KR20150145596A - 이동체용 빛공해 측정장치 및 이를 이용한 빛공해 측정방법 - Google Patents

이동체용 빛공해 측정장치 및 이를 이용한 빛공해 측정방법 Download PDF

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Abstract

이동체에 탑재되어 인공조명에 의한 빛공해를 동적으로 감시하기 위한 이동체용 빛공해 측정장치 및 이를 이용한 빛공해 측정방법이 개시된다. 이동체용 빛공해 측정장치는, 이동체에 부착되어 인공조명에 의한 빛공해 감시를 위해 야간 경관을 촬영하고 촬영되는 영상에서 휘도 데이터를 추출하는 휘도 카메라; 상기 휘도 카메라의 공간정보를 획득하는 GPS 센서; 이동체의 기울기 정보를 획득하는 관성 센서; 및 상기 공간정보와 상기 휘도 데이터를 매칭하는 프로세싱을 진행하여 야간 경관에 대응하는 휘도 분포 영상을 생성하는 응용프로그램이 탑재된 콘트롤러를 포함한다. 이에 따라, 이동체에 탑재된 휘도 카메라를 통해 야간 경관을 촬영하여 휘도 데이터를 추출하고 추출된 휘도 데이터에 휘도 카메라의 공간정보와 기울기 정보를 매칭하여 휘도 분포 영상을 생성하므로써 위치에 따른 빛공해를 동적으로 감시할 수 있다.

Description

이동체용 빛공해 측정장치 및 이를 이용한 빛공해 측정방법{APPARATUS FOR MEASURING LIGHT POLLUTION AND METHOD FOR MEASURING LIGHT POLLUTION USING THE SAME}
본 발명은 이동체용 빛공해 측정장치 및 이를 이용한 빛공해 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량이나 자전거 등과 같은 이동체에 탑재되어 인공조명에 의한 빛공해를 동적으로 감시하기 위한 이동체용 빛공해 측정장치 및 이를 이용한 빛공해 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 인공조명에 의한 빛공해한 인공조명의 부적절한 사용으로 인한 과도한 빛 또는 비추고자 하는 조명 영역밖으로 누출되는 빛이 국민의 건강하고 쾌적한 생활을 방해하거나 환경에 피해를 주는 상태를 말한다.
빛공해는 사람의 생체리듬을 파괴한다. 사람이 자연스럽게 수면상태로 접어들기 위해선 몸에서 멜라토닌이라는 호르몬이 분비돼야 한다. 멜라토닌은 어두운 상태에서 생성되는 호르몬이다. 해가 지면 잠이 오고, 방 안의 불을 껐을 때 더 깊게 잠드는 이유가 여기에 있다. 야간에 빛공해가 지속되면 멜라토닌 호르몬 생성 억제로 생체리듬이 깨지고 불면증에 시달리게 된다. 이에 따른 피로, 스트레스와 불안 증세는 암을 유발할 가능성이 높다.
이에 따라 2007년 국제보건기구(WHO) 산하 국제암연구기구(IARC)에서는 빛공해를 발암물질로 볼 수 있다고 인정했다. 빛공해는 동식물의 생태계도 교란한다. 빛공해로 낮과 밤이 모호해지면 식물 번식률이 떨어지고, 양서류ㅇ포유류 등의 생식률이 저하된다. 밤하늘이 밝아져서 천체관측이 어려워지기도 한다. 세계 인구의 3분의 2는 도시 조명 때문에 밤하늘의 별을 볼 수 없는 상황이다.
이처럼, 인공조명은 현재 도시에 있어 없어서 안 되는 중요한 요소가 되었고, 야간 경관에 많은 변화를 가져왔으며 아름다움 도시 영상을 추구하기 위한 하나의 수단이 되었지만, 오히려 빛공해(light pollution)라는 새로운 문제를 야기하게 되었으며, 이로 인해 낮과 밤을 구분 짓는 것이 어려워졌다.
현재 각 지방자치단체를 중심으로 아름다운 도시 만들기를 추진하고 있으며, 또한 야간 경관 계획을 통해 도시 야경의 빛공해 요소를 제지하며 쾌적한 야경을 유도하고 있다.
