KR100922784B1 - Image base fire sensing method and system of crime prevention and disaster prevention applying method thereof - Google Patents

Image base fire sensing method and system of crime prevention and disaster prevention applying method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100922784B1
KR100922784B1 KR1020090014799A KR20090014799A KR100922784B1 KR 100922784 B1 KR100922784 B1 KR 100922784B1 KR 1020090014799 A KR1020090014799 A KR 1020090014799A KR 20090014799 A KR20090014799 A KR 20090014799A KR 100922784 B1 KR100922784 B1 KR 100922784B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fire
roi
pixel
image
fire detection
Prior art date
Application number
KR1020090014799A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한영인
송영기
백원인
송완주
김상준
송준호
최병윤
강원식
주형진
Original Assignee
주식회사 이미지넥스트
(주)금성보안
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이미지넥스트, (주)금성보안 filed Critical 주식회사 이미지넥스트
Priority to KR1020090014799A priority Critical patent/KR100922784B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100922784B1 publication Critical patent/KR100922784B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G08B17/125Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions by using a video camera to detect fire or smoke
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18Status alarms
    • G08B21/182Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/18Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)

Abstract

PURPOSE: An image based fire sensing method, and a crime prevention and disaster prevention system using the same are provided to accurately sense a fire by detecting an optimum candidate region from an image change of a monitoring object. CONSTITUTION: An image based fire sensing method comprises the following steps: a step for receiving an image photographed through an image photographing device(S310); a step for setting an interest region after measuring a pixel change rate of the image according to a time(S330); a step for extracting a property of pixels included in the interest region(S340); a step for comparing the property of the pixels included in the interest region with a fire detecting candidate region; a step for calculating a fire alarm level of the pixels set into the fire detecting candidate region after storing coordinate information of the pixels set into the fire detecting candidate region(S370); and a step for performing a predetermined alarm operation corresponding to the fire alarm level.

Description

영상 기반 화재 감지 방법 및 이를 적용한 방범 및 방재 시스템{IMAGE BASE FIRE SENSING METHOD AND SYSTEM OF CRIME PREVENTION AND DISASTER PREVENTION APPLYING METHOD THEREOF} IMAGE BASE FIRE SENSING METHOD AND SYSTEM OF CRIME PREVENTION AND DISASTER PREVENTION APPLYING METHOD THEREOF}

본 발명은 영상 기반 화재 감지 방법 및 이를 적용한 방범 및 방재 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실시간으로 촬영되는 감시 대상의 영상 변화를 이용하여 화재를 감지하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an image-based fire detection method and a security and disaster prevention system using the same, and more particularly, to a method and system for detecting a fire by using an image change of a monitoring target photographed in real time.

일반적으로 산악 지역이나 건물, 공장 등에서 화재가 발생하였을 때를 대비하여 CCTV 카메라 또는 화재 감지 센서를 이용하여 화재의 초동 진화를 수행하고 있다. 즉, 화재 감지 및 모니터링 시스템은, CCTV 카메라 또는 화재 감지 센서를 통하여 화재가 감지되는 경우 발화지점을 조기에 발견하고 화재 경보를 발하는 방식으로 화재에 대한 초기 대응을 수행하도록 한다. In general, in case of a fire in a mountain area, a building, a factory, etc., the first fire evolution of the fire is performed by using a CCTV camera or a fire detection sensor. That is, the fire detection and monitoring system performs an early response to a fire by detecting a fire point early and generating a fire alarm when a fire is detected through a CCTV camera or a fire detection sensor.

특히, 산악 지역이나 공공 장소와 같이 면적이 넓은 장소에서는 화재 감지 센서를 사용하는데 한계가 있으므로, 감시 카메라와 같이 비디오를 기반으로 하는 감시 및 모니터링 시스템이 상용화가 되고 있다. In particular, since there is a limit to using a fire detection sensor in a large area such as a mountain area or a public place, video-based surveillance and monitoring systems such as surveillance cameras are commercially available.

일반적으로 산불 감시 시스템의 경우, 산 정상에 설치된 감시 카메라가 360 도 회전하며 촬영한 영상을 상황실에 송신하며, 상황실에서는 수신된 촬영 영상을 모니터링 함으로써 산악 지역을 감시한다. 하지만 360도 회전하는 감시 카메라는 1 회전하는데 긴 시간이 소요되므로 산불이 발화된 시점에 대응하여 신속하게 대응을 할 수 없으며, 상황실에서 항상 사람이 촬영된 영상을 모니터링 해야 한다는 점에서 불편함이 있었다. In general, in the case of a forest fire monitoring system, a surveillance camera installed on a mountain top rotates 360 degrees and transmits the captured image to the situation room, and the situation room monitors the mountain area by monitoring the received captured image. However, since the surveillance camera that rotates 360 degrees takes a long time to make one rotation, it cannot be responded quickly to the time when the fire was ignited. .

