시하기 위한 것이기 때문에, 카메라(110)로 수면을 촬영하기 전에 화면 내에서의 더미 이미지(112a)의 위치를 원점으로 조정해야 한다. The dummy zero adjustment unit 121 may control the camera driver 115 so that the dummy image 112a is located at the origin within the captured image. As described above, since the dummy 112 is intended to be displayed based on the origin of the screen, the position of the dummy image 112a in the screen must be adjusted to the origin before photographing the water surface with the camera 110.

이를 위해, 더미 영점 조정부(121)는 사용자의 조작에 의해 또는 자동으로 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 카메라(110)의 구동각을 조정할 수 있다. 이때, 더미 영점 조정부(121)는 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 카메라 구동부(115)를 제어할 수 있다. To this end, the dummy zero adjustment unit 121 may adjust the driving angle of the camera 110 such that the dummy image 112a is positioned at the origin by an operation of the user or automatically. At this time, the dummy zero point adjustment unit 121 may control the camera driver 115 so that the dummy image 112a is located at the origin.

선택적으로, 더미 영점 조정부(121)는 카메라(110)가 고정된 상태에서 카메라(110) 전방에 위치한 더미(112)의 위치를 변경하도록 지지부(13)를 제어할 수도 있다. 이때, 더미 영점 조정부(121)는 화면 내에서 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 지지부(13)를 제어함은 물론이다. Optionally, the dummy zero adjustment unit 121 may control the support unit 13 to change the position of the dummy 112 located in front of the camera 110 while the camera 110 is fixed. In this case, the dummy zero point adjusting unit 121 controls the support unit 13 so that the dummy image 112a is located at the origin in the screen.

디스플레이부(130)는 카메라(110)로 촬영된 이미지를 디스플레이할 수 있다. 즉, 디스플레이부(130)의 화면은 촬영된 이미지를 디스플레이할 수 있다. 이러한 디스플레이부(130)는 모니터와 같은 표시장치일 수 있다. The display 130 may display an image captured by the camera 110. That is, the screen of the display 130 may display the captured image. The display unit 130 may be a display device such as a monitor.

한편, 선박(10)은 해상의 기후 변화 등에 의해 자세가 변경될 수 있다. 즉, 선박(10)은 해수면 상에서 흔들릴 수 있다. 이때, 선박(10)의 흔들림에 따라 카메라(110)로 촬영된 화면(110a) 내에서 더미 이미지(112a)가 원점을 벗어날 수 있다. 따라서 장애물(20)까지의 거리를 정확하게 산출하기 위해서는 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 오차를 보정할 필요가 있다. Meanwhile, the posture of the ship 10 may be changed due to climate change in the sea. That is, the ship 10 can be shaken on the sea level. At this time, the dummy image 112a may be out of origin within the screen 110a photographed by the camera 110 according to the shaking of the ship 10. Therefore, in order to accurately calculate the distance to the obstacle 20, it is necessary to correct the error so that the dummy image 112a is located at the origin.

이를 위해, 더미(112)는 유동 더미일 수 있다. 여기서, 상기 유동 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 유동 더미는 선박(10)의 흔들림에도 일정한 자세를 유지할 수 있다. To this end, the dummy 112 may be a floating dummy. Here, the flow pile may be configured to maintain a constant posture. That is, the flow dummy can maintain a constant posture even when the ship 10 is shaken.

이와 같이, 선박(10)의 자세가 변화되는 경우, 유동 더미는 화면 내에서 x축 방향으로 또는 y축 방향으로 평행이동하거나 원점을 중심으로 y축 방향으로 유동될 수 있다. As described above, when the attitude of the ship 10 is changed, the flow dummy may be moved in the x-axis direction or y-axis direction within the screen, or may flow in the y-axis direction around the origin.

따라서 상기 유동 더미는 수평으로 일정한 길이를 갖는 막대 형상일 수 있다. 이에 의해, 유동 더미가 화면 내에서의 변화를 정확하게 검출할 수 있다.Therefore, the flow pile may have a rod shape having a horizontally constant length. Thereby, the flow dummy can accurately detect a change in the screen.

이를 위해, 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 자세변화 판단부(124), 변화량 산출부(125) 및 오차 보정부(126)를 더 포함할 수 있다.To this end, the obstacle distance measuring system 100 for ships may further include a posture change determination unit 124, a change amount calculation unit 125, and an error correction unit 126, as illustrated in FIG. 1.

자세변화 판단부(124)는 촬영된 이미지 내에서 유동 더미의 변화에 따라 선박(10)의 자세변화 유형을 판단할 수 있다. 즉, 자세변화 판단부(124)는 화면에서 더미(112)의 변화의 형태에 따라 선박(10)의 흔들림 유형을 판단할 수 있다.The posture change determination unit 124 may determine the type of posture change of the ship 10 according to the change of the flow dummy in the captured image. That is, the attitude change determination unit 124 may determine the type of shaking of the ship 10 according to the shape of the change of the dummy 112 on the screen.

