G1111-6 전자광학(EO) 시스템 요구사항 작성 (요약·한영 대역)
원문: IALA Guideline G1111-6, Producing Requirements for Electro Optical Systems, Edition 1.0 (2022년 12월) · 번역: 장은규 교수
핵심 요약
- 위치와 목적: G1111-6은 VTS 시스템·장비의 기능·성능 요구사항 수립을 다루는 G1111 시리즈(G1111, G1111-1~9)의 하나로, VTS 제공기관이 전자광학(EO)·열상 센서(카메라)의 역할을 이해하고 그 기능·성능 요구사항을 명세하도록 돕는다. 요구 성능은 감시 대상 선박·물표를 기준으로 명확히 정의하여야 하며, 제조사 데이터시트의 수치를 그대로 옮겨 적는 것은 권장하지 않는다. ISPS 코드 등에 따른 해상보안 요구사항은 다루지 않는다.
- 운용 개요: 카메라는 선박 식별을 돕는 보조 정보원으로 주로 쓰이지만 경우에 따라 주 감시수단이 될 수도 있다. 고정식 또는 팬·틸트·줌(PTZ)식이 있으며, VTS 시스템의 물표 추적 기능과 연동하면 관제사가 지정한 선박을 화면 중앙에 유지하며 자동 추종할 수 있다. 카메라 제어와 영상 표출을 위한 VTS 소프트웨어와 관제사 조작 방식(사용 편의성, 감시 구역 인지)이 중요한 기준이다.
- 운용 요구사항의 예(R1~R7): "X km 거리에서 선수의 선명을 읽어 산적화물선을 식별"(선명 글자 높이 명시), 지정 선박 자동 추종, 금지구역 고정 감시, 열상 카메라로 정박지 야간 감시, 에어 드래프트 측정, 다중 CCTV 영상 표출, 모든 영상 녹화와 교통상황도 재생과의 시간 동기 재생 등을 예시한다.
- 영상 해상도: 출발점은 관제사가 보는 모니터이다. 모니터 해상도가 카메라 촬상소자 해상도보다 낮으면 화질이 손실되고, 높더라도 카메라 해상도 이상으로 좋아지지 않는다. 4분할(Quad) 표출 시 모니터 해상도는 카메라 해상도의 4배여야 한다.
- 화각(시야)과 판독성: 판독 가능한 최소 상세도는 렌즈 화각이 결정한다. Full HD에서 수평 화각이 19.2 m이면 화소당 10 cm가 되며, 선명을 확실히 읽으려면 글자 하나가 최소 16×16 화소(이 경우 글자 높이 160 cm)에 들어오는 것이 가장 좋고, 8×8 화소(80 cm)에서도 읽힐 수 있으나 4×4 이하에서는 읽을 수 없다.
- 감도·PTZ·열상 카메라: 광학 카메라는 외부 조명 없이는 야간 영상이 좋지 않으므로 야간 영상이 필요하면 같은 PTZ에 열상 카메라를 함께 단 이중 헤드를 쓴다. PTZ는 선회 속도(예: 100도 선회 시 초당 20도면 5초)와 스테핑 모터 각분해능(3,600스텝 = 0.1도, 10 km에서 약 17.5 m 간격)이 핵심이다. 냉각형 열상 카메라는 온도 분해능이 높지만 2~5년마다 냉매 교체(제조사 반송 8~14주)가 필요하므로 완비 예비품 보유를 권고한다.
- 설치·유지보수: 진동(특히 레이더 탑 설치 시 강풍), 렌즈 세척·와이퍼(광학 카메라만), 교체형 보호필터, 히터·결로 방지, 대역폭(MPEG-2, H.263, H.264 등 표준 압축 권장), 아날로그 카메라의 경우 센서 헤드에 디지털 인코더 설치, 냉매 교체·기계부 정비가 MTBF에 미치는 영향, 높은 탑 위의 접근성 등을 고려하여야 한다.
- 정의: 탐지(Detection, 수면 위 물체를 관측), 인지(Recognition, 형상으로 선종을 분류), 식별(Identification, 선명 등으로 확실히 특정)의 3단계를 구분한다.
실무 시사점
이 가이드라인은 CCTV·열상 카메라를 도입하거나 교체할 때 "무엇을 보아야 하는가"에서 시작해 사양을 역산하도록 요구한다. 첫째, 사양서에는 "어느 거리에서, 어떤 선박의, 몇 cm 높이의 글자를 읽는다"처럼 대상과 거리, 글자 높이를 명시한 운용 요구사항을 먼저 적고, 이를 화각·해상도·화소 매트릭스로 환산하는 것이 바람직하다. 둘째, 카메라 해상도만큼 관제 모니터 해상도와 분할 표출 방식도 함께 검토하여야 화질 손실을 막을 수 있다. 셋째, 야간 감시가 필요한지를 먼저 결정하고, 냉각형 열상 카메라를 택할 경우 냉매 교체 기간 동안의 공백에 대비한 예비품과 유지보수 예산을 미리 반영하는 것이 바람직하다. 넷째, 영상 녹화와 교통상황도 재생의 시간 동기화(R7)는 사고 조사와 사후 검토에 직접 쓰이는 요구사항이므로 명세에서 빠뜨리지 않도록 한다.
한영 대역 전문
왼쪽은 원문(영문), 오른쪽은 국문 번역이다. 반복되는 머리말·꼬리말·쪽 번호는 생략하였다. 상위 문서는 G1111 VTS 시스템·장비 기능 성능 요건 수립을 참조한다.