또한 감시 카메라의 1차 회전 시 촬영된 영상과 2차 회전 시 촬영된 영상을 상호 비교하여, 이상 징후를 자동 감지하는 시스템도 개발되었으나, 자동차와 같은 이동 물체 또는 이동 중인 사람을 화재로 오인하거나 인공 조명, 조명 반사, 그림자를 화재로 인식하는 등의 문제점이 발생하였다. In addition, a system was developed to automatically detect abnormal signs by comparing images taken during the first rotation of the surveillance camera with images taken during the second rotation, but misunderstood a moving object such as a car or a moving person as a fire Problems such as lighting, light reflections, and shadows as fire have occurred.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화재로 오인될 수 있는 노이즈를 제거하고 정확하게 화재를 감지할 수 있도록 하는 영상 기반 화재 감지 방법 및 이를 적용한 방범 및 방재 시스템을 제공하는 것이다. Therefore, the present invention is to provide an image-based fire detection method and a crime prevention and disaster prevention system using the same to remove the noise that can be mistaken as a fire and to accurately detect the fire.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 기반 화재 감지 방법은, 영상 촬영 장치를 통해 촬영된 영상을 수신하는 단계, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량을 시간에 따라 통계적으로 측정하여 관심영역을 설정하는 단계, 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성을 추출하는 단계, 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성으로부터 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판 단하는 단계, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 좌표 정보를 저장하고, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 화재 경보 레벨을 연산하는 단계, 그리고 상기 화재 경보 레벨에 대응하여 미리 지정된 알람 동작을 수행하는 단계를 포함한다. In accordance with an aspect of the present invention, there is provided an image-based fire detection method comprising: receiving an image captured by an image capturing apparatus and statistically measuring a pixel change amount of the photographed image according to time of interest; Setting a value, extracting a property of pixels included in the ROI, determining whether a fire detection candidate area corresponds to the fire detection candidate area from the properties of the pixels included in the ROI, and setting the fire detection candidate area Storing coordinate information of the pixels, calculating a fire alarm level of pixels set as the fire detection candidate region, and performing a predetermined alarm operation corresponding to the fire alarm level.

상기 촬영 영상을 YCbCr 컬러 공간 상의 영상으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include converting the captured image into an image on a YCbCr color space.

상기 관심 영역을 설정하는 단계는, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량에 대해 가우시안 분포를 구하여, 상기 픽셀 변화량이 임계값보다 큰 경우 상기 관심 영역으로 설정할 수 있다. In the setting of the ROI, a Gaussian distribution may be obtained with respect to the pixel change amount of the captured image, and the ROI may be set as the ROI when the pixel change amount is greater than a threshold value.

상기 관심 영역의 특성을 추출하는 단계는, 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀의 색상 특성, 밝기 특성, 주파수 특성, 진폭 특성, 개수 특성, 색상 분포 특성 및 움직임 특성 중에서 적어도 하나의 특성을 추출할 수 있다. The extracting the characteristic of the ROI may extract at least one of a color characteristic, a brightness characteristic, a frequency characteristic, an amplitude characteristic, a number characteristic, a color distribution characteristic, and a motion characteristic of a pixel included in the ROI. .

상기 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 판단할 수 있다. The determining of whether the area corresponds to the fire detection candidate region may be determined using the following equation.

M(x,t) = I(I,t)·I(f,t)·I(α,t)·I(r,t)·I(c,t)·I(m,t)M (x, t) = I (I, t) -I (f, t) -I (α, t) -I (r, t) -I (c, t) -I (m, t)

여기서, M(x,t)는 관심 영역에 포함되는 픽셀이 화재 감지 후보 영역에 해당하는지를 나타내는 함수이고, I(I,t)는 상기 픽셀의 밝기 특성을, I(f,t)는 상기 픽셀의 주파수 특성을, I(α,t)는 상기 픽셀의 진폭 특성을, I(r,t)는 상기 픽셀의 크기 특성을, I(c,t)는 상기 픽셀의 색상 분포 특성을, I(m,t)는 상기 픽셀의 움직임 특성을 나타내는 함수이다. Here, M (x, t) is a function indicating whether a pixel included in a region of interest corresponds to a fire detection candidate region, I (I, t) denotes a brightness characteristic of the pixel, and I (f, t) denotes the pixel. Where I (α, t) is the amplitude characteristic of the pixel, I (r, t) is the size characteristic of the pixel, I (c, t) is the color distribution characteristic of the pixel, and I ( m, t) is a function representing the motion characteristic of the pixel.

상기 화재 경보 레벨을 연산하는 단계는, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀에 대하여 다음의 수학식을 이용하여 연산할 수 있다. The calculating of the fire alarm level may be performed by using the following equation on the pixel set as the fire detection candidate region.

