KR100267565B1 - 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자의 수동 조작에 따라 팬/틸트(Pan/Tilt) 및 줌(Zoom)을 이용하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법에 관한 것으로서, 사용자의 팬/틸트와 줌렌즈 스위치 조작에 따라 자동 포커스 기능을 수행하여 현재의 팬/틸트 위치 및 줌/포커스 렌즈 위치를 메모리에 기억시킨 후 평가치 데이터를 추출하여 데이터 버퍼에 저장시켜 추적 궤적을 설정하는 추적 궤적 설정과정과; 현재 위치로부터 입력받은 각각의 위치를 비교하여 이동량이 가장 적은 위치를 선택하고, 그 선택한 위치를 시작으로 다음 위치를 산출하여 전체 감시 궤적을 결정하는 감시 궤적 결정과정과; 감시 궤적 결정후 최초 감시 영역으로 이동하여 초점 평가치를 추출하고 그 추출한 초점 평가치와 기준 초점 평가치를 비교하는 초점 평가치 비교과정과; 초점 평가치와 기준 초점 평가치가 다르면 이상 발생에 대한 경보음을 송출하고 시스템을 자동 포커스 상태로 절환하는 자동 포커스 절환과정과; 자동 포커스 절환상태에서 피사체 추적 시스템을 가동시켜 움직이는 피사체를 자동 추적하는 피사체 추적 과정과; 추적한 피사체의 변화가 없으면 경보음 발생을 중지하고 오토 포커스 및 추적 시스템을 정지한 후 현재의 평가치를 입력받아 기준 버퍼에 저장하는 경보 해제 과정으로 이루어진다.

Description

감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적방법

본 발명은 감시 카메라 시스템에 관한 것으로, 특히 사용자의 수동 조작에 따라 팬/틸트(Pan/Tilt) 및 줌(Zoom)을 이용하여 감시영역의 궤적을 설정하고, 그 설정한 궤적을 자동으로 추적하도록 한 감시 카메라 시스템의 감신 궤적 설정 및 궤적 추적 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 감시 카메라 시스템은 정해진 일정한 궤적을 순회하면서 영상을 촬상하여 녹화하며, 그 녹화된 영상을 모니터에 디스플레이 해주는 기기이다.

이러한 일반적인 감시 카메라 시스템은 첨부한 도면 도 1과 같다.

여기서, 참조번호 1은 피사체의 광학상을 입사 받는 포커스 렌즈와 줌 렌즈로 이루어진 렌즈부이고, 참조번호 2는 상기 렌즈부(1)를 통한 피사체의 광신호를 전기적인 신호로 광-전 변환하는 광-전 변환부이며, 참조번호 3은 상기 광-전 변환부(2)에서 얻어지는 아날로그 영상신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부이고, 참조번호 4는 상기 아날로그/디지털 변환부(3)에서 얻어지는 디지털 영상신호의 이득을 제어하며 화이트 발란스 수행 등의 기능을 수행하여 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리부이다.

또한, 참조번호 5는 상기 디지털 신호 처리부(4)에서 처리된 디지털 영상신호를 NTSC 포맷에 맞는 신호로 변환하여 후단의 영상 매개체에 전달해주는 비디오 신호 출력부이며, 참조번호 6은 상기 디지털 신호 처리부(4)에서 처리된 디지털 영상신호로부터 초점 평가치를 산출하는 초점 평가치 검출부이다.

그리고, 참조번호 7은 상기 초점 평가치 검출부(6)에서 얻어지는 초점 평가치에 의해 줌렌즈/포커스 렌즈의 구동을 제어하며, 팬/틸트 제어신호를 출력하고 동시에 상기 영상신호의 기록 제어신호를 발생하는 마이크로 콘트롤러이고, 참조번호 8은 상기 마이크로 콘트롤러(7)에 모드를 입력시키거나 감시 제어를 결정토록하는 신호를 입력하기 위한 스위치 입력부이며, 참조번호 9는 상기 마이크로 콘트롤러(7)의 제어에 의해 줌 렌즈를 구동하는 줌 렌즈 구동부이고, 참조번호 10은 상기 마이크로 콘트롤러(7)의 제어에 따라 포커스 렌즈를 구동하는 포커스 렌즈 구동부이다.

그리고, 참조번호 11은 상기 마이크로 콘트롤러(7)의 제어에 따라 팬 모터를 구동하는 팬모터 구동부이고, 참조번호 12는 상기 마이크로 콘트롤러(7)의 제어에 따라 틸트모터를 구동하는 틸트모터 구동부이다.