Front matter · 표지
IALA GUIDELINE G1111-6
PRODUCING REQUIREMENTS FOR ELECTRO OPTICAL SYSTEMS
Edition 1.0, December 2022
urn:mrn:iala:pub:g1111-6:ed1.0
IALA 가이드라인 G1111-6
전자광학(EO) 시스템 요구사항 작성
제1.0판, 2022년 12월
urn:mrn:iala:pub:g1111-6:ed1.0
Document Revision · 문서 개정 이력
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| 일자 (Date) | 세부 내용 (Details) | 승인 (Approval) |
|---|---|---|
| 2022년 12월 | 최초 발간. 가이드라인 G1111의 각 절을 대폭 개정하여 하위 가이드라인 G1111-1~G1111-9로 분리함 (First issue. Major revision of Guideline G1111 sections, divided into sub-guidelines G1111-1 to G1111-9.) | 제76차 이사회 (Council 76) |
Contents · 목차
1. Introduction
1.1 The IALA G1111 guideline series
2. Operational overview
3. Producing functional and performance requirements
3.1 Image resolution
3.2 Field of view
3.3 Sensitivity
3.4 PTZ characteristics
3.5 Thermal cameras
3.6 Installation and maintenance considerations
3.6.1 Durability and resistance to environmental conditions
3.6.2 Data communications
3.6.3 Maintenance
4. Definitions
5. Abbreviations
6. References
List of Figures
Figure 1 Field of View (normally specified in degrees)
Figure 2 Example of how resolution per pixel impacts readability
1. 서론
1.1 IALA G1111 가이드라인 시리즈
2. 운용 개요
3. 기능 및 성능 요구사항의 작성
3.1 영상 해상도
3.2 화각(시야)
3.3 감도
3.4 PTZ 특성
3.5 열상 카메라
3.6 설치 및 유지보수 고려사항
3.6.1 내구성 및 환경 조건에 대한 저항성
3.6.2 데이터 통신
3.6.3 유지보수
4. 정의
5. 약어
6. 참고문헌
그림 목록
그림 1 화각(시야, 통상 도 단위로 명시)
그림 2 화소당 해상도가 판독성에 미치는 영향의 예
1. Introduction · 1. 서론
This Guideline presents a common source of information to assist VTS Providers in the understanding of Electro Optic / Thermal Sensors and their contribution to the VTS traffic image (situational awareness) as well as guidance of how the VTS Provider should specify the Functional and Performance Requirements. The VTS Provider should note that it is important to determine the performance requirements of Electro Optic Sensors. The required performance should be clearly defined relative to the vessels / targets that are to be monitored.
이 가이드라인은 VTS 제공기관이 전자광학/열상 센서와 그 센서가 VTS 교통상황도(상황인식)에 기여하는 바를 이해하도록 돕는 공통 정보원을 제시하며, 아울러 VTS 제공기관이 기능 및 성능 요구사항을 어떻게 명세하는 것이 바람직한지에 대한 지침을 제공한다. VTS 제공기관은 전자광학 센서의 성능 요구사항을 정하는 것이 중요하다는 점에 유의하는 것이 바람직하다. 요구 성능은 감시 대상이 되는 선박/물표를 기준으로 명확하게 정의하는 것이 바람직하다.
Copying parameters from a manufacturer's data sheet is not recommended.
제조사 데이터시트의 수치를 그대로 옮겨 적는 것은 권장하지 않는다.
This guideline considers the application of electro optic / thermal sensors to different VTS operational areas (e.g. inland waterways, Harbours, Coastal regions and offshore). It includes considerations relative to environmental conditions such as weather, sea conditions, geographical constraints, and obstructions that pose challenges to the performance of electro optic / thermal sensors.
이 가이드라인은 다양한 VTS 운용 구역(예: 내륙수로, 항만, 연안 해역 및 근해)에 전자광학/열상 센서를 적용하는 문제를 다룬다. 여기에는 기상, 해상 상태, 지리적 제약, 장애물 등 전자광학/열상 센서의 성능을 저해하는 환경 조건에 관한 고려사항이 포함된다.
Specific maritime security requirements, possibly identified by the International Ship and Port Security code, are not considered within this guideline.
국제 선박 및 항만시설 보안 코드(ISPS 코드) 등에서 정할 수 있는 특정 해상보안 요구사항은 이 가이드라인에서 다루지 않는다.
1.1 The IALA G1111 guideline series · 1.1 IALA G1111 가이드라인 시리즈
This Guideline is one of the G1111 series of guideline documents. The purpose of the G1111 series is to assist the VTS Provider in preparing the definition, specification, establishment, operation, and upgrading of a VTS system.
이 가이드라인은 G1111 시리즈 가이드라인 문서 중 하나이다. G1111 시리즈의 목적은 VTS 제공기관이 VTS 시스템의 정의, 명세, 구축, 운영 및 고도화를 준비하도록 돕는 것이다.
The documents in this series address the relationship between the operational requirements and VTS system performance (technical) requirements and how these reflect into the overall system design requirements.
이 시리즈의 문서들은 운용 요구사항과 VTS 시스템 성능(기술) 요구사항 사이의 관계, 그리고 이들이 전체 시스템 설계 요구사항에 어떻게 반영되는지를 다룬다.
The G1111 series of guideline documents present system design, sensors, communications, processing, and acceptance, without inferring priority. The guideline documents are numbered and titled as follows:
- G1111 Establishing Functional & Performance Requirements for VTS Systems and Equipment
- G1111-1 Producing Requirements for the Core VTS System
- G1111-2 Producing Requirements for Voice Communications
- G1111-3 Producing Requirements for RADAR
- G1111-4 Producing Requirements for AIS
- G1111-5 Producing Requirements for Environment Monitoring Systems
- G1111-6 Producing Requirements for Electro Optic Sensors
- G1111-7 Producing Requirements for Radio Direction Finders
- G1111-8 Producing Requirements for Long Range Sensors
- G1111-9 Framework for Acceptance of VTS Systems and Equipment
G1111 시리즈 가이드라인 문서는 시스템 설계, 센서, 통신, 처리 및 인수를 우선순위를 두지 않고 제시한다. 각 가이드라인 문서의 번호와 제목은 다음과 같다.