Q(t) = Q(t-1) + v(2M(x,t)-1),Q (t) = Q (t-1) + v (2M (x, t) -1),

여기서, Q(t)는 t시간에서의 화재 경보 레벨을 나타내며, v는 속도 상수를 나타낸다. Where Q (t) represents the fire alarm level at t time, and v represents the speed constant.

상기 화재 경보 레벨에 대응하여 알람 동작을 수행하는 단계는, 상기 화재 경보 레벨(Q(t))이 일정 시간 동안 임계값 이상의 값을 유지하는 경우에 화재 경보 신호를 전달할 수 있다. In the performing of the alarm operation in response to the fire alarm level, the fire alarm signal may be transmitted when the fire alarm level Q (t) maintains a value greater than or equal to a threshold value for a predetermined time.

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 기반 화재 감지 장치는, 영상 촬영 장치를 통해 촬영된 영상을 수신하는 영상 획득부, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량을 시간에 따라 통계적으로 측정하여 관심 영역을 설정하는 관심 영역 결정부, 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성을 추출하는 특성 추출부, 그리고 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성으로부터 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하고, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 화재 경보 레벨을 연산하며, 상기 화재 경보 레벨에 대응하여 미리 지정된 알람 동작을 수행하는 패턴 매칭부를 포함한다. An image-based fire detection apparatus according to another embodiment of the present invention, an image acquisition unit for receiving an image captured by the image capturing apparatus, interested in setting the region of interest by measuring the amount of pixel change of the captured image statistically over time A region determiner, a feature extractor which extracts characteristics of pixels included in the ROI, and a property of a pixel included in the ROI are determined to determine whether they correspond to a fire detection candidate region, and are set as the fire detection candidate region. And a pattern matching unit configured to calculate a fire alarm level of the pixels and to perform a predetermined alarm operation corresponding to the fire alarm level.

상기 영상 촬영 장치는 카메라를 포함하며, 상기 카메라가 회전형 카메라인 경우, 상기 카메라를 상기 화재 감지 후보 영역을 촬영할 수 있도록 고정시키는 중앙 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The image capturing apparatus includes a camera, and when the camera is a rotatable camera, the image capturing apparatus further comprises a central control unit for fixing the camera to capture the fire detection candidate region.

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 기반 화재 감지 시스템은, 카메라를 통 해 영상을 촬영하는 영상 촬영 장치, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량을 시간에 따라 통계적으로 측정하여 관심영역을 설정하며, 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성을 추출하여 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성으로부터 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하고, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 화재 경보 레벨을 연산하는 화재 감지 장치, 그리고 상기 화재 경보 레벨에 대응하여 알람 동작을 수행하는 알람 발생 장치를 포함한다. The image-based fire detection system according to another embodiment of the present invention, an image capturing apparatus for capturing an image through a camera, sets a region of interest by measuring the amount of pixel change of the captured image statistically over time, the region of interest A fire detection device extracting a property of pixels included in the device and determining whether the fire detection candidate area corresponds to a fire detection candidate area from the property of pixels included in the ROI, and calculating a fire alarm level of the pixels set as the fire detection candidate area; And an alarm generating device that performs an alarm operation in response to the fire alarm level.

이와 같이 본 발명에 의하면, 실시간으로 촬영되는 감시 대상의 영상 변화로부터 최적의 후보 영역을 검출하고, 후보 영역의 특성을 지속적으로 추출 및 분석함으로써, 화재로 오인될 수 있는 노이즈를 제거하고 화재 감지의 오작동률을 줄일 수 있어 정확하게 화재를 감지할 수 있다. As described above, according to the present invention, the optimum candidate region is detected from the image change of the monitoring target photographed in real time, and the characteristics of the candidate region are continuously extracted and analyzed to remove noise that may be mistaken as a fire, The malfunction rate can be reduced, so the fire can be detected accurately.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화재 감지 시스템은 영상 촬영 장치(100), 화재 감지 장치(200) 및 알람 발생 장치(300)를 포함할 수 있다. 1 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a fire detection system according to an exemplary embodiment of the present invention may include an image photographing apparatus 100, a fire detecting apparatus 200, and an alarm generating apparatus 300.

영상 촬영 장치(100)는 산악 지대 또는 공공 장소 등 감시 대상 지역의 화재 감지를 위해, 감시 대상 지역의 주요 요소 또는 광범위한 영상 취득이 가능한 위치에 개별적으로 구비된다. 영상 촬영 장치(100)는 하나 이상의 카메라, DVR, CCTV 등의 동영상 또는 정지 영상을 촬상할 수 있는 장치로 이루어져 있으며, 기존에 설치되어 있는 방범 목적의 영상 촬영 장치도 이용할 수 있다. The image capturing apparatus 100 is individually provided at a position capable of acquiring a wide range of images or a main element of the surveillance region for monitoring a fire in a surveillance region such as a mountainous area or a public place. The image capturing apparatus 100 includes a device capable of capturing a moving image or a still image of one or more cameras, DVRs, CCTVs, and the like, and may also use an existing image capturing apparatus for security purposes.