이러한 구성으로 이루어지는 일반적인 감시 카메라 시스템은, 스위치 입력부(8)를 통해 사용자가 모드를 지정하고, 팬/틸트의 제한 위치를 결정하면, 마이크로 콘트롤러(7)는 본격적인 제어 동작을 취해 감시 카메라 시스템을 동작시키게 된다.

즉, 감시 카메라 시스템이 동작되면 피사체의 광학상은 포커스 렌즈와 줌 렌즈로 이루어진 렌즈부(1)를 통해 입사되며, 광-전 변환부(2)는 상기 렌즈부(1)를 통해 입사되는 피사체의 광신호를 전기적인 신호로 광-전 변환하게 된다.

그리고, 아날로그/디지털 변환부(3)는 상기 광-전 변환부(2)에서 변환된 전기적인영상신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 변환을 하게 되고, 디지털 신호 처리부(4)는 그 디지털로 변환된 영상신호의 화이트 발란스 또는 기타 처리 동작을 수행하여 알맞은 영상신호로 처리를 하게된다.

이렇게 처리된 영상신호는 비디오 신호 출력부(5)에서 NTSC 포맷에 맞는 영상신호로 번환되어진 후 후단의 영상 매개체에 전달되어지며, 포커스 평가치 검출부(6)는 상기 아날로그/디지털 변환부(3)에서 얻어지는 디지털 영상신호로부터 초점 평가치를 산출하여 상기 마이크로 콘트롤러(7)에 전달해준다.

그러면 마이크로 콘트롤러(7)는 그 입력되는 초점 평가치에 의거 포커스 렌즈 구동 제어신호를 출력하게 되며, 이 렌즈 구동 제어신호에 의해 포커스 렌즈 구동부(10)는 포커스 렌즈를 이동시키게 된다.

한편, 사용자의 배율 조정신호에 따라 마이크로 콘트롤러(7)는 줌 렌즈 제어 신호를 발생하게 되며, 이 줌 렌즈 제어신호에 따라 줌 렌즈 구동부(9)는 줌 렌즈를 구동시키게 되며, 아울러 사용자의 팬/틸트 제한 위치 설정에 따라 상기 마이크로 콘트롤러(7)는 팬 모터 및 틸트 모터 구동신호를 발생하게 된다.

그러면 팬 모터 구동부(11)는 상기 팬 모터 구동신호에 따라 팬 모터를 구동시켜 제한 위치를 설정하게 되며, 틸트 모터 구동부(12)는 상기 틸트 모터 구동신호에 따라 틸트 모터를 구동시켜 제한 위치를 설정하게 된다.

이러한 일반적인 감시 카메라 시스템은 팬(Pan)/틸트(Tilt)를 이용하여 감시 시스템을 구현할 경우, 팬/틸트의 제한 위치만 결정하게 되어 있다.

또한, 자동 포커싱이 있는 경우 완전 자동 상태로 두어 비디오 포커싱 방식의 렌즈를 사용한 경우, 팬/틸트에 따라 피사체가 계속 변하는 형태이므로 이를 포커싱하기 위해 포커스 렌즈가 계속 구동하게 된다.

따라서 이러한 종래의 감시 방법은, 팬/틸트의 제한 위치만 지정할 수 있어 필요한 감시 영역을 사용자가 설정하기 불가능하다는 단점이 있으며, 더욱이 불필요한 부분을 감시하는 시간적 손실로 꼭 필요한 영역의 감시가 소홀해지는 단점도 있었다.

또한, 비디오 포커싱 방식의 카메라를 이용하는 경우 팬/틸트시 신(SCENE)이 바뀌기 때문에 피사체 변화로 판단하고 계속 포커스 렌즈가 움직이므로 렌즈가 쉽게 마모되어 그 수명을 단축하는 문제점도 있었다.