한국등록특허 제1315189호 (발명의 명칭: 모바일 단말기를 활용한 야간 경관 휘도 분포 측정 시스템 및 방법) 한국공개특허 제2009-0045554호 (발명의 명칭: 사진촬영에 의한 실제 조명 연출 예측시스템) 한국공개특허 제2010-0109251호 (발명의 명칭: 카메라를 이용한 전광판 휘도조절장치 및 그 제어방법)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 차량이나 자전거 등과 같은 이동체에 탑재되어 인공조명에 의한 빛공해를 동적으로 감시하기 위한 이동체용 빛공해 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 이동체용 빛공해 측정장치를 이용한 빛공해 측정방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 이동체용 빛공해 측정장치는, 이동체에 부착되어 인공조명에 의한 빛공해 감시를 위해 야간 경관을 촬영하고 촬영되는 영상에서 휘도 데이터를 추출하는 휘도 카메라; 상기 휘도 카메라의 공간정보를 획득하는 GPS 센서; 이동체의 기울기 정보를 획득하는 관성 센서; 및 상기 공간정보와 상기 휘도 데이터를 매칭하는 프로세싱을 진행하여 야간 경관에 대응하는 휘도 분포 영상을 생성하는 응용프로그램이 탑재된 콘트롤러를 포함한다.
일실시예예서, 이동체용 빛공해 측정장치는 상기 휘도 카메라 인근에 배치되어 레이저를 이용하여 상기 휘도 카메라와 촬영 대상물간의 거리를 측정하는 거리측정기를 더 포함하고, 상기 응용프로그램은 상기 거리측정기를 이용하여 측정된 거리 정보를 반영하여 상기 휘도 분포 영상을 생성할 수 있다.
일실시예에서, 상기 응용프로그램은 상기 휘도 분포 영상을 파노라마 방식으로 생성할 수 있다.
일실시예에서, 상기 파노라마 방식으로 상기 휘도 분포 영상을 생성하기 위해 상기 휘도 카메라는 어안렌즈를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 응용프로그램은 상기 휘도 분포 영상에서 휘도 분포 데이터를 추출하고, 추출된 휘도 분포 데이터를 관제 센터에 전송할 수 있다.
일실시예에서, 이동체용 빛공해 측정장치는 상기 휘도 분포 데이터를 상기 관제 센터에 전송하는 무선송신부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 휘도 카메라의 수는 2개이고, 2개의 휘도 카메라들 각각은 상기 이동체의 진행 방향을 기준으로 좌측 영상 및 우측 영상을 연속적으로 촬영하여 상기 콘트롤러에 제공할 수 있다.
일실시예에서, 상기 휘도 카메라의 수는 4개이고, 4개의 휘도 카메라들 각각은 상기 이동체의 진행 방향을 기준으로 전면 영상, 후면 영상, 좌측 영상 및 우측 영상을 연속적으로 촬영하여 상기 콘트롤러에 제공할 수 있다.
일실시예에서, 상기 콘트롤러는 빛공해 발생 유발 가능 지역에 대한 정보를 획득하기 위해 예비 스캐닝을 수행할 수 있다.
일실시예에서, 상기 콘트롤러는 상기 빛공해 발생 유발 가능 지역에 대해 상기 휘도 카메라의 노출 시간을 순차적으로 증가시키는 방식으로 정밀 측정을 더 수행할 수 있다.
일실시예에서, 상기 콘트롤러는 상기 빛공해 발생 유발 가능 지역에 대해 동일한 노출시간에 촬영 횟수를 증가시켜 데이터의 평균수치로 신뢰성을 높이는 방식으로 정밀 측정을 더 수행할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 이동체용 빛공해 측정방법은, 이동체에 부착되고 휘도 카메라를 통해 인공조명에 의한 빛공해 감시를 위해 야간 경관을 촬영하고 촬영되는 영상에서 휘도 데이터를 추출하는 단계; 상기 휘도 카메라의 공간정보를 획득하는 단계; 이동체의 기울기 정보를 획득하는 단계; 및 상기 공간정보와 상기 휘도 데이터를 매칭하는 프로세싱을 진행하여 야간 경관에 대응하는 휘도 분포 영상을 생성하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 이동체용 빛공해 측정방법은 레이저를 이용하여 상기 휘도 카메라와 촬영 대상물간의 거리를 측정하는 단계를 더 포함하고, 측정된 거리 정보는 상기 휘도 분포 영상이 생성될 때 반영될 수 있다.