변화량 산출부(125)는 선박(10)의 자세변화 유형에 기반하여 유동 더미의 이미지가 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 선박(10)의 자세변화량을 산출할 수 있다. 즉, 변화량 산출부(125)는 유동 더미의 이미지가 화면의 원점으로부터 벗어난 화소 수를 기초로 선박(10)의 흔들림 양을 산출할 수 있다.The change amount calculating unit 125 may calculate the amount of change in the attitude of the ship 10 based on the number of pixels in which the image of the flow dummy changes in the captured image based on the type of attitude change of the ship 10. That is, the change amount calculating unit 125 may calculate the shaking amount of the ship 10 based on the number of pixels in which the image of the flow dummy deviates from the origin of the screen.

이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 더 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 5 to 10, it will be described in more detail.

도 5는 유동 더미의 사용시 카메라로 촬영된 화면을 도시한 도면이고, 도 6은 선박의 롤링 자세변화에 따른 가상 화면을 도시한 도면이다,5 is a view showing a screen shot with a camera when using a floating dummy, and FIG. 6 is a view showing a virtual screen according to a rolling attitude change of a ship,

도 5를 참조하면, 유동 더미 이미지(112b)는 정상적인 경우, 화면(110a) 내에서 원점을 기준으로 배치될 수 있다. 이때, 유동 더미 이미지(112b)는 수평의 길이(Dx)를 가질 수 있다. Referring to FIG. 5, the floating dummy image 112b may be arranged based on the origin in the screen 110a in the normal case. At this time, the floating dummy image 112b may have a horizontal length Dx.

선박(10)의 롤링 각도가 변화되는 경우, 화면(110a)이 원점을 중심으로 흔들리게 된다. 이때, 유동 더미는 일정한 자세로 유지될 수 있다. 실제 촬영되는 화면(110a)에서는 선박(10)의 흔들림에 따라 일정한 자세로 유지되는 유동 더미의 이미지가 흔들리는 것처럼 보이지만, 유동 더미를 기준으로 보면 화면이 흔들리는 형태로 나타난다.When the rolling angle of the ship 10 is changed, the screen 110a is shaken around the origin. At this time, the flow dummy can be maintained in a constant posture. In the actual screen 110a photographed, the image of the floating pile maintained in a constant posture appears to be shaken according to the shaking of the ship 10, but when viewed based on the floating pile, the screen appears in a shaking form.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 선박(10)의 롤링 각도 변화에 따라 일정한 유동 더미 이미지(112c)를 기준으로 화면(110a)이 회전하는 형태로 나타날 수 있다. That is, as illustrated in FIG. 6, the screen 110a may be rotated based on a constant flow dummy image 112c according to a change in the rolling angle of the ship 10.

따라서 자세변화 판단부(124)는 유동 더미 이미지(112c)가 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 선박(10)의 롤링 각도의 변화로 판단할 수 있다.Accordingly, the posture change determination unit 124 may determine the change in the rolling angle of the ship 10 when the flow dummy image 112c is located at the origin of the photographed image and changes in the y-axis direction.

이때, 변화량 산출부(125)는 화면(110a)의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yr)와 유동 더미 이미지(112c)의 길이(Dx)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다. 여기서, 변화량 산출부(125)는 하기의 수학식 5에 의해 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다.At this time, the change amount calculating unit 125 is rolled by the attitude change of the ship 10 according to the number of pixels Yr changed in the y-axis direction from the origin of the screen 110a and the length Dx of the floating dummy image 112c. The angle θr can be calculated. Here, the change amount calculating unit 125 may calculate the rolling angle θr by Equation 5 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

도 7은 선박의 피칭 자세변화에 따른 선박의 측면 가상도이고, 도 8은 도 7에 대응하는 화면을 도시한 도면이다. 7 is a side virtual view of the ship according to the pitching posture change of the ship, Figure 8 is a view showing a screen corresponding to FIG.

도 7을 참조하면, 선박(10)의 피칭 각도가 변화되는 경우, 카메라(110)의 수면에 대한 구동각이 변화하게 된다. 이때, 정상적인 경우, 카메라(110)가 유동 더미(112')와 일직선상에 배치되기 때문에, 유동 더미 이미지는 도 5와 같이 화면(110a)에서 원점에 위치한다. Referring to FIG. 7, when the pitching angle of the ship 10 is changed, the driving angle with respect to the water surface of the camera 110 is changed. At this time, in the normal case, since the camera 110 is disposed in line with the flow dummy 112', the flow dummy image is located at the origin in the screen 110a as shown in FIG.

그러나 선박(10)의 피칭 각도가 변화하면, 화면(110a)에서 유동 더미 이미지(112d)가 상하로 움직이는 형태로 나타난다. 이는 유동 더미(112')가 정상 상태를 기준으로 상하로 일정 거리(Lp) 만큼 움직이는 것(예를 들면, 112")으로 생각할 수 있다. However, when the pitching angle of the ship 10 is changed, the floating dummy image 112d appears on the screen 110a in the form of moving up and down. It can be considered that the flow dummy 112 ′ moves up and down a predetermined distance Lp based on the normal state (eg, 112″).

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 선박(10)의 피칭 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112d)는 화면(110a)에서 y축 방향으로 거리(Lp)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112d)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lp)에 대응하여 화소 수(Yp) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다. That is, as shown in FIG. 8, the flow dummy image 112d appears to move in parallel to the distance Lp in the y-axis direction on the screen 110a according to a change in pitching angle of the ship 10. At this time, the floating dummy image 112d appears in a form of being parallelly moved by the number of pixels Yp corresponding to the distance Lp between the floating dummy 112' and 112".