또한, 포커스 렌즈의 신뢰성을 위해 수동 포커스 상태로 사용하는 경우가 있는데, 이 경우 피사체 거리가 각기 다른 피사체 영역을 감시하면 포커싱이 이루어지지 않는 영역이 발생한다는 단점도 있었으며, 움직이는 피사체가 검출되어도 이를 무시하고 카메라는 제한된 위치까지 움직이도록 구현되므로 움직이는 피사체를 정확히 감시할 수 없다는 단점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 사용자의 수동 조작에 따라 Pan/Tilt 및 줌(Zoom)을 이용하여 감시영역의 궤적을 설정하고, 그 설정한 궤적을 자동으로 추적하도록 한 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 일반적인 감시 카메라 시스템 블록 구성도,

도 2 는 본 발명이 적용되는 감시 카메라 시스템의 블록 구성도,

도 3 은 본 발명에서 사용자의 감시 궤적 설정 방법을 보여주는 신호 흐름도,

도 4 는 본 발명에 의한 사용자의 감시 궤적 입력에 따른 추적 궤적 설정 방법을 보인 흐름도,

도 5 는 본 발명에 의한 추적 궤적 설정에 따른 궤적 추적 방법을 보인 제어 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6 : 포커스 평가치 검출 7 : 마이크로 콘트롤러

8 : 스위치 입력부 9 : 줌 렌즈 구동부

10 : 포커스 렌즈 구동부 11 : 팬 모터 구동부

12 : 틸트 모터 구동부 13 : 기록계 구동 및 경고신호 출력부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

사용자의 팬/틸트와 줌렌즈 스위치 조작에 따라 사용자가 원하는 위치만큼 팬 모터, 틸트 모터, 줌 모터를 구동시키고, 상기 각각의 모터 구동후 자동 포커스 기능을 수행하여 현재의 팬/틸트 위치 및 줌/포커스 렌즈 위치를 메모리에 기억시킨 후 평가치 데이터를 추출하여 데이터 버퍼에 져장시켜 추적 궤적을 설정하는 추적 궤적 설정과정과;

상기 현재 위치로부터 입력받은 각각의 위치를 비교하여 이동량이 가장 적은 위치를 선택하고, 그 선택한 위치를 시작으로 다음 위치를 산출하여 전체 감시 궤적을 결정하는 감시 궤적 결정과정과;

상기 감시 궤적 결정후 최초 감시 영역으로 이동하여 포커스 평가치를 추출하고 그 추출한 초점 평가치와 기준 초점 평가치를 비교하는 초점 평가치 비교과정과;

상기 초점 평가치와 기준 초점 평가치가 다르면 이상 발생에 대한 경보음을 송출하고 시스템을 자동 포커스 상태로 절환하는 자동 포커스 절환과정과;

상기 자동 포커스 절환상태에서 피사체 추적 시스템을 가동시켜 움직이는 피사지를 자동 추적하는 피사체 추적 과정과;

상기 추적한 피사체가 계속 변하고 있으면 피사체 추적 과정을 유지하고, 상기 피사체에 변화가 없으면 경보음 발생을 중지하고 오토 포커스 및 추적 시스템을 정지한 후 현재의 평가치를 입력받아 기준 버퍼에 저장하는 경보 해제 과정으로 이루어진다.

상기에서 추적 궤적 설정 과정은 사용자에 의해 팬 스위치가 조작되면 팬 모터를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 카메라를 좌, 우로 이동시키는 단계와, 상기 사용자에 의해 틸트 스위치가 조작되면 틸트 모터를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 카메라를 상, 하로 이동시키는 단계와, 사용자에 의해 줌 스위치가 조작되면 줌 모터를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 줌 렌즈를 텔레/와이드로 이동시키는 단계와, 사용자에 의해 다음 설정 스위치가 조작되면 자동 포커스를 구동시키고 현재의 팬/틸트 위치 및 줌/포커스 렌즈 위치를 메모리에 저장하며 초점 평가치를 산출하여 기준 데이터 버퍼에 저장시키는 단계를 실행시켜 추적 궤적을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 현재 위치의 초점 평가치와 미리 메모리에 저장한 이전 초점 평가치가 동일하면 궤적상 설정된 다음 영역의 위치로 이동하여 초점 평가치의 변화 유무를 판단하는 과정을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고, 상기 피사체 추적 과정은 피사체 추적 도중 피사체가 계속 변하고 있으면 피사체 자동 추적 동작을 유지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면 도 2는 본 발명이 적용되는 감시 카메라 시스템의 블록 구성도이다.

여기서, 참조번호 1 내지 12는 전술한 일반적인 감시 카메라 시스템의 구성과 동일한 작용을 하는 요소이며, 참조번호 13은 상기 마이크로 콘트롤러(7)의 제어에 의해 감시 영역의 변화를 기록하거나 경고신호를 출력하는 기록계 구동 및 경고신호 출력부이다.