이러한 이동체용 빛공해 측정장치 및 이를 이용한 빛공해 측정방법에 의하면, 이동체에 탑재된 휘도 카메라를 통해 야간 경관을 촬영하여 휘도 데이터를 추출하고 추출된 휘도 데이터에 휘도 카메라의 공간정보와 기울기 정보를 매칭하여 휘도 분포 영상을 생성하므로써 위치에 따른 빛공해를 동적으로 감시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체에 탑재된 이동체용 빛공해 측정장치의 구성을 개략적으로 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용하여 일방향 빛공해 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용하여 양방향 빛공해 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용하여 네방향 빛공해 측정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용한 빛공해 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 6의 파노라마 뷰 영상의 생성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체에 탑재된 이동체용 빛공해 측정장치(100)의 구성을 개략적으로 도면이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동체용 빛공해 측정장치(100)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이동체용 빛공해 측정장치(100)는 휘도 카메라(110), GPS 센서(120), 관성센서(130), 거리 측정기(140), 무선송신부(150) 및 콘트롤러(160)를 포함하고, 차량이나 자전거 등과 같은 이동체에 탑재된다.
상기 휘도 카메라(110)는 이동체에 부착되어 인공조명에 의한 빛공해 감시를 위해 야간 경관을 촬영하고 촬영되는 영상에서 휘도 데이터를 추출한다. 상기 휘도 카메라(110)는 관찰자 시점의 가시적 밝기를 정량화하기 용이한 장비이다. 예를들어, CCD 매트릭스 타입의 상기 휘도 카메라(110)는 휘도, UGR(unified glare rating)와 같은 복합적인 조명평가 및 배광 분포 상태를 영상화 할 수 있다.
상기 휘도 카메라(110)는 조명엔지니어를 위한 광원 및 환경의 분포(Distribution) 평가에 획기적인 대안으로써 활용되며 원하는 대상물의 휘도정보를 CCD의 각 픽셀별 정보를 통해 계산할 수 있게 되어 이를 통해 광원의 특성 및 경향의 파악이 가능하다. 하지만 특정 표본적 건물이 아닌, 도시와 같은 지역 단위의 공간적 제약이 많은 형태의 평가를 목적으로 할 경우에 문제점이 발생되어, 시/공간적 제약을 개선할 수 있는 기술이 요구된다.
이에 대상물을 바라보는 관찰자 과점에서 측정되는 광학적 평가를 개선하고자 상기 휘도 카메라(110)를 이동체에 부착하여 노면이 아닌 보행자 시점의 빛공해를 평가한다. 하지만, 이동 상태에서의 휘도 측정은 고정식과 달리 측정 조건에 대한 정보를 확인하기 어렵고, 면휘도계의 휘도측정 범위에 따른 보정이 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 상기 휘도 카메라(110)를 이용한 동적 휘도 평가 시스템을 활용하되 기존에 이동식 휘도 측정장치의 한계로 나타난 가로등이나, 보안등과 같은 노출된 광원에 대한 오버플로우의 영향을 고려할 수 있는 측정 표준기술을 채용한다. 일반적인 면휘도계의 휘도측정범위는 30,000cd/m2로 가로등, 보안등과 같은 노출된 광원에 대한 오버플로우가 발생하여 신뢰성 있는 휘도데이터의 도출이 어렵다.
부가적으로, 어안렌즈(115)를 상기 휘도 카메라(110)에 활용하여 측정 범위를 확대할 수 있다. 일반적인 휘도 측정은 일반렌즈를 활용하고 있으며, 수평 화각이 27.9도 내지 72.4도로 비교적 좁으나 고정하여 측정할 경우에는 각각의 경우의 측정조건을 조정하여 측정이 가능하다. 하지만, 움직이면서 인공조명에 의한 빛공해를 감시하기 위해 휘도를 측정하는 경우, 일반렌즈를 활용하면 건물의 고층부와 저층부의 측정을 분리하여 진행해야하므로 본 발명에서는 화각이 수평 180도로 측정범위가 넓은 어안렌즈(115)를 채용한다. 상기한 어안렌즈(115)를 상기 휘도 카메라(110)에 채용하므로써 파노라마 방식의 휘도 분포 영상을 생성할 수 있다.