따라서 자세변화 판단부(124)는 유동 더미 이미지(112d)가 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 피칭 각도의 변화로 판단할 수 있다.Accordingly, the posture change determination unit 124 may determine that the pitching angle of the ship 10 is changed when the flow dummy image 112d is parallel to the y-axis direction of the photographed image.

이때, 변화량 산출부(125)는 유동 더미 이미지(112d)가 화면(110a)의 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다. 여기서, 변화량 산출부(125)는 하기의 수학식 6에 의해 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다.At this time, the change amount calculating unit 125 is determined by the distance L1 between the number of pixels Yp in which the dummy image 112d is changed in the y-axis direction of the screen 110a and the camera 110 and the floating dummy 112'. Accordingly, the pitching angle θp due to the change in the attitude of the ship 10 can be calculated. Here, the variation amount calculating unit 125 may calculate the pitching angle θp by Equation 6 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, L2는 화면(110a)에서 세로 화소 하나가 L1만큼 떨어진 거리에서의 실제값이다. Here, L2 is an actual value at a distance where one vertical pixel is separated by L1 from the screen 110a.

이때, 유동 더미(112')의 실제 크기를 가로 A × 세로 B라고 가정하고, 유동 더미 이미지(112d)가 차지하는 화소 수를 가로 Ya × 세로 Yb라고 가정하면, 화소 하나에 대응하는 실제 크기는 A/Ya 또는 B/Yb로 산출할 수 있다. 여기서, 유동 더미(112')는 카메라(110)로부터 L1 거리에 있기 때문에, A/Ya 또는 B/Yb은 화소 하나가 L1만큼 떨어진 거리에서의 실제값이다. 따라서 L2는 B/Yb일 수 있다. At this time, assuming that the actual size of the floating dummy 112' is horizontal A × vertical B, and assuming that the number of pixels occupied by the floating dummy image 112d is horizontal Ya × vertical Yb, the actual size corresponding to one pixel is A It can be calculated as /Ya or B/Yb. Here, since the floating dummy 112' is at the L1 distance from the camera 110, A/Ya or B/Yb is an actual value at a distance where one pixel is L1 apart. Therefore, L2 may be B/Yb.

도 9는 선박의 요잉 자세변화에 따른 선박의 상면 가상도이고, 도 10은 도 9에 대응하는 화면을 도시한 도면이다.9 is a virtual top view of the ship according to the yaw attitude change of the ship, and FIG. 10 is a view showing a screen corresponding to FIG. 9.

도 9를 참조하면, 선박(10)의 요잉 각도가 변화되는 경우, 카메라(110)가 좌우로 흔들리게 된다. 이때, 정상적인 경우, 카메라(110)가 유동 더미(112')와 일직선상에 배치되기 때문에, 유동 더미 이미지는 도 5와 같이 화면(110a)에서 원점에 위치한다. Referring to FIG. 9, when the yaw angle of the ship 10 is changed, the camera 110 is shaken from side to side. At this time, in the normal case, since the camera 110 is disposed in line with the flow dummy 112', the flow dummy image is located at the origin in the screen 110a as shown in FIG.

그러나 선박(10)의 요잉 각도가 변화하면, 화면(110a)에서 유동 더미 이미지(112e)가 좌우로 움직이는 형태로 나타난다. 이는 유동 더미(112')가 정상 상태를 기준으로 좌우로 일정 거리(Ly) 만큼 움직이는 것(예를 들면, 112")으로 생각할 수 있다. However, when the yaw angle of the ship 10 changes, the flow dummy image 112e appears on the screen 110a in a form of moving from side to side. It can be considered that the flow dummy 112 ′ moves by a certain distance Ly from side to side based on the normal state (for example, 112 ″).

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 선박(10)의 요잉 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112e)는 화면(110a)에서 x축 방향으로 거리(Ly)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112e)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lx)에 대응하여 화소 수(Xy) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다. That is, as shown in FIG. 10, according to the yaw angle change of the ship 10, the flow dummy image 112e appears to move in parallel in the x-axis direction corresponding to the distance Ly in the screen 110a. At this time, the floating dummy image 112e appears in a form that is parallel to the number of pixels Xy corresponding to the distance Lx between the floating dummy 112' and 112".

따라서 자세변화 판단부(124)는 유동 더미 이미지(112e)가 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.Accordingly, the posture change determination unit 124 may determine that the yaw angle of the ship 10 is changed when the flow dummy image 112e is parallel to the x-axis direction of the photographed image.

이때, 변화량 산출부(125)는 유동 더미 이미지(112e)가 화면(110a)의 x축 방향으로 변화된 화소 수(Xp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다. 여기서, 변화량 산출부(125)는 하기의 수학식 7에 의해 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다. At this time, the change amount calculating unit 125 is determined by the distance L1 between the number of pixels Xp in which the floating dummy image 112e is changed in the x-axis direction of the screen 110a and the camera 110 and the floating dummy 112'. Accordingly, the yaw angle θy due to the change in the attitude of the ship 10 can be calculated. Here, the change amount calculating unit 125 may calculate the yawing angle θy by the following equation (7).