특히 카메라는 팬/틸트 회전형 카메라, 돔 카메라, 적외선 카메라, 고정형 카메라, UTP 카메라 등을 포함할 수 있다. 즉, 카메라는 회전형 및 고정형 모두에 적용할 수 있으며, 줌-인(Zoom-in) 및 줌-아웃(Zoom-out) 기능, 주야간 변환 기능 등을 구비하면 더욱 바람직하다. In particular, the camera may include a pan / tilt rotating camera, a dome camera, an infrared camera, a fixed camera, a UTP camera, or the like. That is, the camera can be applied to both the rotating type and the fixed type, and it is more preferable to include a zoom-in and zoom-out function, a day / night conversion function, and the like.

화재 감지 장치(200)는 영상 촬영 장치(100)로부터 수신된 촬영 영상을 분석하여 배경이 되는 부분과 움직임이 있는 부분으로 구분한다. 그리고, 움직임이 있는 부분 중에서 화재, 화염, 연기의 관심 영역을 추출하며, 시간에 따른 관심 영역 영상의 변화를 분석하여 화재를 감지하도록 한다. The fire detection apparatus 200 analyzes the captured image received from the image capturing apparatus 100 and divides the image into a part that becomes a background and a part that has a motion. Then, the ROI is extracted from the moving parts, and the fire, flame, and smoke region of interest are extracted, and the fire is detected by analyzing the change of the ROI image over time.

알람 발생 장치(300)는 화재 감지 장치(200)로부터 화재 감지 신호가 입력되면 디스플레이 장치, 알람 경보 장치, SMS 문자 통보 시스템, 자동 팝 업 시스템 등을 통하여 담당자에게 화재 정보를 알려준다. When the fire detection signal is input from the fire detection device 200, the alarm generating device 300 notifies the fire information to the person in charge through a display device, an alarm alarm device, an SMS text notification system, an automatic pop-up system, and the like.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화재 감지 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 따르면 화재 감지 장치(200)는 영상 획득부(210), 관심 영역 결정부(220), 특성 추출부(230) 및 패턴 매칭부(240)를 포함한다. 2 is a view showing the configuration of a fire detection apparatus according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 2, the fire detection apparatus 200 includes an image acquirer 210, an ROI determiner 220, a feature extractor 230, and a pattern matcher 240.

영상 획득부(210)는 영상 촬영 장치(100)를 통해 촬영된 영상을 수신하고 RGB 형태의 촬영 영상을 YCbCr 형태의 영상으로 변환시킨다. The image acquisition unit 210 receives an image photographed by the image capturing apparatus 100 and converts the captured image of the RGB form into an image of the YCbCr form.

관심 영역 결정부(220)는 촬영 영상의 색상 성분과 시간에 따른 대상 물체의 움직임 변화량을 통계적으로 측정함으로써, 화재로 추정될 수 있는 관심 영역(ROI, Region of Interest)을 검출한다. 여기서, 화재는 연기 및 화염을 포함하며, 연기 및 화염에 대하여 각각의 특성에 맞게 서로 다른 알고리즘을 적용한다. The region of interest determiner 220 detects a region of interest (ROI) that may be estimated as a fire by statistically measuring a color component of the photographed image and a change amount of movement of the target object over time. Here, fire includes smoke and flame, and different algorithms are applied to smoke and flame according to their characteristics.

특성 추출부(230)는 시간 변화에 대한 관심 영역의 밝기, 크기, 색상, 움직임, 모양 등이 변화 특성을 추출함으로써 관심 영역에 포함되는 노이즈를 제거하고, 더욱 정확하게 연기 및 화염을 검출하도록 한다. The feature extractor 230 removes the noise included in the ROI by extracting the change characteristics of the brightness, the size, the color, the movement, the shape, and the like of the ROI with respect to the time change, and more accurately detects the smoke and the flame.