그리고, 본 발명의 스위치 입력부(8)는 사용자에 의해 감시 영역의 설정이 이루어지도록 별도의 스위치들이 부가적으로 구비된다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명이 적용되는 감시 카메라 시스템을 참조하여 본 발명에 의한 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법을 첨부한 도면 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 스위치 입력부(8)를 통해 추적 궤적 설정 스위치를 눌러 궤적 설정 모드로 전환을 하고, 팬/틸트 및 줌 렌즈 스위치를 사용하여 원하는 감시 영역을 설정한다.

이후 이동 스위치를 눌러 다음 영역을 설정하며, 필요한 영역이 모두 설정될 때까지 상기 조작을 반복한다. 이러한 방법으로 원하는 추적 궤적 영역을 설정하며, 영역 설정이 끝나면 설정 완료 스위치를 눌러 감시 모드로 절환되도록 한다,

한편, 마이크로 콘트롤러(7)는 상기 와 같이 사용자가 영역을 설정하기 위한 스위치 조작을 하면 그에 대응하는 각각의 모터를 제어하고, 해당 영역의 초점 평가치를 산출하여 데이터 버퍼에 저장하게 된다.

즉, 사용자가 팬 스위치를 누르게 되면, 팬 모터 구동부(11)를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 카메라가 좌, 우로 이동되도록 하며, 사용자가 틸트 스위치를 조작하면, 틸트 모터 구동부(12)를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 카메라가 상하로 이동되도록 한다.

또한, 사용자가 줌 스위치를 조작하면, 줌 모터 구동부(9)를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 줌 렌즈가 텔레/와이드로 이동되도록 제어를 하며, 사용자가 다음 설정 스위치를 조작하면 즉시 오토 포커스를 구동시켜 현재의 팬 또는 틸트 위치 및 줌/포커스 렌즈 위치를 기억시키고, 초점 평가치 데이터를 추출하여 기준 데이터 버퍼에 저장시켜 감시 모드에서 피사체의 변화 유무를 판단하기 위한 근거로 활용하게 된다. 이후, 사용자가 설정 완료 스위치를 조작하면 추적 궤적 설정을 위한 알고리즘을 완료하게 된다.

전술한 바와 같은 방법으로, 각각의 위치 및 초점 평가치를 기억시키면, 감시 모드로 진입을 하여 도 5에 도시된 바와 같은 알고리즘에 의해 감시 궤적을 결정하고, 그 감시 궤적을 추적하게 된다.

즉, 현재 위치로부터 입력받은 각 위치(팬 위치, 틸트 위치, 줌 렌즈 위치)를 상호 비교하여 렌즈 및 팬/틸트 이동량이 가장 적은 위치를 선택한다.

그리고 다음 단계로, 상기 선택한 위치를 시작으로 계속적으로 그 위치에서 최단 거리에 있는 다음 위치를 산출하여 이 순서대로 전체 감시 궤적을 결정한다.

이렇게 감시 궤적이 결정되면, 최초 감시 영역으로 이동을 하고, 이 감시 영역에서 초점 평가치를 산출하여 이전에 저장해 놓은 기준 포커스 평가치와 비교한다. 이 비교 결과 현재 위치의 초점 평가치와 이전에 메모리에 저장한 기준 초점 평가치가 동일하면 피사첸의 변화가 없는 것으로 판단을 하고, 상기 결정한 궤적상 설정된 다음 영역으로 위치를 이동하여 지속적으로 감시 동작을 수행하게 된다.

한편, 상기 현재 위치의 초점 평가치와 이전에 메모리에 저장한 초점 평가치가 서로 다른 경우에는 피사체에 변화가 발생된 것으로 판단을 하고, 기록계 구동 및 경고신호 출력부(13)를 구동시켜, 감신 영역의 변화를 기록토록 하며, 동시에 경고음이 발생토록 제어를 한다.

이후 시스템을 자동 포커스 상태로 절환하고, 피사체 추적 시스템을 가동시켜 움직이는 피사체(초점 평가치의 변화로 판단)를 자동 추적한다. 이렇게 움직이는 피사체를 자동으로 추적하는 도중에 피사체의 변화가 없으면, 즉 초점 평가치의 변화가 없으면 상기 구동시킨 기록계 구동 및 경고신호 출력부(13)를 정지시켜 감시 영역 변화의 기록을 중지토록 하며, 동시엔 경고음 송출이 중단되도록 한다.