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, L3은 화면(110a)에서 가로 화소 하나가 L1만큼 떨어진 거리에서의 실제값이다. 이때, L3은 A/Ya일 수 있다. 상술한 바와 같이, A는 유동 더미(112')의 가로 실제 크기이고, Ya는 유동 더미 이미지(112d)가 차지하는 가로 화소 수이다.Here, L3 is an actual value at a distance of one horizontal pixel L1 from the screen 110a. At this time, L3 may be A/Ya. As described above, A is the actual horizontal size of the floating dummy 112', and Ya is the number of horizontal pixels occupied by the floating dummy image 112d.

이때, 변화량 산출부(125)에서 산출된 자세변화량은 카메라(110)의 흔들림에 따른 오차로 나타날 수 있다. At this time, the posture change amount calculated by the change amount calculating unit 125 may appear as an error due to the shaking of the camera 110.

따라서 오차 보정부(126)는 변화량 산출부(125)에서 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)의 오차를 보정할 수 있다. 이때, 오차 보정부(126)는 화면(110a)에서 유동 더미 이미지(112c, 112d, 112e)가 원점에 위치하도록 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)를 제어할 수 있다.Therefore, the error correction unit 126 may correct the error of the camera 110 according to the amount of posture change calculated by the change amount calculation unit 125. In this case, the error correction unit 126 may control the camera 110 according to the amount of posture change calculated such that the floating dummy images 112c, 112d, and 112e are located at the origin on the screen 110a.

즉, 오차 보정부(126)는 선박(10)의 롤링 각도(θr), 피칭 각도(θp) 및 요잉 각도(θy) 중 어느 하나에 따라 카메라(110)를 선박(10)의 흔들림 방향의 반대측으로 구동하도록 제어할 수 있다.That is, the error correcting unit 126, the camera 110 according to any one of the rolling angle (θr), pitching angle (θp) and yawing angle (θy) of the ship 10, the opposite side of the shaking direction of the ship (10) It can be controlled to drive.

이에 의해, 유동 더미 이미지(112c, 112d, 112e)의 위치 변화에 따라 카메라(110)의 오차를 보정함으로써, 선박(10)이 해상 기후의 변화 등에 의해 자세변화가 발생하는 경우에도 정확하게 장애물 거리를 측정할 수 있다.Accordingly, by correcting the error of the camera 110 according to the position change of the flow dummy images 112c, 112d, 112e, even when the attitude change occurs due to changes in the sea climate, the ship 10 accurately measures the obstacle distance. Can be measured.

이하, 도 11 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 선박용 장애물 거리측정 방법을 설명한다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 방법의 순서도이다. Hereinafter, a method for measuring obstacle distances for ships of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 12. 11 is a flowchart of a method for measuring a distance for an obstacle in a ship according to an embodiment of the present invention.

선박용 장애물 거리측정 방법(200)은 수면을 촬영하는 단계(S220), 장애물을 식별하는 단계(S230), 및 장애물까지의 거리를 산출하는 단계(S240)를 포함한다. The ship obstacle distance measuring method 200 includes photographing the surface of the water (S220), identifying the obstacle (S230), and calculating the distance to the obstacle (S240).

보다 상세히 설명하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 먼저, 선박(10)은 카메라(110)로 항로 전방의 수면을 촬영한다(단계 S220). 이때, 카메라(110)는 수면을 향하도록 일정 각도로 선박(10)에 배치될 수 있다. 여기서, 더미(112)가 촬영된 이미지(또는 화면) 내의 원점에 위치하도록 카메라(110)의 전방에 설치될 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 11, first, the ship 10 photographs the water surface in front of the route with the camera 110 (step S220). At this time, the camera 110 may be disposed on the ship 10 at an angle to face the water surface. Here, the dummy 112 may be installed in front of the camera 110 to be located at the origin in the captured image (or screen).

다음으로, 선박(10)은 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별한다(단계 S230). 이때, 촬영된 이미지에서 주변, 즉 수면과 상이한 화소값을 갖는 영역을 장애물로 식별할 수 있다. Next, the ship 10 identifies an obstacle in the captured image (step S230). At this time, an area having a pixel value different from the surrounding, that is, the water surface, in the captured image may be identified as an obstacle.

다음으로, 선박(10)은 식별된 장애물(20)까지의 거리를 산출한다(단계 S240). 이때, 식별된 장애물(20)과 더미(112)에 대한 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 장애물(20)까지의 거리를 산출할 수 있다.Next, the ship 10 calculates the distance to the identified obstacle 20 (step S240). At this time, the distance to the obstacle 20 may be calculated based on the difference in the number of pixels according to the position in the captured image of the identified obstacle 20 and the dummy 112.

여기서, 장애물(20)의 거리를 산출하기 위해서, 먼저 수평가상선(h-h')과 더미(112) 사이의 제1각도(α) 산출, 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ) 산출, 및 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β) 산출이 순차적으로 이루어진다. Here, in order to calculate the distance of the obstacle 20, first calculate the first angle (α) between the horizontal virtual line (h-h') and the dummy 112, the first between the dummy 112 and the obstacle 20 The two-angle (γ) calculation and the third angle (β) calculation between the horizontal virtual line (h-h') and the obstacle 20 are sequentially performed.

보다 구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 카메라(110)와 더미(112) 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 수평가상선(h-h')과 더미(112) 사이의 제1각도(α)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 1에 의해 제1각도(α)를 산출할 수 있다.More specifically, referring to FIGS. 3 and 4, the horizontal virtual line h-h' and the dummy 112 are based on the height H1 and the distance L1 between the camera 110 and the dummy 112. The first angle α between can be calculated. At this time, the first angle α may be calculated by Equation 1.