패턴 매칭부(240)는 특성 추출부(230)로부터 추출된 관심 영역에 대한 특성 함수를 통하여 화재 감지 후보 영역에 해당하는지를 판단한다. 또한 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 화재 경보 레벨을 연산하여 화재로 판단되면 알람 발생 장치(300)로 통보한다. 여기서, 패턴 매칭부(240)는 특성 함수에 의해 촬영 영상이 화재로 판단되는 기간에 따라 화재 경보의 종류를 초기 경보, 주의 경보, 긴급 경보 등으로 다르게 설정할 수 있다. The pattern matching unit 240 determines whether it corresponds to a fire detection candidate region through a feature function of the ROI extracted from the feature extractor 230. In addition, when the fire alarm level of the pixels set as the fire detection candidate region is calculated and determined to be fire, the alarm generating device 300 is notified. Here, the pattern matching unit 240 may differently set the type of fire alarm to an initial alarm, a caution alarm, an emergency alarm, or the like according to a period during which the captured image is determined to be a fire by the characteristic function.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 화재 감지 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 화재 감지 방법을 나타내는 순서도이다. Hereinafter, a fire detection method of a fire detection system according to an embodiment of the present invention will be described. 3 is a flowchart illustrating a fire detection method of a fire detection system according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저 산악 지대 또는 공공 장소 등 감시 대상 지역을 영상 촬영 장치(100)가 촬영하면, 촬영 영상은 화재 감지 장치(200)로 입력된다(S310). 여기서, 영상 촬영 장치(100)에 의해 촬영된 영상은 RGB 컬러 공간(color space) 상의 영상으로서, 카메라를 통해 촬영된 영상은 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 구성된 픽셀의 조 합으로 표현되며, 각 컬러 픽셀은 서로 다른 파장에 작용하는 인간의 눈에 의해 재 표현된다. 각 컬러 픽셀은 이산 레벨로 양자화되고, 일반적으로 256(8 bit per color plane) 레벨을 갖는다. 예를 들면 흰색의 경우 (R, G, B)는 (255, 255, 255)로 표현되고, 검정색의 경우 (R, G, B)는 (0, 0, 0)으로 표현된다. 영상 평면을 구성하는 각각의 픽셀들은 격자 형태로 이루어져 공간상의 좌표(x, y)로 나타낼 수 있으며, 공간 위치(x, y)에 위치하는 픽셀들의 색상 정보는 (R(x, y), G(x, y), B(x, y))로 표시할 수 있다. First, when the image capturing apparatus 100 captures a surveillance target region such as a mountainous region or a public place, the captured image is input to the fire detection apparatus 200 (S310). Here, the image captured by the image capturing apparatus 100 is an image on an RGB color space, and the image captured by the camera is a pixel composed of red (R), green (G), and blue (B). Expressed as a combination, each color pixel is represented again by the human eye acting on a different wavelength. Each color pixel is quantized to discrete levels and generally has 256 (8 bit per color plane) levels. For example, in the case of white (R, G, B) is represented by (255, 255, 255), in the case of black (R, G, B) is represented by (0, 0, 0). Each pixel constituting the image plane has a grid shape and can be represented by spatial coordinates (x, y), and color information of pixels located at spatial positions (x, y) is (R (x, y), G (x, y), B (x, y)).

그러나, RGB 컬러 공간은 색상 신호를 나타내는데 용이하지만, 밝기 변화에 민감하여 영상의 밝기가 변하면 연기 또는 화염 픽셀의 분류 규칙에 잘 적용되지 않는 문제점이 있다. However, although the RGB color space is easy to represent a color signal, there is a problem that it is not applied to the classification rule of smoke or flame pixels when the brightness of the image is changed because it is sensitive to the change in brightness.

따라서 영상 획득부(210)는 RGB 컬러 공간 상의 촬영 영상을 밝기와 색상이 잘 구분되는 YCbCr 컬러 공간으로 변환시키도록 한다(S320). 본 발명의 실시예에 따르면 RGB 컬러 공간을 선형 변환시킨 YCbCr 컬러 공간을 이용하여 연기 및 화염 컬러 모델을 설정한다. Therefore, the image acquisition unit 210 converts the captured image on the RGB color space into the YCbCr color space where brightness and color are well distinguished (S320). According to an embodiment of the present invention, the smoke and flame color models are set using the YCbCr color space in which the RGB color space is linearly converted.

아래의 수학식 1은 RGB 컬러 공간을 YCbCr 컬러 공간으로 선형 변환시키는 것을 나타낸 것이다. Equation 1 below shows the linear conversion of the RGB color space to the YCbCr color space.

Figure 112009010985501-pat00001
Figure 112009010985501-pat00001

수학식 1에서 Y는 휘도, Cb는 청색의 색차 신호 성분(Chrominance Blue), Cr은 빨간색의 색차 신호 성분(Chrominance Red)을 나타내며, Y값의 범위는 [16,235]이고, Cb와 Cr의 범위는 [16,240]이다. In Equation 1, Y is luminance, Cb is blue color difference signal component (Chrominance Blue), and Cr is red color difference signal component (Chrominance Red). The range of Y value is [16,235], and the range of Cb and Cr is [16,240].