- G1111 VTS 시스템 및 장비의 기능·성능 요구사항 수립
- G1111-1 핵심 VTS 시스템 요구사항 작성
- G1111-2 음성통신 요구사항 작성
- G1111-3 레이더 요구사항 작성
- G1111-4 AIS 요구사항 작성
- G1111-5 환경 감시 시스템 요구사항 작성
- G1111-6 전자광학 센서 요구사항 작성
- G1111-7 무선방향탐지기 요구사항 작성
- G1111-8 원거리 센서 요구사항 작성
- G1111-9 VTS 시스템 및 장비의 인수 체계
2. Operational overview · 2. 운용 개요
This guideline is a part of the overall G1111 guideline and considers the operational application of Electro Optic systems. The use of such sensors can aid vessel identification and will assist in ensuring navigational safety for all types of vessels. Optical cameras are generally used during hours of daylight and thermal cameras can enable use during times when there is little or no daylight.
이 가이드라인은 G1111 가이드라인 전체의 일부로서 전자광학 시스템의 운용상 활용을 다룬다. 이러한 센서를 사용하면 선박 식별에 도움이 되며, 모든 종류의 선박에 대한 항행안전 확보에 기여한다. 광학 카메라는 일반적으로 주간에 사용하며, 열상 카메라는 일광이 거의 없거나 전혀 없는 시간대에도 사용할 수 있게 해 준다.
Cameras may be fixed in position for continuous monitoring of a single area or they may be able to pan, tilt and zoom in order to find, monitor and follow a particular target. A camera installation may contain a single camera or multiple cameras (typically, one optical camera and one thermal camera may be mounted on the same Pan, Tilt, Zoom unit (PTZ)). In general, all cameras comprise the following components:
- Imaging device
- Lens
- Mounting (and camera housing)
카메라는 단일 구역을 지속적으로 감시하도록 위치를 고정할 수도 있고, 특정 물표를 찾고 감시하며 추종하기 위하여 팬(좌우 회전), 틸트(상하 회전), 줌을 할 수 있도록 할 수도 있다. 하나의 카메라 설비에는 카메라가 한 대 또는 여러 대 포함될 수 있다(일반적으로 광학 카메라 한 대와 열상 카메라 한 대를 동일한 팬·틸트·줌 장치(PTZ)에 장착할 수 있다). 일반적으로 모든 카메라는 다음 구성요소로 이루어진다.
- 촬상소자(Imaging device)
- 렌즈(Lens)
- 마운트(및 카메라 하우징)
Selecting the most appropriate site for the camera is critical to its effective operation and selecting the right imaging device and lens will ensure that it will be able to provide the required performance.
카메라를 효과적으로 운용하려면 가장 적절한 설치 장소를 선정하는 것이 결정적으로 중요하며, 알맞은 촬상소자와 렌즈를 선택하여야 요구 성능을 확실히 제공할 수 있다.
The operational use of cameras will vary across different VTS implementations. Cameras are often used to provide supplementary information but occasionally they may be used as a primary means of surveillance. Through integration with the target tracking functionality of the VTS System, a camera may be controlled to automatically maintain a moving object in (or near) the centre of the viewing screen. Such functionality can be particularly useful when monitoring a vessel of special interest. The VTSO would simply need to allocate a camera to a particular vessel and then the camera would follow the position of the vessel whilst it is within the line of sight operational range of the camera.
카메라의 운용 방식은 VTS 구축 사례마다 다르다. 카메라는 보조 정보를 제공하는 데 흔히 쓰이지만, 때로는 주된 감시수단으로 사용될 수도 있다. VTS 시스템의 물표 추적 기능과 통합하면, 움직이는 물체를 화면의 중앙(또는 그 부근)에 자동으로 유지하도록 카메라를 제어할 수 있다. 이러한 기능은 특별한 관심 대상 선박을 감시할 때 특히 유용하다. VTS 관제사는 특정 선박에 카메라를 할당하기만 하면 되며, 그러면 카메라는 그 선박이 카메라의 가시선 운용 범위 안에 있는 동안 선박의 위치를 추종한다.
When a camera sub-system is to be included in a VTS solution it is important to consider the VTS software that is controlling the camera. Control of the camera will be from the VTS Operator Workstation and the CCTV image may be integrated as a window that can be overlaid on the Traffic Image or displayed on a separate monitor. However, the important criteria will be the way in which the VTSO interacts with the VTS system to manage the cameras and to view the images. The functions should all be easily accessible and simple to use and should ensure that the VTSO is always aware of the area under camera surveillance.
VTS 솔루션에 카메라 하위 시스템을 포함하려는 경우에는 카메라를 제어하는 VTS 소프트웨어를 고려하는 것이 중요하다. 카메라는 VTS 관제사 워크스테이션에서 제어하며, CCTV 영상은 교통상황도 위에 겹쳐 띄울 수 있는 창으로 통합되거나 별도의 모니터에 표출될 수 있다. 그러나 중요한 기준은 VTS 관제사가 카메라를 관리하고 영상을 보기 위하여 VTS 시스템과 상호작용하는 방식이다. 모든 기능은 쉽게 접근할 수 있고 사용하기 간단하여야 하며, VTS 관제사가 카메라로 감시 중인 구역을 항상 인지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
When determining the operational requirements of a camera it is important to be clear about what the camera(s) will be required to achieve. If the requirement is to identify a vessel, then it is necessary to define how to positively confirm the identity of a vessel. There may be a unique feature to a vessel or it may have a registration number painted on the side. It could also be by reading the name from either the bow or stern of the vessel. In all cases, achieving effective identification requires an appropriate resolution image of that feature to enable the VTSO to make the positive identification. The distance of the vessel from the camera, the resolution of the camera and the capability of its lens will therefore be important selection criteria. If the VTSO will be required to read the name of a vessel, then the camera and its lens must provide an image on the VTSO's CCTV monitor that is of appropriate resolution to enable the name to be read. The image must also be stable and clear.