이후 자동 포커스 시스템 및 추적 시스템을 정지시키고, 현재의 평가치를 입력받아 기준 데이터 버퍼에 저장한 후 시스템을 다시 원래의 이전 위치인 설정된 궤적 영역으로 절환시켜 이전과 같은 궤적 추적 동작을 수행하게 되는 것이다.

이렇게 감시 카메라 시스템을 제어하게 되면, 조명 변화나 환경 변화 등에 능동적으로 대응할 수 있게 된다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 감시가 필요한 각 영역을 간편하게 설정할 수 있고, 각 위치에서 기존 포커스 데이터와 현재 포커스 데이터를 기준으로 피사체 변화를 쉽게 판단할 수 있기 때문에 고속으로 감시가 가능하다는 효과가 있다.

또한, 자동 포커스 상태가 아니더라도 감시 위치의 포커스 점을 기억된 데이터를 이용하여 렌즈의 움직임이 최소인 상태로 이동할 수 있기 때문에 렌즈의 수평연장도 가능하다는 이점이 있다.

그리고, 감시 도중 피사체의 변화가 있는 경우 이를 자동 포커스 상태로 계속 추적하도록 하여 문제가 발생된 영역을 지속적으로 감시토록 할 수 있으며, 피사체의 변화 시 경보를 발생함으로써 도난 등의 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과도 있다.

Claims (7)

1. 사용자의 팬/틸트와 줌렌즈 스위치 조작에 따라 사용자가 원하는 위치 만큼 팬 모터, 틸트 모터, 줌 모터를 구동시키고, 상기 각각의 모터 구동후 자동 포커스 기능을 수행하여 현재의 팬/틸트 위치 및 줌/포커스 렌즈 위치를 메모리에 기억시킨 후 평가치 데이터를 추출하여 데이터 버퍼에 저장시켜 추적 궤적을 설정하는 추적 궤적 설정과정과;

   상기 현재 위치로부터 입력받은 각각의 위치를 비교하여 이동량이 가장 적은 위치를 선택하고, 그 선택한 위치를 시작으로 다음 위치를 산출하여 전체 감시 궤적을 결정하는 감시 궤적 결정과정과;

   상기 감시 궤적 결정 후 최초 감시 영역으로 이동하여 초점 평가치를 추출하고 그 추출한 초점 평가치와 기준 초점 평가치를 비교하는 초점 평가치 비교과정과;

   상기 초점 평가치와 기준 초점 평가치가 다르면 시스템을 자동 포커스 상태로 절환하는 자동 포커스 절환과정과;

   상기 자동 포커스 절환상태에서 피사체 추적 시스템을 가동시켜 움직이는 피사체를 자동 추적하는 피사체 추적 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 추적 궤적 설정 과정은 사용자에 의해 팬 스위치가 조작되면 팬 모터를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 카메라를 좌, 우로 이동시키는 단계와, 상기 사용자에 의해 틸트 스위치가 조작되면 틸트 모터를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 카메라를 상, 하로 이동시키는 단계와, 사용자에 의해 줌 스위치가 조작되면 줌 모터를 구동시켜 사용자가 원하는 위치만큼 줌 렌즈를 텔레/와이드로 이동시키는 단계와, 사용자에 의해 다음 설정 스위치가 조작되면 자동 포커스를 구동시키고 현재의 팬/틸트 위치 및 줌/포커스 렌즈 위치를 메모리에 저장하며 초점 평가치를 산출하여 기준 데이터 버퍼에 저장시키는 단계를 실행시켜 추적 궤적을 설정하는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법.
3. 제 1 항에 있어셔,

   상기 현재 위치의 초점 평가치와 미리 메모리에 저장한 이전 초점 평가치가 동일하면 궤적상 설정된 다음 영역의 위치로 이동하여 초점 평가치의 변화 유무를 판단하는 과정을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 피사체 추적 과정은 피사체 추적 도중 피사체가 계속 변하고 있으면 피사체 자동 추적 동작을 유지하는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   피사체의 변화 유무는 현재 위치의 초점 평가치와 이전에 메모리에 저장한 초점 평가치와 동일성 여부로 판단하는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 초점 평가치와 기준 초점 평가치가 다를 경우 이상 발생에 대한 경보음을 송출하는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 초점 평가치와 기준 초점 평가치의 변화가 없으면 경보음 발생을 중지하고 오토포커스 및 추적 시스템을 정지한 후 현재의 평가치를 입력받아 데이터버퍼에 저장하는 경보 해제 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 시스템의 감시 궤적 설정 및 궤적 추적 방법.

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