관심 영역 결정부(220)는 YCbCr 컬러 공간으로 변환된 촬영 영상의 픽셀 변화량을 시간에 따라 통계적으로 측정하여 관심 영역을 설정한다(S330). 즉, 관심 영역 결정부(220)는 시간의 흐름에 따른 촬영 영상의 픽셀 변화량을 측정하여 배경이 되는 부분과 움직임이 있는 부분을 구별하여 움직임이 있는 부분을 관심 영역(ROI, Region of Interest)으로 설정한다. 여기서, 관심 영역 결정부(220)는 일정 시간 동안 촬영 영상에 포함되는 픽셀들에 대해 반복적으로 복수의 가우시안 분포를 산출하여, 픽셀 값의 변화량이 상대적으로 큰 활동 픽셀(active pixels)을 관심 영역으로 설정할 수 있다. The ROI determiner 220 sets the ROI by statistically measuring the amount of pixel change of the captured image converted into the YCbCr color space over time (S330). That is, the ROI determiner 220 measures the amount of pixel change in the photographed image over time to distinguish between the background and the moving part, thereby moving the moving part into a region of interest (ROI). Set it. Here, the ROI determiner 220 repeatedly calculates a plurality of Gaussian distributions for pixels included in the captured image for a predetermined time, so that active pixels having a relatively large variation in pixel values are selected as the ROI. Can be set.

일반적으로 화염은 방출되는 빛의 강도가 증가하고 감소함에 따라 흔들거리는 속성을 가지며, 이와 같은 속성은 촬영 영상에서 밝기의 증가와 감소로 나타난다. 통상적으로 화염의 흔들림 주기는 1-10 Hz 정도이다. 연기의 경우 발화 지점으로부터 생성된 연기는 대류에 의해 깔대기 모양으로 확산하고 연기량에 의해 영역이 증가하거나 감소하는 속성을 가지며, 통상적으로 연기의 흔들림 주기는 2-5 Hz 정도이다.In general, the flame has a flickering property as the intensity of the emitted light increases and decreases, and this property appears as the increase and decrease of brightness in the captured image. Typically, the flame swing cycle is about 1-10 Hz. In the case of the smoke, the smoke generated from the ignition point has a property of spreading in a funnel shape by convection and the area is increased or decreased by the amount of smoke, and typically the fluctuation period of the smoke is about 2-5 Hz.

이와 같은 화염과 연기의 움직임 특성을 이용하여, 관심 영역 결정부(220)는 움직임 주기(Hz)가 화염과 연기의 움직임 주기(Hz)에 해당하는 물체를 검출하여, 관심 영역으로 설정한다. 관심 영역 결정부(220)는 통계적인 움직임 추정을 위하 여 촬영 영상에 포함되는 픽셀들의 가우시안 분포를 산출하며, 보다 정확한 산출을 위하여 반복적 기법의 EM(Expectation Maximization) 알고리즘을 적용하는 가우시안 혼합 모델(GMM, Gaussian Mixture Model)을 이용할 수 있다. 가우시안 혼합 모델(GMM)은 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있으며 수학식 2에서는 연기로 추정되는 관심 영역에 대한 가우시안 혼합 모델(GMM)을 나타낸 것이다. By using the motion characteristics of the flame and the smoke, the ROI-determining unit 220 detects an object whose movement period Hz corresponds to the movement period Hz of the flame and the smoke and sets it as the ROI. The region of interest determiner 220 calculates a Gaussian distribution of the pixels included in the captured image for statistical motion estimation, and applies a Gaussian mixture model (EMM) of an iterative technique to calculate the Gaussian distribution. Gaussian Mixture Model can be used. The Gaussian mixture model (GMM) may be expressed as Equation 2 below, and Equation 2 illustrates a Gaussian mixture model (GMM) for a region of interest estimated to be smoke.

Figure 112009010985501-pat00002
Figure 112009010985501-pat00003
,
Figure 112009010985501-pat00002
Figure 112009010985501-pat00003
,

여기서 p는 기대함수이고 M은 가우시안 혼합 모델의 개수이고, πm는 혼합 계수를 나타낸다. Where p is the expected function, M is the number of Gaussian mixture models, and π m represents the mixing coefficient.

한편, 관심 영역(ROI)에는 연기 및 화염뿐만 아니라 연기 또는 화염과 유사한 색상을 가지는 자동차, 유사한 색상의 옷을 입은 사람, 유사한 색상의 털을 가진 동물 등의 노이즈(noise)도 포함될 수 있다. 따라서, 특성 추출부(230)는 관심 영역에 포함되는 노이즈를 제거하고, 더욱 정확하게 연기 및 화염을 감지하기 위하여, 일정 시간 동안 이전 프레임의 촬영 영상과 비교하여 관심 영역에 포함되는 픽셀의 밝기, 크기, 색상, 움직임, 모양 등이 변화하는 특성을 추출한다(S340). On the other hand, the ROI may include not only smoke and flames, but also noises such as automobiles having a color similar to smoke or flame, people dressed in similar colors, and animals having similar hairs. Accordingly, the feature extractor 230 removes noise included in the ROI and more accurately detects smoke and flames, and compares the brightness and size of the pixel included in the ROI for a predetermined time period with respect to the captured image of the previous frame. In operation S340, the color, movement, shape, and the like are changed.