다음으로, 촬영된 이미지 내의 화소 수의 차이에 따라 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ)를 산출할 수 있다. 즉, 카메라(110)에서 장애물(20)까지의 거리에 대응하는 화소 수(y1)에 따라 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 2에 의해 제2각도(γ)를 산출할 수 있다. Next, the second angle γ between the dummy 112 and the obstacle 20 may be calculated according to the difference in the number of pixels in the captured image. That is, the second angle γ between the dummy 112 and the obstacle 20 may be calculated according to the number of pixels y1 corresponding to the distance from the camera 110 to the obstacle 20. At this time, the second angle γ may be calculated by Equation 2.

다음으로, 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 가감하여 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 3에 의해 제3각도(β)를 산출할 수 있다.Next, the third angle β between the horizontal virtual line h-h' and the obstacle 20 may be calculated by adding or subtracting the second angle γ from the first angle α. At this time, the third angle β may be calculated by Equation 3.

여기서, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점으로부터 상측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 감산함으로써 산출될 수 있다. 반대로, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점으로부터 하측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)와 제2각도(γ)를 가산함으로써 산출될 수 있다. Here, in the screen 110a, when the obstacle image 20a is located above the origin of the y-axis, the third angle β may be calculated by subtracting the second angle γ from the first angle α. have. Conversely, in the screen 110a, when the obstacle image 20a is located below the origin of the y-axis, the third angle β can be calculated by adding the first angle α and the second angle γ. have.

마지막으로, 수면으로부터 카메라(110)의 높이(H)와 장애물(20)에 대응하는 제3각도(β)를 기초로 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 4에 의해 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.Finally, the distance Lx from the water surface to the obstacle 20 can be calculated based on the height H of the camera 110 and the third angle β corresponding to the obstacle 20. At this time, the distance Lx to the obstacle 20 may be calculated by Equation (4).

한편, 선박용 장애물 거리측정 방법(200)은 더미를 조정하는 단계(S210)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 더미를 조정하는 단계(S210)는 수면을 촬영하는 단계(S220) 이전에 수행될 수 있다. Meanwhile, the ship obstacle measuring method 200 may further include a step of adjusting the dummy (S210). Here, the step of adjusting the dummy (S210) may be performed before the step of photographing the sleep (S220).

도 3에 도시된 바와 같이, 선박(10)은 더미 이미지(112a)가 촬영된 이미지(110a) 내에서 원점에 위치하도록 카메라(110)의 각도를 조정할 수 있다. 이때, 사용자의 조작에 의해 또는 자동으로 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 카메라(110)의 구동각을 조정할 수 있다. As shown in FIG. 3, the ship 10 may adjust the angle of the camera 110 so that the dummy image 112a is located at the origin within the captured image 110a. At this time, the driving angle of the camera 110 may be adjusted by the user's manipulation or automatically so that the dummy image 112a is located at the origin.

선택적으로, 카메라(110)가 고정된 상태에서 카메라(110) 전방에 위치한 더미(112)의 위치를 변경하도록 제어할 수도 있다. Optionally, the camera 110 may be controlled to change the position of the dummy 112 located in front of the camera 110 while the camera 110 is fixed.

한편, 선박(10)은 해상의 기후 변화 등에 의해 자세가 변경될 수 있다. 이때, 선박(10)의 자세변화에 의한 흔들림에 따라 카메라(110)로 촬영된 화면(110a) 내에서 더미 이미지(112a)가 원점을 벗어날 수 있다. 따라서 장애물(20)까지의 거리를 정확하게 산출하기 위해서는 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 오차를 보정할 필요가 있다. Meanwhile, the posture of the ship 10 may be changed due to climate change in the sea. At this time, the dummy image 112a may deviate from the origin within the screen 110a photographed by the camera 110 according to the shaking caused by the attitude change of the ship 10. Therefore, in order to accurately calculate the distance to the obstacle 20, it is necessary to correct the error so that the dummy image 112a is located at the origin.

이를 위해, 더미(112)는 유동 더미일 수 있다. 여기서, 상기 유동 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 유동 더미는 선박(10)의 자세변화에 따라서도 일정한 자세를 유지할 수 있다. To this end, the dummy 112 may be a floating dummy. Here, the flow pile may be configured to maintain a constant posture. That is, the flow dummy can maintain a constant posture according to the posture change of the ship 10.

도 12는 도 11에서 선박의 자세변화에 따른 오차를 보정하는 방법의 순서도이다.12 is a flowchart of a method of correcting an error according to a change in attitude of a ship in FIG. 11.

오차를 보정하는 방법(300)은 더미의 자세 변화를 검출하는 단계(S310), 자세변화의 종류를 판단하는 단계(S320), 자세변화량을 산출하는 단계(S330 내지 S350) 및 오차를 보정하는 단계(S360)를 포함한다. The method of correcting the error 300 includes detecting a posture change of the dummy (S310), determining a type of posture change (S320), calculating a posture change amount (S330 to S350), and correcting the error. (S360).

보다 상세히 설명하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 먼저, 선박(10)은 유동 더미의 변화를 검출한다(S310). 이때, 유동 더미(112')가 화면(110a) 내에서 원점으로부터 벗어나는지를 검출할 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 12, first, the ship 10 detects a change in the flow pile (S310). At this time, it is possible to detect whether the floating dummy 112' deviates from the origin within the screen 110a.