상기 GPS(Global Positioning System) 센서는 상기 휘도 카메라(110)의 공간정보를 획득한다. 예를들어, 상기 GPS 센서(120)는 위도(Latitude), 경도(Lougitude), 정확도(HDOP)의 세가지 값을 추출하여, 위치자의 공간적 위치정보를 취득할 수 있다. HDOP의 경우 수평좌표의 위치 정밀도를 방해하는 정도를 의미하여, 수평위치 정밀도 저하율을 나타내며, 공간적인 정보 메타 데이터(Meta data)로써 활용이 가능하다. 상기 GPS 센서(120)의 신뢰성 기준은 0.7 미터 내의 위치 정확성(Position accuracy)과 0.05m/s 내의 속도 정확성(Velocity accuracy)으로 판단될 수 있다.
상기 관성센서(130)는 이동체의 기울기 정보를 획득한다. 상기 관성센서(130)는 AHRS(Attitude and Heading Reference System) 센서일 수 있다. 상기 AHRS 센서는 관측자와 대상물간의 수평 상태 및 기울기 정보를 알아보기 위한 장비로 활용되며, 수직각(Vertical angle)(Theta), 수평각(Horizontal angle)(Phi), 회전각(Axial angle)(rotation)과 같은 구면 좌표계(Spherical Coordinate) 정보를 추출한다.
상기 거리 측정기(140)는 상기 휘도 카메라(110) 인근에 배치되어 레이저를 이용하여 상기 휘도 카메라(110)와 촬영 대상물간의 거리를 측정한다. 상기 거리 측정기(140)의 신뢰성 기준은 0.05미터 내지 100미터의 측정 범위와 1미터 내의 측정 정밀도이다.
상기 무선송신부(150)는 상기 휘도 분포 데이터를 상기 관제 센터에 전송한다. 상기 무선송신부(150)는 예를들어, LTE라우터를 포함할 수 있다.
상기 콘트롤러(160)에는 상기 공간정보와 상기 휘도 데이터를 매칭하는 프로세싱을 진행하여 야간 경관에 대응하는 휘도 분포 영상을 생성하도록 프로그래밍된 응용프로그램(165)이 탑재된다.
상기 응용프로그램(165)은 야간 경관에 대한 휘도를 분석하기 위해 촬영된 야간 경관에 대한 영상과 촬영 장소 정보, 명칭 정보, X/Y좌표에 해당하는 GPS 정보 및 동/서/남/북에 해당하는 방향각 정보를 생성할 수 있다.
상기 응용프로그램(165)은 상기 거리측정기를 이용하여 측정된 거리 정보를 반영하여 상기 휘도 분포 영상을 생성한다. 또한, 상기 응용프로그램(165)은 상기 휘도 분포 영상을 이미지 프로세싱 처리하여 파노라마 방식의 파노라마 뷰 영상을 생성할 수 있다.
상기 응용프로그램(165)은 상기 휘도 분포 영상에서 휘도 분포 데이터를 추출하고, 추출된 휘도 분포 데이터를 상기 무선송신부(150)를 통해 관제 센터에 전송한다.
이동체용 빛공해 측정장치(100)는 저장부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 저장부에는 실시간으로 촬영되는 실사 영상과 이에 대응하는 휘도 분포 영상을 저장할 수 있다. 저장된 실사 영상과 휘도 분포 영상은 빛공해 측정을 위한 이동체의 주행을 종료한 후 별도의 메모리에 저장 동작을 통해 복사될 수 있다. 한편, 실시간으로 촬영되는 실사 영상과 이에 대응하는 휘도 분포 영상은 저장부(170)에 저장됨과 동시에 또는 일정 주기로 무선송신부(150)를 통해 외부의 관제센터 등에 전송될 수 있다. 한편, 실시간을 촬영되는 실사 영상과 이에 대응하는 휘도 분포 영상은 저장부(170)에 저장됨과 동시에 상기한 휘도 분포 영상만이 무선송신부(150)를 통해 외부의 관제센터 등에 전송될 수도 있다.
본 실시예에서, 이동체용 빛공해 측정장치(100)는 동적 휘도 평가 시스템을 구현하기 위해 예비 스캐닝(Pre-scanning)을 통해 빛공해 발생 유발 가능지역을 선별하고, 선별된 빛공해 발생 유발 가능지역에서 정밀측정(Precious Measurement)을 통해 해당 대상물에서 발생되는 빛공해를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
예를들어, 어안렌즈(115)가 장착된 휘도 카메라(110), GPS 센서(120), 관성센서(130), 거리 측정기(140), 무선송신부(150)와 같은 모든 컴포넌트들이 장착된 이동체용 빛공해 측정장치(100)를 이용하여 빛공해가 예상되는 지역을 주행하면서 지속적으로 영상을 촬영하여 저장부(170)에 저장한다.