화재는 연기 및 화염을 포함하며, 연기 및 화염의 여러 가지 특성 중에서 가장 식별력이 높은 것이 색상이므로, 이하에서는 연기 및 화염의 색상 특성에 대하여 설명한다. The fire includes smoke and flame, and the color of smoke and flame is the most distinguishable among the various characteristics of smoke and flame, so the color characteristics of smoke and flame will be described below.

먼저 연기의 색상 특성에 대하여 설명하면, 대부분의 연기가 포함하고 있는 색상인 회색 계열의 색상은 YCbCr 컬러 공간에서 Cb 성분과 Cr 성분이 각각 128로 변환된다. 이와 같은 연기의 색상 특성을 이용하여 생성된 다음의 수학식 3을 이용하여, 특성 추출부(230)는 해당 픽셀이 연기로 추정될 수 있는지를 검출할 수 있다. First, the color characteristics of the smoke will be described. In the gray color, which is the color that most smoke includes, the Cb and Cr components are converted to 128 in the YCbCr color space, respectively. Using the following Equation 3 generated using the color characteristics of the smoke, the feature extractor 230 may detect whether the corresponding pixel can be estimated as smoke.

Figure 112009010985501-pat00004
Figure 112009010985501-pat00004

여기서, S(x, y)는 해당 픽셀(x, y)의 연기(Smoke) 색상 특성 함수이며, ε는 비교 상수로서 ε의 범위는 통상적으로 회색 영역에 해당되는 20이하의 값이다. 수학식 3에서 |Cb(x, y)-128| 값과 |Cr(x, y)-128| 값이 모두 ε값보다 작으면 S(x, y)는 1이 된다. 수학식 3에서 S(x, y)가 1이면 해당 픽셀(x, y)은 연기의 색상과 유사한 것으로 추정되고, S(x, y)가 0이면 해당 픽셀(x, y)은 연기의 색상과 유사하지 않은 것으로 추정된다. Here, S (x, y) is a smoke color characteristic function of the corresponding pixel (x, y), ε is a comparison constant, and the range of ε is typically 20 or less corresponding to a gray area. In Equation 3, | Cb (x, y) -128 | Value and | Cr (x, y) -128 | If all the values are smaller than ε, S (x, y) is 1. In Equation 3, if S (x, y) is 1, the corresponding pixel (x, y) is estimated to be similar to the color of smoke. If S (x, y) is 0, the corresponding pixel (x, y) is the color of smoke. It is assumed that it is not similar to.

다음으로 화염의 색상 특성에 대하여 설명하기로 한다. 먼저 촬영 영상에서 YCbCr 각 성분에 대한 평균값(Ymean, Cbmean, Crmean)은 다음의 수학식4와 같이 정의할 수 있다. Next, the color characteristics of the flame will be described. First, the average value (Y mean , Cb mean , Cr mean ) for each YCbCr component in the captured image may be defined as in Equation 4 below.

Figure 112009010985501-pat00005
Figure 112009010985501-pat00005

여기서, (xi, yi)는 촬영 영상의 픽셀 좌표이고, K는 촬영 영상의 전체 픽셀 개수이다. Here, (x i , y i ) is the pixel coordinate of the captured image, and K is the total number of pixels of the captured image.

일반적으로 화염은 RGB 컬러 공간에서 빨간색과 노란색 위주로 나타나는 특성을 가지며, 화염이 발생한 영역의 R값이 촬영된 전체 화면 영역의 R 평균값(Rmean)보다 큰 특성을 가진다. 이와 같은 관계를 아래의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. In general, the flame has a characteristic of being mainly red and yellow in the RGB color space, and the R value of the flame-generating region is larger than the R mean value of the entire screen region in which the flame is generated. Such a relationship may be expressed as in Equation 5 below.

Figure 112009010985501-pat00006
Figure 112009010985501-pat00006

Figure 112009010985501-pat00007
Figure 112009010985501-pat00007

수학식 5와 같은 RGB 컬러 공간에서의 특성을 YCbCr 컬러 공간으로 변환하면 다음의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. When the characteristic in the RGB color space as shown in Equation 5 is converted into the YCbCr color space, it can be expressed as shown in Equation 6 below.

Figure 112009010985501-pat00008
Figure 112009010985501-pat00008

수학식 6에 나타낸 것과 같이, 화염의 밝기 성분(Y)는 Cb 성분보다 큰 값을 가지며, Cr 성분은 Cb 성분보다 큰 값을 가진다. 또한 화염 영역은 일반적으로 영상에서 가장 밝은 영역을 포함하므로 Y 성분은 Y 성분의 평균값(Ymean)보다 큰 값을 가지는 반면, Cb 성분은 Cb 성분의 평균값(Cbmean)보다 작은 값을 나타내고, Cr 성분은 Cr 성분의 평균값(Crmean)보다 큰 값을 나타낸다. 이와 같은 화염 영역에 대한 경험적 컬러 분포를 고찰하여 다음과 같은 수학식 7을 얻을 수 있다. As shown in Equation 6, the brightness component Y of the flame has a larger value than the Cb component, and the Cr component has a larger value than the Cb component. In addition, since the flame region generally includes the brightest region in the image, the Y component has a value larger than the average value of the Y component (Y mean ), while the Cb component has a value smaller than the average value of the Cb component (Cb mean ). The component represents a value larger than the mean value Cr average of the Cr component. The following equation (7) can be obtained by considering the empirical color distribution of the flame region.