다음으로, 선박(10)은 촬영된 이미지 내의 유동 더미 이미지의 변화에 따라 자세변화 유형을 판단한다(단계 S320). 이때, 유동 더미 이미지가 촬영된 이미지에서의 원점에서 벗어난 형태에 따라 선박(10)의 자세변화 유형을 판단할 수 있다.Next, the ship 10 determines the posture change type according to the change of the flow dummy image in the captured image (step S320). At this time, it is possible to determine the type of posture change of the ship 10 according to the shape of the floating dummy image deviating from the origin in the captured image.

보다 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112c)가 촬영된 이미지(110a)의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 선박(10)의 롤링 각도의 변화로 판단할 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 6, if the flow dummy image 112c is located at the origin of the photographed image 110a and changes in the y-axis direction, it can be determined as a change in the rolling angle of the ship 10. .

여기서, 선박(10)의 롤링 각도가 변화되는 경우, 화면(110a)이 흔들리게 된다. 이때, 유동 더미는 일정한 자세로 유지될 수 있다. 따라서 실제 촬영되는 화면(110a)에서는 선박(10)의 흔들림에 따라 일정한 자세로 유지되는 유동 더미 이미지(112c)가 흔들리는 것처럼 보이지만, 유동 더미 이미지(112c)를 기준으로 보면 화면이 흔들리는 형태로 나타난다. 즉, 선박(10)의 롤링 각도 변화에 따라 일정한 유동 더미 이미지(112c)를 기준으로 화면(110a)이 회전하는 형태로 나타날 수 있다. Here, when the rolling angle of the ship 10 is changed, the screen 110a is shaken. At this time, the flow dummy can be maintained in a constant posture. Therefore, in the actual photographed screen 110a, the floating dummy image 112c maintained in a constant posture appears to be shaken by the shaking of the ship 10, but when viewed based on the floating dummy image 112c, the screen appears in a shaking form. That is, the screen 110a may be rotated based on a constant flow dummy image 112c according to a change in the rolling angle of the ship 10.

도 8에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112d)가 촬영된 이미지(110a)의 y축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 피칭 각도의 변화로 판단할 수 있다.As shown in FIG. 8, when the flow dummy image 112d is moved in parallel in the y-axis direction of the photographed image 110a, it can be determined as a change in pitching angle of the ship 10.

여기서, 선박(10)의 피칭 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112d)는 화면(110a)에서 y축 방향으로 거리(Lp)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112d)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lp)에 대응하여 화소 수(Yp) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다. Here, as the pitching angle of the ship 10 changes, the flow dummy image 112d appears to move parallel to the distance Lp in the y-axis direction on the screen 110a. At this time, the floating dummy image 112d appears in a form of being parallelly moved by the number of pixels Yp corresponding to the distance Lp between the floating dummy 112' and 112".

도 10에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112e)가 촬영된 이미지(110a)의 x축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.As shown in FIG. 10, when the flow dummy image 112e is moved in parallel in the x-axis direction of the photographed image 110a, it may be determined as a change in yaw angle of the ship 10.

여기서, 선박(10)의 요잉 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112e)는 화면(110a)에서 x축 방향으로 거리(Ly)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112e)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lx)에 대응하여 화소 수(Xy) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다. Here, as the yaw angle of the ship 10 changes, the flow dummy image 112e appears to move parallel to the distance Ly in the x-axis direction on the screen 110a. At this time, the floating dummy image 112e appears in a form that is parallel to the number of pixels Xy corresponding to the distance Lx between the floating dummy 112' and 112".

다음으로, 선박(10)은 판단된 자세변화 유형에 기반하여 유동 더미 이미지가 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 자세변화량을 산출한다. 이때, 유동 더미의 이미지가 화면의 원점으로부터 벗어난 화소 수를 기초로 선박(10)의 흔들림 양을 산출할 수 있다.Next, the ship 10 calculates a posture change amount based on the number of pixels changed in the image in which the floating dummy image is captured based on the determined posture change type. At this time, the amount of shaking of the ship 10 may be calculated based on the number of pixels in which the image of the floating dummy deviates from the origin of the screen.

보다 구체적으로, 단계 S320의 판단 결과, 선박(10)의 자세변화가 롤링 각도의 변화로 판단된 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 화면(110a)의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yr)와 유동 더미 이미지(112c)의 길이(Dx)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다(단계 S330). 이때, 수학식 5에 의해 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다.More specifically, as a result of the determination in step S320, when the attitude change of the ship 10 is determined to be a change in the rolling angle, as shown in FIG. 6, the number of pixels changed in the y-axis direction from the origin of the screen 110a ( According to Yr and the length Dx of the flow dummy image 112c, the rolling angle θr due to the attitude change of the ship 10 may be calculated (step S330). At this time, the rolling angle θr can be calculated by Equation 5.

단계 S320의 판단 결과. 선박(10)의 자세변화가 피칭 각도의 변화로 판단된 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112d)가 화면(110a)의 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다(단계 S340). 이때, 수학식 6에 의해 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다.The determination result of step S320. When the attitude change of the ship 10 is determined to be a change in the pitching angle, as shown in FIG. 7, the floating dummy image 112d is the number of pixels Yp and the camera (Yp) changed in the y-axis direction of the screen 110a. The pitching angle θp due to the posture change of the vessel 10 may be calculated according to the distance L1 between 110 and the flow dummy 112 ′ (step S340 ). At this time, the pitching angle θp can be calculated by Equation (6).

