스테레오 영상을 이용한 2차원 수조의 파랑 측정

Abstract

연안영역에서의 파랑 관측은 연안역 재난위험사전 관리와 예측모델의 적용, 연안 표사이동 매커니즘의 규명을 위해 매우 중요하다. 특히, 파장, 파고와 같은 쇄파대의 파랑 특성의 관측은 연안의 침·퇴 및 수치모델의 보정을 위해 사용될 수 있다. 이를 위해 초음파, 레이저 도플러 등의 방식을 이용한 파랑, 유속 관측 장비를 사용하여 파랑의 관측을 하고 있으나, 파랑 쇄파가 발생하는 연안역을 대상으로 관측을 수행하는 데에는 많은 기술적 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하여 쇄파대 영역의 관측을 위한 방법으로 영상 이미지를 이용한 방법을 사용할 수 있다. 스테레오 영상 이미지를 이용한 연구는 육상의 고정 지형을 대상으로 주로 수행되었으나, 연안역에서의 중요성이 가중되어 해안선 인근영역에 적용하여 파랑 특성을 도출하기 위해 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 스테레오 영상 이미지를 이용하여 2차원 실내 수조에서 파랑 및 지형을 동시에 관측하였다. 실험은 전남대학교 해양항만실험센터의 100m 길이의 직선수로를 대상으로 하였다. 스테레오 카메라의 위치는 사구로부터 25.8m 거리, 3.7m 높이에설치되었고, 영상 이미지의 범위는 2m 폭의 수로에서 약 12m 길이이다. 실험은 5가지 폭풍 시나리오를 가정하여 진행하였고, 검증용 자료의 획득을 위해 관측 장비를 이용해 이미지와 중복되는 지점에서 같은 조파 조건으로 3 ~ 6회 반복 실험하였다. 이미지해상도는 2048×1536이고, 샘플링 주파수는 5Hz로 설정하였다. 취득 영상 이미지의 분석을 위해 전처리 과정으로 카메라 렌즈의 외곡도 보정, 영상 이미지 상호간의 밝기 보정, 분석 대상 지정을 수행하였다. 그리고 스테레오 이지미의 매칭, 이미지의 3차원