카메라의 운용 요구사항을 정할 때에는 카메라가 무엇을 달성해야 하는지를 명확히 하는 것이 중요하다. 요구사항이 선박 식별이라면, 선박의 신원을 어떻게 확실하게 확인할 것인지를 정의하여야 한다. 선박에 고유한 특징이 있을 수도 있고, 선측에 등록번호가 도색되어 있을 수도 있다. 선수나 선미의 선명을 읽는 방법도 있다. 어떤 경우든 효과적인 식별을 하려면 VTS 관제사가 확실하게 식별할 수 있을 만큼 적절한 해상도로 그 특징을 담은 영상이 필요하다. 따라서 카메라로부터 선박까지의 거리, 카메라의 해상도, 렌즈의 성능이 중요한 선정 기준이 된다. VTS 관제사가 선명을 읽어야 한다면, 카메라와 렌즈는 선명을 읽을 수 있을 만큼 적절한 해상도의 영상을 관제사의 CCTV 모니터에 제공하여야 한다. 영상은 또한 안정적이고 선명하여야 한다.
Typical Operational requirements might include:
- R1 The ability to identify a bulk carrier at a distance of "X" km from an optical camera by reading the name on the bow of the vessel. In this case, the character height of the vessel name should be stated.
- R2 The camera unit should automatically pan to follow a vessel target designated to the camera by the VTSO. The image of the vessel should be maintained at or near the centre of the CCTV screen on the VTS operator workstation.
- R3 A fixed camera could continuously monitor a prohibited area.
- R4 A thermal camera could be used to monitor vessels staying overnight in an anchorage.
- R5 A camera could be used to measure the air draught of a vessel.
- R6 The VTSO should be able to display multiple CCTV feeds at his Operator Workstation
- R7 All camera video should be recorded and shall be able to be replayed, time synchronized with the Traffic Image playback
대표적인 운용 요구사항은 다음과 같은 것을 포함할 수 있다.
- R1 광학 카메라로부터 "X" km 떨어진 산적화물선을 선수의 선명을 읽어 식별할 수 있는 능력. 이 경우 선명의 글자 높이를 명시하는 것이 바람직하다.
- R2 카메라 장치는 VTS 관제사가 카메라에 지정한 선박 물표를 추종하도록 자동으로 팬하는 것이 바람직하다. 선박의 영상은 VTS 관제사 워크스테이션 CCTV 화면의 중앙 또는 그 부근에 유지되는 것이 바람직하다.
- R3 고정 카메라로 금지구역을 지속적으로 감시할 수 있다.
- R4 열상 카메라를 사용하여 정박지에서 밤을 보내는 선박을 감시할 수 있다.
- R5 카메라를 사용하여 선박의 에어 드래프트(수면상 높이)를 측정할 수 있다.
- R6 VTS 관제사는 자신의 관제사 워크스테이션에 여러 CCTV 영상을 표출할 수 있는 것이 바람직하다.
- R7 모든 카메라 영상은 녹화되는 것이 바람직하며, 교통상황도 재생과 시간 동기화하여 재생할 수 있어야 한다.
3. Producing functional and performance requirements · 3. 기능 및 성능 요구사항의 작성
3.1 Image resolution · 3.1 영상 해상도
When producing functional and performance requirements for the Electro Optic components of a VTS system, the starting point is the monitor on which the VTSO will view the CCTV images. Clearly, the resolution of the monitor should not be less than the resolution of the Imaging device of the camera or picture resolution will be lost. For example, if both the camera and the monitor offer Full HD image resolution, then there will be no loss in image quality between the camera and the viewing monitor. If the camera has a resolution of Full HD but the monitor has 4k resolution (3840x2160 pixels) then even though the monitor is of a higher resolution, the image resolution on screen will only be Full HD. The quality of the viewed image will never exceed the resolution of the camera imaging device. Similarly, if the camera imaging device has a resolution of 4k but the monitor has only Full HD resolution, then image quality will be lost because the viewing monitor cannot display better than its own resolution.
VTS 시스템의 전자광학 구성요소에 대한 기능 및 성능 요구사항을 작성할 때 출발점은 VTS 관제사가 CCTV 영상을 보게 될 모니터이다. 모니터의 해상도가 카메라 촬상소자의 해상도보다 낮아서는 안 되며, 그렇지 않으면 화면 해상도가 손실된다. 예를 들어 카메라와 모니터가 모두 Full HD 해상도를 제공한다면 카메라와 표시 모니터 사이에 화질 손실은 없다. 카메라는 Full HD인데 모니터가 4K 해상도(3840×2160 화소)라면, 모니터의 해상도가 더 높더라도 화면상의 영상 해상도는 Full HD에 그친다. 표시되는 영상의 품질은 결코 카메라 촬상소자의 해상도를 넘지 못한다. 마찬가지로 카메라 촬상소자가 4K인데 모니터가 Full HD에 불과하다면, 표시 모니터가 자체 해상도보다 좋게 표시할 수 없으므로 화질이 손실된다.
It is also worth considering that if four camera images are to be displayed on a single monitor, in a "Quad Display" format, then the monitor resolution should be four times the resolution of the cameras.
또한 카메라 영상 네 개를 하나의 모니터에 "4분할 화면(Quad Display)" 형식으로 표출하려면 모니터 해상도가 카메라 해상도의 4배가 되어야 한다는 점도 고려할 만하다.
The VTS Provider should ensure that the camera's imaging device resolution is not degraded by choice of display monitors.
VTS 제공기관은 표시 모니터의 선택으로 인하여 카메라 촬상소자의 해상도가 저하되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
3.2 Field of view · 3.2 화각(시야)
Field of View is one of the most important criteria in selecting an optical or a thermal camera. It is normally specified in degrees and therefore a narrow angle for field of view will provide longer range (zoom) capability. VTS Providers should therefore ensure that they clearly define the field of view requirements for an optical camera when including it within the VTS System specification.
화각(시야)은 광학 카메라나 열상 카메라를 선정할 때 가장 중요한 기준 중 하나이다. 화각은 통상 도(°) 단위로 명시하므로, 화각이 좁을수록 더 먼 거리를 볼 수 있는(줌) 능력이 생긴다. 따라서 VTS 제공기관은 광학 카메라를 VTS 시스템 명세에 포함할 때 화각 요구사항을 명확하게 정의하는 것이 바람직하다.
The resolution that is viewable on screen determines the quality of the viewed image, but the minimum detail that the VTSO will be able to interpret is determined by the field of view of the camera lens. For example, if the camera and monitor are of Full HD resolution and the horizontal field of view of the camera lens is 19.2 m1, then each pixel on screen will represent 10cm in the real world. However, if the field of view of the camera lens is 19.2 km, then each pixel on screen will represent 100 m. So, whereas it will be possible to easily see people moving around on the deck of a vessel when the camera has a field of view of 19.2 m, if the field of view is 19.2 km, it would be impossible as a person of 2 m height would be considerably smaller than the size of 1 pixel on the screen.
화면에서 볼 수 있는 해상도는 표시 영상의 품질을 결정하지만, VTS 관제사가 해석할 수 있는 최소 상세도는 카메라 렌즈의 화각이 결정한다. 예를 들어 카메라와 모니터가 Full HD 해상도이고 카메라 렌즈의 수평 화각이 19.2 m1라면, 화면의 각 화소는 실제 세계의 10 cm에 해당한다. 그러나 카메라 렌즈의 화각이 19.2 km라면 화면의 각 화소는 100 m에 해당한다(원문 수치 그대로이며, 계산상으로는 10 m이다). 따라서 화각이 19.2 m일 때는 선박 갑판 위에서 움직이는 사람을 쉽게 볼 수 있지만, 화각이 19.2 km라면 키 2 m인 사람이 화면의 1화소보다 훨씬 작으므로 볼 수 없다.
Figure 1 Field of View (normally specified in degrees)
그림 1 화각(시야, 통상 도 단위로 명시): 카메라에서 부채꼴로 퍼지는 화각과, 그 화각이 일정 거리에서 덮는 수평 폭을 나타낸 개념도이다.
When reading the name of a ship using an optical camera, it will be necessary to know the height of the characters and the field of view of the lens. As mentioned above, if the horizontal field of view is 19.2 m (vertical field of view = 10.8 m) using an HD resolution camera, then each pixel will be representing 10 cm x 10 cm. Therefore, as illustrated below, to clearly read that name of the ship it would be best if each letter were written within a matrix of at least 16x16 pixels. This would mean that the characters would need to be at least 160 cm high (16 x 10 cm) and wide. This can also be specified in terms of pixels per meter (in this case it would be 10 pixels per metre). However, it is possible that the name could be read within an 8x8 pixel matrix and in such a case, each letter would only need to be 80 cm high but if the characters are only 40 cm high (pixel matrix of 4x4) or 20 cm high (pixel matrix of 2x2), then the name of the ship will be unreadable.
광학 카메라로 선명을 읽으려면 글자의 높이와 렌즈의 화각을 알아야 한다. 앞에서 설명한 바와 같이 HD 해상도 카메라에서 수평 화각이 19.2 m(수직 화각 = 10.8 m)라면 각 화소는 10 cm × 10 cm에 해당한다. 따라서 아래 그림과 같이 선명을 명확하게 읽으려면 글자 하나하나가 최소 16×16 화소의 매트릭스 안에 들어오는 것이 가장 좋다. 이는 글자의 높이와 폭이 최소 160 cm(16 × 10 cm)여야 한다는 뜻이다. 이는 미터당 화소 수로도 명시할 수 있다(이 경우 미터당 10화소). 다만 8×8 화소 매트릭스에서도 선명을 읽을 수 있는 경우가 있으며, 그 경우 글자 높이는 80 cm면 된다. 그러나 글자 높이가 40 cm(4×4 화소 매트릭스)나 20 cm(2×2 화소 매트릭스)에 불과하면 선명은 읽을 수 없다.
Figure 2 Example of how resolution per pixel impacts readability
그림 2 화소당 해상도가 판독성에 미치는 영향의 예: 같은 글자를 16×16, 8×8, 4×4, 2×2 화소 매트릭스로 표현하여, 매트릭스가 작아질수록 글자를 읽을 수 없게 되는 모습을 비교한 그림이다.
The VTS Provider should ensure that the camera's field of view will enable the required image to be presented on CCTV display monitor.
VTS 제공기관은 카메라의 화각이 요구되는 영상을 CCTV 표시 모니터에 나타낼 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
1 Note: A Field of View of 19.2 m would equate to a vessel 2.2 km from the camera if viewed though a lens with a field of view specification of 0.5 degrees.
1 주: 화각 19.2 m는 화각 사양이 0.5도인 렌즈로 볼 때 카메라로부터 2.2 km 떨어진 선박에 해당한다.
3.3 Sensitivity · 3.3 감도
The sensitivity of an optical camera defines the minimum light conditions in which it can operate. To be clear, optical cameras do not provide a good image at night unless external illumination is used. For VTS purposes, if camera based imagery is required at night, a thermal camera should be used. In general, modern optical cameras have good low light performance and can operate well as the light fades but to continue the use of a camera unit at night, a dual headed camera with a thermal imaging device on the same PTZ unit is necessary.
광학 카메라의 감도는 카메라가 작동할 수 있는 최소 광량 조건을 규정한다. 분명히 해 두자면, 광학 카메라는 외부 조명을 사용하지 않는 한 야간에 좋은 영상을 제공하지 못한다. VTS 목적상 야간에 카메라 영상이 필요하다면 열상 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 최신 광학 카메라는 저조도 성능이 좋아 빛이 약해지는 상황에서도 잘 작동하지만, 야간에도 카메라 장치를 계속 사용하려면 동일한 PTZ 장치에 열상 촬상소자를 함께 단 이중 헤드 카메라가 필요하다.
VTS Providers should determine whether camera imagery is required at night.
VTS 제공기관은 야간에 카메라 영상이 필요한지를 결정하는 것이 바람직하다.
3.4 PTZ characteristics · 3.4 PTZ 특성
The important factors about the PTZ unit are its pan/tilt speed and its stepper motor angular resolution. The pan/tilt speed of the PTZ unit will determine how quickly the camera can move onto a target and the azimuth resolution determines the minimum azimuth step for positioning the camera.
PTZ 장치에서 중요한 요소는 팬/틸트 속도와 스테핑 모터의 각분해능이다. PTZ 장치의 팬/틸트 속도는 카메라가 얼마나 빨리 물표로 이동할 수 있는지를 결정하며, 방위 분해능은 카메라 위치를 잡는 최소 방위 간격을 결정한다.
The pan/tilt speed determines how quickly the camera can react to an instruction to go to a particular bearing. For example, if the camera is instructed to pan 100 degrees and the pan speed of the PTZ is 20 degrees per second, then it will take 5 seconds for the camera to align on the target. At 50 degrees per second, it will take 2 seconds. If the reaction time is important, then a PTZ with a high pan/tilt speed should be specified.
팬/틸트 속도는 특정 방위로 향하라는 지시에 카메라가 얼마나 빨리 반응할 수 있는지를 결정한다. 예를 들어 카메라에 100도 팬하도록 지시하고 PTZ의 팬 속도가 초당 20도라면, 카메라가 물표에 정렬하는 데 5초가 걸린다. 초당 50도라면 2초가 걸린다. 반응 시간이 중요하다면 팬/틸트 속도가 빠른 PTZ를 명세하는 것이 바람직하다.
If the camera is to be used for monitoring targets at long range then the azimuth resolution will need to be as fine as possible. A PTZ that uses a stepper motor with 3600 steps will be able to be positioned to 0.1 degree accuracy. If a vessel is 10 km from the camera, this will mean that the camera can only be positioned in approx. 17.5 m intervals along the target. If a target is at 20 km, then the camera positioning will be every 35 m. So, the greater the precision of the stepper motor function of the pan/tilt unit then the more accurately the camera can be positioned on a target and the smoother it will pan at slow speed.
카메라를 원거리 물표 감시에 사용하려면 방위 분해능이 가능한 한 정밀하여야 한다. 3,600스텝 스테핑 모터를 사용하는 PTZ는 0.1도 정확도로 위치를 잡을 수 있다. 선박이 카메라로부터 10 km 떨어져 있다면, 이는 카메라를 물표를 따라 약 17.5 m 간격으로만 위치시킬 수 있다는 뜻이다. 물표가 20 km에 있다면 카메라 위치 간격은 35 m가 된다. 따라서 팬/틸트 장치의 스테핑 모터 기능이 정밀할수록 카메라를 물표에 더 정확하게 위치시킬 수 있고, 저속에서 더 부드럽게 팬할 수 있다.
3.5 Thermal cameras · 3.5 열상 카메라
Thermal cameras should be used for surveillance when there is insufficient light available for an optical camera to function. Thermal cameras detect infrared radiation (IR) from an object and can clearly show objects of different temperatures. In general, the image from a thermal camera will be monochrome, and it is unlikely that the zoom lens capability of a thermal camera will match the capability of an Optical zoom lens. Therefore, the selection of a thermal camera should be based on a specific need requirement and the camera should be positioned accordingly. It is also worth noting that the lens of a thermal camera should not be sprayed with water by a wash/wipe system.
광학 카메라가 작동하기에 빛이 부족할 때에는 열상 카메라를 감시에 사용하는 것이 바람직하다. 열상 카메라는 물체에서 나오는 적외선 복사(IR)를 감지하며, 온도가 다른 물체를 뚜렷하게 보여 줄 수 있다. 일반적으로 열상 카메라의 영상은 흑백이며, 열상 카메라의 줌 렌즈 성능이 광학 줌 렌즈의 성능에 미치기는 어렵다. 따라서 열상 카메라는 특정한 필요 요구사항에 근거하여 선정하고, 그에 맞추어 위치를 정하는 것이 바람직하다. 또한 열상 카메라의 렌즈에는 세척/와이퍼 장치로 물을 분사하지 않는 것이 바람직하다는 점에도 유의할 필요가 있다.
Thermal cameras may be cooled or uncooled. A cooled thermal camera will provide improved granularity of the thermal image and with the ability to detect the smallest of changes in temperature. Modern uncooled thermal cameras provide a good quality thermal image but typically have lower thermal resolution. However, uncooled cameras have a lower capital cost and lower operational costs.
열상 카메라에는 냉각형과 비냉각형이 있다. 냉각형 열상 카메라는 열상 영상의 정밀도가 향상되고, 아주 작은 온도 변화까지 감지할 수 있다. 최신 비냉각형 열상 카메라도 양호한 품질의 열상 영상을 제공하지만, 일반적으로 온도 분해능은 더 낮다. 그러나 비냉각형 카메라는 도입 비용과 운영 비용이 더 낮다.
A cooled thermal camera will have regular operational costs. The coolant has to be changed at regular intervals (typically every 2 – 5 years). This task normally requires the camera to be returned to its original manufacturer and may typically be away from the VTS site for between 8 – 14 weeks (depending on location). For this reason, it is recommended that a complete spare should be held at the customer premises for easy substitution in the event of a failure and to provide cover when the operational camera requires coolant change.
냉각형 열상 카메라에는 정기적인 운영 비용이 든다. 냉매는 정기적으로(일반적으로 2~5년마다) 교체하여야 한다. 이 작업은 통상 카메라를 원 제조사로 반송해야 하며, 카메라가 (위치에 따라) 8~14주 동안 VTS 현장을 떠나 있을 수 있다. 이러한 이유로, 고장 시 쉽게 교체하고 운용 중인 카메라의 냉매 교체 기간을 대비할 수 있도록 완비된 예비품 한 세트를 고객(운영기관) 측에 보유할 것을 권고한다.
3.6 Installation and maintenance considerations · 3.6 설치 및 유지보수 고려사항
The EOS should be specified taking the above considerations into account. This should also consider maintenance access, cleaning, lightning protection, vibrations and wind load. The build-up of ice in some climates should also be a consideration.
EOS는 위의 고려사항을 반영하여 명세하는 것이 바람직하다. 이때 유지보수 접근성, 세척, 낙뢰 보호, 진동 및 풍하중도 고려하는 것이 바람직하다. 일부 기후에서는 결빙도 고려사항으로 삼는 것이 바람직하다.
3.6.1 Durability and resistance to environmental conditions · 3.6.1 내구성 및 환경 조건에 대한 저항성
3.6.1.1 Vibration
EOS systems may be susceptible to performance degradation due to excessive vibration of the installation. This is particularly relevant in strong wind conditions if the EOS device is installed on a radar tower.
3.6.1.1 진동
EOS 시스템은 설치물의 과도한 진동으로 성능이 저하되기 쉽다. 이는 EOS 장치를 레이더 탑에 설치한 경우 강풍 조건에서 특히 문제가 된다.
VTS providers should consider whether the supporting infrastructure for the EOS requires anti vibration mountings and is able to handle the expected environmental conditions. Where appropriate, picture stabilization software may be used.
VTS 제공기관은 EOS를 지지하는 기반 구조물에 방진 마운트가 필요한지, 그리고 예상되는 환경 조건을 견딜 수 있는지를 고려하는 것이 바람직하다. 적절한 경우 영상 안정화 소프트웨어를 사용할 수 있다.
3.6.1.2 Specific environmental safeguards
VTS providers should require EOS systems to have the following external and internal environmental safeguards where appropriate:
- Lens wash/wipers (optical cameras only)
- Replaceable clear lens filters to protect exposed optics
- Internal heaters and anti-condensation capabilities (where appropriate)
- Lens protection, e.g., for thermal cameras.
3.6.1.2 특정 환경 보호장치
VTS 제공기관은 적절한 경우 EOS 시스템에 다음과 같은 외부 및 내부 환경 보호장치를 갖추도록 요구하는 것이 바람직하다.
- 렌즈 세척/와이퍼(광학 카메라에 한함)
- 노출된 광학부를 보호하기 위한 교체형 투명 렌즈 필터
- 내부 히터 및 결로 방지 기능(적절한 경우)
- 렌즈 보호(예: 열상 카메라용)
3.6.2 Data communications · 3.6.2 데이터 통신
EOS data has significant demands on available bandwidth and due consideration should be given to ensure that sufficient bandwidth is available. The higher the camera resolution, the greater the demand for data bandwidth.
EOS 데이터는 가용 대역폭을 상당히 많이 요구하므로, 충분한 대역폭을 확보할 수 있도록 충분히 고려하는 것이 바람직하다. 카메라 해상도가 높을수록 데이터 대역폭 수요도 커진다.
Bandwidth requirements can be reduced by using video data compression techniques. It is recommended that VTS providers consider using standard video data compression for EOS data, such as MPEG-2 (IEC 13818-2), H.263 or H.264. An added benefit of data compression is reduced storage requirements for recordings. Depending on the EOS system, proprietary compression techniques could be considered, however these may not necessarily improve the bandwidth efficiency.
영상 데이터 압축 기법을 사용하면 대역폭 요구량을 줄일 수 있다. VTS 제공기관은 EOS 데이터에 MPEG-2(IEC 13818-2), H.263 또는 H.264와 같은 표준 영상 데이터 압축을 사용하는 방안을 고려할 것을 권고한다. 데이터 압축의 부수적 이점은 녹화에 필요한 저장 용량이 줄어든다는 것이다. EOS 시스템에 따라 독자(제조사 고유) 압축 기법을 고려할 수도 있으나, 그것이 반드시 대역폭 효율을 개선하는 것은 아니다.
It should be noted that when using a particular video data compression technique, image quality may be reduced as compared to uncompressed data.
특정 영상 데이터 압축 기법을 사용할 경우 비압축 데이터에 비하여 화질이 떨어질 수 있다는 점에 유의하는 것이 바람직하다.
Modern Cameras are typically supplied with direct digital output. Where cameras are selected that do not have digital output, it is recommended that digital encoders are included in the overall design and installed at the sensor head. The reason for this is that analogue signalling will require a separate network infrastructure, whereas encoded video can be distributed across existing networks.
최신 카메라는 일반적으로 디지털 직접 출력을 갖추고 공급된다. 디지털 출력이 없는 카메라를 선정하는 경우에는 디지털 인코더를 전체 설계에 포함하여 센서 헤드에 설치할 것을 권고한다. 그 이유는 아날로그 신호 방식은 별도의 네트워크 기반시설이 필요한 반면, 인코딩된 영상은 기존 네트워크를 통해 배포할 수 있기 때문이다.
3.6.3 Maintenance · 3.6.3 유지보수
The routine maintenance effort for EOS sensors can be quite considerable. In particular, high-end, thermal and laser-gated sensors may include features, such as coolant change, housing wash and wipe and PTZ units that require maintenance of the mechanical parts. This has significant impact upon EOS MTBF figures. VTS providers should consider these issues when selecting such devices.
EOS 센서의 일상 유지보수 부담은 상당히 클 수 있다. 특히 고급형, 열상 및 레이저 게이트 방식 센서에는 냉매 교체, 하우징 세척·와이퍼, PTZ 장치처럼 기계 부품의 정비가 필요한 기능이 포함될 수 있다. 이는 EOS의 평균고장간격(MTBF) 수치에 상당한 영향을 미친다. VTS 제공기관은 이러한 장치를 선정할 때 이 문제들을 고려하는 것이 바람직하다.
Given that EOS sensors are often installed high on towers or on dedicated poles, care should be taken to ensure that access for cleaning, maintenance and replacement is taken into account.
EOS 센서는 탑 높은 곳이나 전용 기둥에 설치되는 경우가 많으므로, 세척, 유지보수 및 교체를 위한 접근성이 반드시 고려되도록 주의하는 것이 바람직하다.
4. Definitions · 4. 정의
Specific terms and definitions used in this Guideline:
이 가이드라인에서 사용하는 특정 용어와 정의는 다음과 같다.
Detection: The VTSO can observe an object on the water surface.
탐지(Detection): VTS 관제사가 수면 위의 물체를 관측할 수 있는 단계를 말한다.
Recognition: The VTSO can recognize an object and classify it according to its shape (such as a container ship or a ferry boat)
인지(Recognition): VTS 관제사가 물체를 알아보고 그 형상에 따라(예: 컨테이너선 또는 여객선) 분류할 수 있는 단계를 말한다.
Identification: The VTSO can positively identify the object (e.g., ship name)
식별(Identification): VTS 관제사가 물체를 확실하게 특정할 수 있는 단계(예: 선명 확인)를 말한다.
The definitions of terms used in this Guideline can be found in the International Dictionary of Marine Aids to Navigation (IALA Dictionary) and were checked as correct at the time of going to print. Where conflict arises, the IALA Dictionary should be considered as the authoritative source of definitions used in IALA documents.
이 가이드라인에서 사용하는 용어의 정의는 국제 항로표지 용어사전(IALA Dictionary)에서 찾을 수 있으며, 인쇄 시점에 정확한 것으로 확인되었다. 상충이 발생하는 경우, IALA 문서에서 사용하는 정의의 권위 있는 출처로 IALA Dictionary를 따르는 것이 바람직하다.
5. Abbreviations · 5. 약어
Please refer to IALA G1111 Establishing Functional and Performance Requirements for VTS Systems for an extensive list of abbreviations and acronyms covering the entire G1111 series. This section identifies abbreviations that are related to optical and thermal cameras only.
G1111 시리즈 전체에 걸친 약어와 두문자어의 상세 목록은 IALA G1111 VTS 시스템의 기능 및 성능 요구사항 수립을 참조한다. 이 절에서는 광학 카메라와 열상 카메라에 관련된 약어만 제시한다.
| 약어 | 영문 | 국문 |
|---|---|---|
| EOS | Electro optic sensor | 전자광학 센서 |
| PTZ | Pan, tilt and zoom | 팬·틸트·줌 |
| IR | Infrared | 적외선 |
6. References · 6. 참고문헌
- Electronics Industry Association (EIA) Recommended Standard RS-170.
- Convention on Safety of Life at Sea (SOLAS) (Chapter V, Regulation 12).
- IEC 529 Degrees of protection provided by enclosures (IP Code).
- IEC 721-3-6 Classification of environmental conditions.
- IEC 60945 Maritime Navigation and Radio Communication Equipment and Systems.
- IEC 60825-1 Safety of laser products.
- ISO/IEC 13818-2 Generic coding of moving pictures and associated audio information: Video.
- ITU-T H.263 Video coding for low bit rate communication.
- ITU-T H.264 Advanced video coding for generic audio-visual services.
- 미국 전자산업연합(EIA, Electronics Industry Association) 권장 표준 RS-170
- 해상에서의 인명안전을 위한 국제협약(SOLAS) 제V장 제12규칙
- IEC 529 외함에 의한 보호 등급(IP 코드)
- IEC 721-3-6 환경 조건의 분류
- IEC 60945 해상 항해 및 무선통신 장비와 시스템
- IEC 60825-1 레이저 제품의 안전
- ISO/IEC 13818-2 동영상 및 관련 음성 정보의 일반 부호화: 비디오
- ITU-T H.263 저비트율 통신용 비디오 부호화
- ITU-T H.264 일반 시청각 서비스용 고급 비디오 부호화