상기 저장부(170)에 저장된 영상은 누적되고, GPS 센서(120)를 통해 취득된 공간정보를 이용하여 위치별 영상에 대한 프로세싱을 실시하여 예비 스캐닝을 수행한다.
상기한 예비 스캐닝(Pre-scanning) 촬영방식은 빛공해 노출지역을 짧은 시간에 빠르게 찾아낼 수 있는 장점이 있으며, 적정 노출시간을 통하여 측정범위를 정하고, 빛공해 발생 지역의 허용범위를 입력하여 빛공해 유발 광원에 대한 위치 추적이 가능하다.
한편, 예비 스캐닝을 통해 빛공해 발생 유발 가능지역으로 예상되는 위치에서 정밀측정을 시행하며, 해당 대상물은 광원형태에 따라 측정범위를 넘어서는 형태의 과포화(Overflow) 상태가 나타날 수 있으므로, 이 경우 측정은 단일 측정(Single Measurement)이 아닌 노출 시간 증가 방식이나 촬영 횟수 증가 방식으로 진행될 수 있다. 상기 노출 시간 증가 방식은 가변하는 노출시간을 순차적으로 측정하고 영상 프로세싱하여 측정범위를 넓히는 방법이다. 상기 촬영 횟수 증가 방식은 동일한 노출시간에 횟수를 증가시켜 데이터의 평균수치로 신뢰성을 높이는 방법이다.
상기한 정밀측정은 노출 시간 증가 방식과 촬영 횟수 증가 방식을 혼합하여 사용할 수도 있다. 즉, 한 측정 장소에서 20개 내지 25개의 영상을 합성하여 데이터화하므로써 빛공해 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치(100)에 채용되는 휘도 카메라(110)의 수는 단수개 또는 복수개일 수 있다. 상기 휘도 카메라(110)가 1개인 경우, 이동체의 진행 방향을 기준으로 이동체의 우측 영상을 촬영하도록 이동체에 부착될 수 있다. 상기 휘도 카메라(110)가 2개인 경우, 이동체의 진행 방향을 기준으로 이동체의 우측 영상과 좌측 영상 각각을 촬영하도록 이동체에 부착될 수 있다. 상기 휘도 카메라(110)가 4개인 경우, 이동체의 진행 방향을 기준으로 이동체의 전면 영상, 후면 영상, 우측 영상 및 좌측 영상을 촬영하도록 이동체에 부착될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용하여 일방향 빛공해 측정을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 3a는 이동체의 이동에 따른 휘도 카메라의 경관 영상 촬영을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3b는 지도 상에 표시되는 촬영 지점들과 촬영된 휘도 분포 영상들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 180도 화각의 어안렌즈가 장착된 1대의 휘도 카메라를 이동체의 우측에 장착하고 이동체의 진행 방향을 기준으로 우측 영상을 연속적으로 촬영하여 건물 표면이나 돌출형 광고조명에서 출사되는 모든 출사광의 휘도 정보를 취득한다.
도 4는 본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용하여 양방향 빛공해 측정을 설명하기 위한 도면이다. 예를들어, 2개의 휘도 카메라를 이용하여 이동체의 진행 방향을 기준으로 좌측 영상 및 우측 영상을 연속적으로 촬영하는 이동체용 빛공해 측정장치가 도시된다.