Figure 112009010985501-pat00009
Figure 112009010985501-pat00009

여기서, F(x, y)는 해당 픽셀(x, y)의 화염(Flame) 색상 특성 함수이며, 수학식 7에서 F(x, y)가 1이면 해당 픽셀(x, y)은 화염의 색상과 유사한 것으로 추정되고, F(x, y)가 0이면 해당 픽셀(x, y)은 화염의 색상과 유사하지 않은 것으로 추정된다. Here, F (x, y) is a flame color characteristic function of the corresponding pixel (x, y). If F (x, y) is 1 in Equation 7, the corresponding pixel (x, y) is the color of the flame. If F (x, y) is 0, then the pixel (x, y) is assumed to be not similar to the color of the flame.

한편 화염에 해당하는 픽셀의 경우 Cb 성분과 Cr 성분의 색상 차이 값은 매우 크므로, 이를 수식화하면 다음의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다. On the other hand, in the case of the pixel corresponding to the flame, the color difference between the Cb component and the Cr component is very large.

Figure 112009010985501-pat00010
Figure 112009010985501-pat00010

여기서 τ는 비교 상수로서 경험치에 의하여 정의될 수 있다. Τ may be defined by the empirical value as a comparison constant.

이와 같이 특성 추출부(230)는 수학식 7 및 수학식 8을 이용하여 관심 영역 중에서 연기 및 화염으로 추정되는 후보 영역을 검출할 수 있다. As such, the feature extractor 230 may detect candidate regions estimated to be smoke and flame from the ROI by using Equations 7 and 8.

특성 추출부(230)는 화재의 색상 특성뿐만 아니라 밝기, 크기, 움직임, 모양 특성 등을 이용하여 관심 영역에 포함되는 픽셀로부터 노이즈를 제거할 수 있는바, 이하에서는 화재의 다른 특성들에 대하여 설명한다. The feature extractor 230 may remove noise from pixels included in the region of interest by using not only the color characteristics of the fire but also brightness, size, movement, and shape characteristics. Hereinafter, other characteristics of the fire will be described. do.

먼저, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)이 연기 또는 화재의 밝기 특성에 부합하는지를 판단하기 위하여, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)에 대한 밝기 값 IROI(t)을 구한다. 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)에 대한 밝기 값 IROI(t)는 다음의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다. First, the pixels contained in the region of interest (ROI) (Ω ROI) the smoke or to the fire to determine if consistent with the brightness properties, the brightness value for the pixel (Ω ROI) included in the region of interest (ROI) I ROI (t ) The brightness value I ROI (t) for the pixel Ω ROI included in the ROI may be expressed by Equation 9 below.

Figure 112009010985501-pat00011
Figure 112009010985501-pat00011

IROI(t)의 주파수 fROI(t)와, IROI(t)의 진폭 αROI(t)는 t 시간 동안의 밝기 값 IROI(t)의 변화량을 분석하여 추정하도록 한다. ROI amplitude α (t) of the ROI I (t) the frequency f ROI (t) and, ROI I (t) is to estimate the amount of change in the brightness value I by analyzing ROI (t) over the time t.

다음으로 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)이 연기 또는 화재의 크기 특성에 부합하는지를 판단하기 위하여, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)의 개수 rROI(t)을 구한다. 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)의 개수 rROI(t)는 수학식 10과 같이 ΩROI의 크기로 정의할 수 있다. Next, a pixel (Ω ROI) the smoke or to the fire to determine if consistent with the size characteristics, number of pixels r ROI (t) of (Ω ROI) included in the region of interest (ROI) included in the region of interest (ROI) Obtain The number r ROI (t) of the pixels Ω ROI included in the ROI may be defined as a size of Ω ROI as shown in Equation 10.

Figure 112009010985501-pat00012
Figure 112009010985501-pat00012

다음으로 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)이 연기 또는 화재의 색상 분포 특성에 부합하는지를 판단하기 위하여, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)의 색상 분포 특성 cROI(t)를 구한다. 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)의 색상 분포 특성 cROI(t)는 수학식 11과 같이 색상 분포 구간 ΩC에 속하는 픽셀 ΩROI의 개수에 대하여 관심 영역에 포함되는 픽셀 개수 ρ(t)로 나눈 비율 값으로 정의한다. