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Android 스마트폰을 이용한 휴대용 표면 영상 유속계 원문보기

물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future, v.49 no.12, 2016년, pp.14 - 22  

류권규 (동의대학교) ,  이한승 (동의대학교) ,  황정근 (동의대학교)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 본 연구는 기존 표면영상유속측정법이 지닌 위의 두 가지 문제인 (1) 두 단계 영상 처리와 (2) 참조점을 활용한 좌표 변환 문제를 해결하고자 한 것이다. 이 문제를 해결하기 위해, 스마트폰을 활용하여 실시간 유속 측정이 가능한 표면영상유속계 시스템을 구축하고자 한 것이다.
  • , 2002), 열영상 카메라(Fujita, 2013; 류권규 등, 2015) 등 다양한 시스템(표면영상 유속계) 구성이 가능하다. 본고에서는 스마트폰을 이용한 표면영상유속계 구축에 대해서 살펴보겠다.
  • 본 연구는 기존 표면영상유속측정법이 지닌 위의 두 가지 문제인 (1) 두 단계 영상 처리와 (2) 참조점을 활용한 좌표 변환 문제를 해결하고자 한 것이다. 이 문제를 해결하기 위해, 스마트폰을 활용하여 실시간 유속 측정이 가능한 표면영상유속계 시스템을 구축하고자 한 것이다. 즉, 스마트폰이 지니고 있는 카메라, GPS, 방향 센서, CPU를 활용하여, 실시간으로 현장에서 하천의 표면유속을 측정하는 것이다.

가설 설정

  • 계측 환경이 매우 열악하다. 즉, 홍수류를 계측하는 환경은 바람이나 비 등의 자연 조건에 완전히 노출된 상태에서 수행해야만 한다.
  • 첫째, 장비가 간단하며 자동화가 가능하기 때문에 열악한 환경에 대처하기가 용이하다. 둘째, 1회 측정에 소요되는 시간이 매우 짧다는 점이다. 보통 하폭 100여 m인 하천의 홍수시 유량 측정에는 수십 분이 소요되지만, 표면영상 유속측정을 할 경우 수분 내에 전체 하천을 측정할 수 있다.
  • 첫째, 야간이나 안개, 악천후시의 측정이 어렵다는 것이다. 강우중일 경우, 시계 확보가 어려운 정도의 집중호우라면 수표면 영상을 취득하기 어려울 수도 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
표면영상유속측정법이란? 표면영상유속측정법은 PIV기법을 하천 수표면에 적용하여, 하천의 표면유속을 측정하는 것이다. 표면영상유속측정법을 직접 하천에 적용한 최초의 사례는 Kinoshita (1967)의 연구라고 볼 수 있다.
하천의 유량을 측정하기 위해 국가에서 많은 비용과 노력을 들이는 이유는? 하천의 유량은 각종 하천계획이나 수자원계획에서 필수적인 자료이다. 그래서 국가에서는 매년 많은 비용과 노력을 들여 하천의 유량을 측정하고 있다.
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참고문헌 (16)

  1. 김서준, 류권규, 윤병만 (2011) "고정식 표면영상유속계(FSIV)를 이용한 실시간 하천 유량 산정", 한국수자원학회논문집, 제44권, pp.377-388. 

  2. 김용석, 양성기, ?류권규, 김동수 (2014) "재난감시용 하천 CCTV를 활용한 홍수유출량 산정", 한국환경과학회지, 제23권, 제4호, pp.571-584 

  3. 류권규, 김서준, 유병남, 배인혁 (2015) "주야간 겸용 표면영상유속계 개발을 위한 원적외선 카메라의 적용성 검토", 한국수자원학회논문집, 제48권, 제8호, pp. 659-672. 

  4. 류권규, 박문형 역 (2016) 입자영상유속측정법, 씨아이알. 

  5. 한국수자원학회 (2009) 하천설계기준. 

  6. K-Water 연구원 (2012) 전자파표면유속계의 유속측정 불확실도 산정(2차년도). 

  7. Aya, S., Fujita, I. and Yagyu, M. (1995). "Field-observation of flood in a river by video image analysis", Proc. of Hydraulic Engineering, JSCE, Vol.39, pp.447-452. (in Japanese) 

  8. Bigun, J. (2006). Vision with Direction, a Systematic Introduction to Image Processing and Computer Vision, Springer. 

  9. Ettema, R., Fujita, I., Muste, M., and Kruger, A. (1997). "Particle-image velocimetry for whole-field measurement of ice velocities." Cold Regions Science and Technology, Vol. 26, pp. 97-112. 

  10. Fujita, I. (2013). "Utilization of far-infrared-ray camera for image-based measurement of river flow and discharge", Nagare, Vol.32, pp.347-352. (in Japanese) 

  11. Fujita, I. and Komura, S. (1994). "Application of video image analysis for measurements of river-surface flows", Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE, Vol.38, pp.733-738. (in Japanese) 

  12. Fujita, I., Takehara, K., Aya, S., Sakai, N., Tamai, M., Takano, Y. and Miyamoto, H. (2002). "Measurement of river flow by ITV video camera", Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE, Vol.8, pp.459-464. (in Japanese) 

  13. Kinoshita, R. (1967). "An analysis of the movement of flood waters by aerial photography concerning characteristics of turbulence and surface flow," J. of the Japan Society of Photogrammetry, Vol.6, No.1, pp.1-17. (in Japanese) 

  14. Tsubaki, R., Fujita, I., Yu, K. and Muste, M. (2015) "Large-scale particle image velocimetry (LSPIV) implementation on smartphone", Proc. of 36th IAHR Congress, Delft, The Hague, the Netherlands. 

  15. Yamaguchi, T., and Niizato, K. (1994). "Flood discharge observation using radio current meter." J. of Japan Society of Civil Engineers, No. 497/II-28, pp. 41-50. (in Japanese) 

  16. Yu, K. and Cho, W.S. (2014). Real-time surface image velocimeter using a smartphone, Proc. of 19th IAHR-APD Congress, pp.210-211. 

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