도 4를 참조하면, 180도 화각의 어안렌즈가 장착된 2대의 휘도 카메라를 이용하여 이동체의 진행 방향을 기준으로 좌측 영상과 우측 영상을 연속적인 촬영하여 건물 표면이나 돌출형 광고조명에서 출사되는 모든 출사광의 휘도 정보를 취득한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용하여 네방향 빛공해 측정을 설명하기 위한 도면들이다. 특히, 도 5a는 이동체의 이동에 따른 휘도 카메라의 경관 영상 촬영을 설명하기 위한 사시도이고, 도 5b는 어안 렌즈를 통해 촬영된 4개의 실사 영상들을 도시한 사진이고, 도 5c는 어안 렌즈를 통해 촬영된 4개의 휘도 분포 영상들을 도시한 사진이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 180도 화각의 어안렌즈가 장착된 4대의 카메라를 이용하여 이동체의 진행 방향을 기준으로 전면 영상, 후면 영상, 좌측 영상 및 우측 영상을 연속적으로 촬영하여 건물 표면이나 돌출형 광고조명에서 출사되는 모든 출사광의 휘도 정보를 취득한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면 특정 위치에서 관찰자 시점의 관측 가능한 빛의 총량이 휘도로 표현되므로 실제 보행자의 글레어를 평가하기에 용이하다. 따라서, 본 발명에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 통해 측정되어 응용프로그램에 의해 생성된 휘도 분포 영상은 차후에 빛공해 지도를 작성하는데 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체용 빛공해 측정장치를 이용한 빛공해 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 이동체용 빛공해 측정장치(100, 도 2에 도시됨)는 어안렌즈가 장착된 하나 이상의 휘도 카메라(110, 도 2에 도시됨)를 이용하여 야간 경관을 촬영한다(단계 S100). 야간 경관은 이동체에 주행에 따라 촬영될 수도 있고 정차 상태에서 촬영될 수도 있다.
이어, 이동체용 빛공해 측정장치(100)는 촬영된 야간 경관에서 휘도 데이터를 추출한다(단계 S102). 상기한 휘도 데이터는 상기 휘도 카메라에 의해 추출될 수 있다.
이어, 이동체용 빛공해 측정장치(100)는 GPS 센서(120, 도 2에 도시됨)를 이용하여 이동체의 공간 정보를 획득한다(단계 S104).
이어, 이동체용 빛공해 측정장치(100)는 관성센서(130, 도 2에 도시됨)를 이용하여 이동체의 기울기 정보를 획득한다(단계 S106). 건물에서 출사되는 인공광이나 광고물에서 출사되는 인공광은 관찰자의 위치에 따라 휘도가 달라지므로 측정된 휘도의 신뢰성을 확보하기 위해 이동체의 기울기 정보를 획득한다. 또한, GPS 센서(120)를 통해 측정되는 공간 정보는 평면상의 위치 정보(예를들어, X좌표 및 Y좌표)이다. 따라서, 공간상의 깊이 정보인 Z좌표를 획득하기 위해 관성센서를 이용하여 이동체의 기울기 정보를 획득하여 측정된 휘도의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이어, 이동체용 빛공해 측정장치(100)는 거리 측정기(140, 도 2에 도시됨)를 이용하여 이동체와 촬영 대상물간의 거리를 획득한다(단계 S108). 건물에서 출사되는 인공광이나 광고물에서 출사되는 인공광은 관찰자와 건물간의 거리에 따라 휘도가 달라지므로 측정된 휘도의 신뢰성을 확보하기 위해 이동체와 대상물간의 거리를 획득한다.
이어, 추출된 휘도 데이터, 이동체의 공간 정보, 이동체의 기울기 정보, 이동체와 촬영 대상물간의 거리를 근거로 휘도 분포 영상을 생성한다(단계 S110). 생성된 휘도 분포 영상에는 다양한 색상으로 처리되어 표시될 수 있다. 예를들어, 상기 휘도 분포 영상은 아래의 표 1에 도시된 바와 같이, 보틀 다크-스카이 스케일(The Bortle Dark-Sky Scale) 방식으로 표시될 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
이어, 노출 시간 증가 방식으로 정밀 측정이 요청되는지의 여부를 체크한다(단계 S112).
단계 S112에서 노출 시간 증가 방식으로 정밀 측정이 요청되는 것으로 체크되면, 이동체용 빛공해 측정장치(100)는 휘도 카메라(110)의 노출 시간을 증가시킨 후(단계 S114), 단계 S100으로 피드백한다. 노출 시간이 작도록 설정된 휘도 카메라를 통해 촬영된 야간 경관에 대응하여 생성된 휘도 분포 영상과, 점차적으로 노출 시간이 증가된 휘도 카메라를 통해 촬영된 야간 경관에 대응하여 생성된 휘도 분포 영상들이 순차적으로 생성된다. 이에 따라, 휘도 카메라의 노출 시간을 증가시키므로써 휘도 분포 영상의 신뢰성을 높일 수 있다.
단계 S112에서 노출 시간 증가 방식으로 정밀 측정이 요청되지 않은 것으로 체크되면, 촬영 횟수 증가 방식으로 정밀 측정이 요청되는지의 여부를 체크한다(단계 S116).