단계 S320의 판단 결과, 선박(10)의 자세변화가 요잉 각도의 변화로 판단된 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112e)가 화면(110a)의 x축 방향으로 변화된 화소 수(Xp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다(단계 S350). 여기서, 수학식 7에 의해 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다. As a result of the determination in step S320, when the attitude change of the ship 10 is determined to be a change in yaw angle, as shown in FIG. 9, the number of pixels in which the flow dummy image 112e is changed in the x-axis direction of the screen 110a. Depending on the distance L1 between (Xp) and the camera 110 and the flow dummy 112', the yaw angle θy due to the change in attitude of the ship 10 may be calculated (step S350). Here, the yawing angle θy can be calculated by Equation (7).

다음으로, 선박(10)은 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)의 오차를 보정한다(단계 S360). 이때, 촬영된 이미지(110a)에서 유동 더미 이미지(112c, 112d, 112e)가 원점에 위치하도록 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)를 제어할 수 있다. 즉, 선박(10)의 롤링 각도(θr), 피칭 각도(θp) 및 요잉 각도(θy) 중 어느 하나에 따라 카메라(110)를 반대측으로 구동하도록 제어할 수 있다.Next, the ship 10 corrects the error of the camera 110 according to the calculated amount of attitude change (step S360). At this time, the camera 110 may be controlled according to the calculated amount of posture change such that the floating dummy images 112c, 112d, and 112e are located at the origin from the photographed image 110a. That is, the camera 110 may be controlled to be driven to the opposite side according to any one of the rolling angle θr, the pitching angle θp, and the yawing angle θy of the ship 10.

상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. The above methods can be implemented by the ship obstacle distance measuring system 100 as shown in FIG. 1, and in particular, can be implemented as a software program that performs these steps, in which case these programs are computer readable. It can be stored on a possible recording medium or transmitted by a computer data signal combined with a carrier wave in a transmission medium or communication network.

이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다. At this time, the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored, for example, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, magnetic tape, It may be a floppy disk, a hard disk, an optical data storage device, or the like.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention may add elements within the scope of the same spirit. However, other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, or the like, but it will also be considered to fall within the scope of the present invention.

100 : 선박용 장애물 거리측정 시스템
110 : 카메라 111 : 장착부
112 : 더미 113 : 지지부
115 : 카메라 구동부 120 : 제어부
121 : 더미 영점 조정부 122 : 장애물 식별부
123 : 거리 산출부 124 : 자세변화 판단부
125 : 변화량 산출부 126 : 오차 보정부
130 : 디스플레이부100: ship obstacle distance measurement system
110: camera 111: mounting portion
112: dummy 113: support
115: camera driving unit 120: control unit
121: dummy zero adjustment unit 122: obstacle identification unit
123: distance calculation unit 124: attitude change determination unit
125: change amount calculation unit 126: error correction unit
130: display unit

Claims (14)

수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되어 항로 전방 수면을 촬영하는 카메라;
상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치되는 더미;
상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 장애물 식별부;
상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 거리 산출부;를 포함하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.A camera that is disposed on a ship at an angle to face the water surface and photographs the water surface in front of the route;
A dummy installed in front of the camera so as to be located at an origin in the captured image;
An obstacle identification unit that identifies an obstacle in the captured image;
And a distance calculator configured to calculate a distance to the obstacle based on the difference between the identified obstacle and the number of pixels according to the position in the photographed image of the dummy. 제1항에 있어서,
상기 거리 산출부는,
상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며,
상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고,
상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며,
수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.According to claim 1,
The distance calculation unit,
Based on the height (H1) and the distance (L1) between the camera and the dummy, a virtual line (h-h') parallel to the water surface at the height of the camera and a first angle (α) between the dummy are calculated, ,
A second angle (γ) between the dummy and the obstacle is calculated according to the number of pixels from the origin in the captured image,
The third angle (β) between the virtual line and the obstacle is calculated by adding or subtracting the second angle (γ) from the first angle (α),
Obstacle distance measuring system for a ship that calculates a distance (Lx) from the water surface to the obstacle based on the height (H) of the camera and the third angle (β). 제1항에 있어서,
수면에 대한 상기 카메라의 각도를 조정하는 카메라 구동부; 및
상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라 구동부를 제어하는 더미 영점 조정부;를 더 포함하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.According to claim 1,
A camera driver that adjusts the angle of the camera with respect to the water surface; And
And a dummy zero point adjusting unit controlling the camera driving unit so that the image of the dummy is located at an origin within the captured image. 제1항에 있어서,
상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미이고,
상기 시스템은,
상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 자세변화 판단부;
상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 변화량 산출부; 및
상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 오차 보정부를 더 포함하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.According to claim 1,
The dummy is a flow dummy configured to maintain a constant posture,
The system,
A posture change determination unit for determining a posture change type of the ship according to a change in the flow dummy in the photographed image;
A change amount calculating unit for calculating the amount of change of attitude of the ship based on the number of pixels in which the image of the flow dummy changes in the captured image based on the type of attitude change of the ship; And
Obstacle distance measuring system for ships further comprising an error correction unit for correcting the error of the camera according to the calculated attitude change. 제4항에 있어서,
상기 자세변화 판단부는,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.The method of claim 4,
The posture change determination unit,
When the image of the floating dummy is located at the origin of the photographed image and changes in the y-axis direction, it is determined as a change in the rolling angle of the ship,
When the image of the floating pile is parallel to the y-axis direction of the photographed image, it is determined as a change in pitching angle of the ship,
Obstacle distance measuring system for a ship that determines if the image of the floating dummy is parallel to the x-axis direction of the photographed image as a change in yaw angle of the ship. 제4항에 있어서,
상기 변화량 산출부는,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.The method of claim 4,
The change amount calculation unit,
The rolling angle due to the attitude change of the ship is calculated according to the number of pixels in which the image of the floating dummy is changed in the y-axis direction from the origin of the photographed image and the length of the floating dummy image,
The pitching angle by the attitude change of the ship is calculated according to the number of pixels in which the image of the flow dummy is changed in the y-axis direction of the photographed image and the distance between the camera and the flow dummy,
Obstacle distance measuring system for a ship that calculates a yaw angle due to a change in attitude of the ship according to the number of pixels in which the image of the flow dummy is changed in the x-axis direction of the photographed image and the distance between the camera and the flow dummy. 제4항에 있어서,
상기 오차 보정부는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.The method of claim 4,
The error correction unit is an obstacle distance measuring system for a ship that controls the camera according to the calculated change in attitude so that the image of the flow dummy is located at the origin in the captured image. 선박의 장애물 거리 측정 방법으로서,
수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되는 카메라로 항로 전방 수면을 촬영하는 단계 - 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치됨 -;
상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 단계; 및
상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 선박용 장애물 거리 측정 방법.As a method of measuring the obstacle distance of a ship,
Photographing the front surface of the route with a camera disposed on the ship at a certain angle to face the surface of the water-the image of the dummy is installed in front of the camera such that it is located at the origin in the captured image;
Identifying an obstacle within the captured image; And
And calculating a distance to the obstacle based on the difference between the identified obstacle and the number of pixels according to the position in the photographed image of the dummy. 제8항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며,
상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고,
상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며,
수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출하는 선박용 장애물 거리 측정 방법. The method of claim 8,
The calculating step,
Based on the height (H1) and the distance (L1) between the camera and the dummy, a virtual line (h-h') parallel to the water surface at the height of the camera and a first angle (α) between the dummy are calculated, ,
A second angle (γ) between the dummy and the obstacle is calculated according to the number of pixels from the origin in the captured image,
The third angle (β) between the virtual line and the obstacle is calculated by adding or subtracting the second angle (γ) from the first angle (α),
Obstacle distance measuring method for ships to calculate the distance (Lx) from the water surface to the obstacle based on the height (H) and the third angle (β) of the camera. 제8항에 있어서,
상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라의 각도를 조정하는 단계를 더 포함하는 선박용 장애물 거리 측정 방법.The method of claim 8,
And adjusting the angle of the camera so that the image of the dummy is located at the origin within the captured image. 제8항에 있어서,
상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미이고,
상기 방법은,
상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 단계;
상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 단계;를 더 포함하는 선박용 장애물 거리측정 방법.The method of claim 8,
The dummy is a flow dummy configured to maintain a constant posture,
The above method,
Determining a posture change type of the ship according to a change in the flow pile in the captured image;
Calculating a posture change amount of the ship based on the number of pixels in which the image of the flow dummy changes in the captured image based on the posture change type of the ship; And
Compensating the error of the camera according to the calculated amount of posture change; Obstacle distance measuring method for ships further comprising. 제11항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단하는 선박용 장애물 거리측정 방법.The method of claim 11,
The determining step,
When the image of the floating dummy is located at the origin of the photographed image and changes in the y-axis direction, it is determined as a change in the rolling angle of the ship,
When the image of the floating pile is parallel to the y-axis direction of the photographed image, it is determined as a change in pitching angle of the ship,
When the image of the flow dummy is moved in parallel in the x-axis direction of the photographed image, the obstacle distance measuring method for a ship is determined as a change in yaw angle of the ship. 제11항에 있어서,
상기 변화량을 산출하는 단계는,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며,
상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출하는 선박용 장애물 거리측정 방법.The method of claim 11,
The step of calculating the amount of change,
The rolling angle due to the attitude change of the ship is calculated according to the number of pixels in which the image of the floating dummy is changed in the y-axis direction from the origin of the photographed image and the length of the floating dummy image,
The pitching angle by the attitude change of the ship is calculated according to the number of pixels in which the image of the flow dummy is changed in the y-axis direction of the photographed image and the distance between the camera and the flow dummy,
Obstacle distance measuring method for ships to calculate the yaw angle by the attitude change of the ship in accordance with the distance between the camera and the floating pile and the number of pixels where the image of the floating pile changes in the x-axis direction of the photographed image. 제11항에 있어서,
상기 오차를 보정하는 단계는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어하는 선박용 장애물 거리측정 방법.The method of claim 11,
The step of correcting the error is an obstacle distance measuring method for a ship that controls the camera according to the calculated amount of posture change so that the image of the flow dummy is located at the origin in the photographed image.
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