단계 S116에서 촬영 횟수 증가 방식으로 정밀 측정이 요청되는 것으로 체크되면, 휘도 카메라의 촬영 횟수를 증가시킨 후(단계 S118), 단계 S100으로 피드백한다. 예를들어 5초에 1회 촬영된 야간 경관에 대응하여 생성된 휘도 분포 영상보다는 5초에 2회 촬영된 야간 경관에 대응하여 생성된 휘도 분포 영상들이 휘도 분포 측정의 신뢰성이 높고, 5초에 2회 촬영된 야간 경관에 대응하여 생성된 휘도 분포 영상들보다는 5초에 5회 촬영된 야간 경관에 대응하여 생성된 휘도 분포 영상들이 휘도 분포 측정의 신뢰성이 더 높다. 따라서, 휘도 카메라의 촬영 횟수를 증가시키므로써 휘도 분포 영상의 신뢰성을 높일 수 있다.
단계 S116에서 촬영 횟수 증가 방식으로 정밀 측정이 요청되지 않은 것으로 체크되면, 파노라마 뷰 영상 생성이 요청되는지의 여부를 체크한다(단계 S120).
단계 S120에서 파노라마 뷰 영상 생성이 요청되는 것으로 체크되면, 휘도 분포 영상을 파노라마 뷰 영상으로 변환한다(단계 S122).
도 7은 도 6의 파노라마 뷰 영상의 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 촬영점을 기준으로 360도에서 야간 경관을 촬영한다. 본 실시예에서, 어안렌즈가 부착된 4개의 휘도 카메라들을 이용하여 360도에서 관찰되는 야간 경관을 촬영한다. 예를들어, 이동체의 진행 방향을 기준으로 좌측에 대응하는 야간 경관의 휘도 영상이 촬영되고, 전면에 대응하는 야간 경관의 휘도 영상이 촬영되고, 우측에 대응하는 야간 경관의 휘도 영상이 촬영되며, 후면에 대응하는 야간 경관의 휘도 영상이 촬영된다.
촬영된 휘도 분포 영상들은 하나의 큰 뷰를 갖는 영상으로 통합된다. 본 실시예에서, 파노라마 뷰 영상 가공은 휘도 카메라와 같은 영상 획득 장비로부터 얻어진 주위 장면에 하나의 큰 뷰를 갖는 영상으로 통합해서 넓은 시야를 확보하여 인터넷 포털 사이트의 다음 뷰와 같이 해당 지역 조명 환경을 관리자로 하여금 쉽게 파악하기 위한 것이다. 카메라의 제한된 뷰를 사람의 눈과 같은 보다 큰 뷰로 영상화하여 재구성할 수 있게 되므로 영상 확장에 매우 유리하다. 즉, 본 실시예에 따라 제공되는 파노라마 뷰 영상은 현장 방문없이 실태 파악을 하기에 용이하다.
이렇게 파노라마로 구현된 파노라마 뷰 영상을 3차원 영상 합성을 이용하여 360도 파노라마를 제작하며, 영상의 합성은 아래와 같이 이루어질 수 있다.
먼저, 겹쳐진 영상 또는 연결된 여러 장의 영상을 구형 파노라마로 제작하기 위해 영상을 가져온다. 이어, 해리스(Harris) 코너 검출 방법을 이용하여 각 코너점을 검출하여 특징점을 추출한다. 이어, 시프트(SIFT) 알고리즘을 이용하여 추출된 각 코너점의 유사한 지점을 찾아낸다. 이어, 각 코너점과의 매칭을 통해 파노라마 뷰 영상을 구현한다.
이처럼, GIS정보에 입력된 각 휘도 영상 데이터를 이용하여 파노라마 뷰 영상을 생성하고, 플랫폼을 스트리트 뷰와 같은 형태의 휘도 파노라마 뷰 모드를 제작한다. 이를 통해 각 위치별 조명환경 상태를 3차원적 관측자 입장에서 가시화 할 수 있다.
도 6의 설명으로 환원하여, 단계 S120에서 파노라마 뷰 생성이 요청되지 않은 것으로 체크되거나 단계 S122를 수행한 후, 이동체용 빛공해 측정장치(100)의 콘트롤러(160)는 외부의 관제 센터에 영상 전송이 요청되는지의 여부를 체크한다(단계 S124).
단계 S124에서 상기 관제 센터로 영상 전송이 요청되는 것으로 체크되면, 이동체용 빛공해 측정장치(100)의 콘트롤러(150)는 무선송신부(150, 도 2에 도시됨)를 통해 관제 센터에 휘도 분포 영상을 전송한다(단계 S126).
단계 S124에서 상기 관제 센터로 영상 전송이 요청되는 것으로 체크되지 않으면, 이동체용 빛공해 측정장치(100)의 콘트롤러(160)는 저장부(170, 도 2에 도시됨)에 휘도 분포 영상을 저장한다(단계 S128).
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이동체에 탑재된 휘도 카메라를 통해 야간 경관을 촬영하여 휘도 데이터를 추출하고 추출된 휘도 데이터에 휘도 카메라의 공간정보와 기울기 정보를 매칭하여 휘도 분포 영상을 생성하므로써 위치에 따른 빛공해를 동적으로 감시할 수 있다.
100 : 이동체용 빛공해 측정장치 110 : 휘도 카메라
120 : GPS 센서 130 : 관성센서
140 : 거리 측정기 150 : 무선송신부
160 : 콘트롤러 115 : 어안렌즈
170 : 저장부

Claims (14)

  1. 이동체에 부착되어 인공조명에 의한 빛공해 감시를 위해 야간 경관을 촬영하고 촬영되는 영상에서 휘도 데이터를 추출하는 휘도 카메라;
    상기 휘도 카메라의 공간정보를 획득하는 GPS 센서;
    이동체의 기울기 정보를 획득하는 관성 센서; 및
    상기 공간정보와 상기 휘도 데이터를 매칭하는 프로세싱을 진행하여 야간 경관에 대응하는 휘도 분포 영상을 생성하는 응용프로그램이 탑재된 콘트롤러를 포함하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 휘도 카메라 인근에 배치되어 레이저를 이용하여 상기 휘도 카메라와 촬영 대상물간의 거리를 측정하는 거리측정기를 더 포함하고,
    상기 응용프로그램은 상기 거리측정기를 이용하여 측정된 거리 정보를 반영하여 상기 휘도 분포 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 응용프로그램은 상기 휘도 분포 영상을 파노라마 방식으로 생성하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파노라마 방식으로 상기 휘도 분포 영상을 생성하기 위해 상기 휘도 카메라는 어안렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 응용프로그램은 상기 휘도 분포 영상에서 휘도 분포 데이터를 추출하고, 추출된 휘도 분포 데이터를 관제 센터에 전송하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 휘도 분포 데이터를 상기 관제 센터에 전송하는 무선송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 무선송신부는 LTE라우터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 휘도 카메라의 수는 2개이고, 2개의 휘도 카메라들 각각은 상기 이동체의 진행 방향을 기준으로 좌측 영상 및 우측 영상을 연속적으로 촬영하여 상기 콘트롤러에 제공하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 휘도 카메라의 수는 4개이고, 4개의 휘도 카메라들 각각은 상기 이동체의 진행 방향을 기준으로 전면 영상, 후면 영상, 좌측 영상 및 우측 영상을 연속적으로 촬영하여 상기 콘트롤러에 제공하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 콘트롤러는 빛공해 발생 유발 가능 지역에 대한 정보를 획득하기 위해 예비 스캐닝을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 빛공해 발생 유발 가능 지역에 대해 상기 휘도 카메라의 노출 시간을 순차적으로 증가시키는 방식으로 정밀 측정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 빛공해 발생 유발 가능 지역에 대해 동일한 노출시간에 촬영 횟수를 증가시켜 데이터의 평균수치로 신뢰성을 높이는 방식으로 정밀 측정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정장치.
  13. 이동체에 부착되고 휘도 카메라를 통해 인공조명에 의한 빛공해 감시를 위해 야간 경관을 촬영하고 촬영되는 영상에서 휘도 데이터를 추출하는 단계;
    상기 휘도 카메라의 공간정보를 획득하는 단계;
    이동체의 기울기 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 공간정보와 상기 휘도 데이터를 매칭하는 프로세싱을 진행하여 야간 경관에 대응하는 휘도 분포 영상을 생성하는 단계를 포함하는 이동체용 빛공해 측정방법.
  14. 제13항에 있어서, 레이저를 이용하여 상기 휘도 카메라와 촬영 대상물간의 거리를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    측정된 거리 정보는 상기 휘도 분포 영상이 생성될 때 반영되는 것을 특징으로 하는 이동체용 빛공해 측정방법.
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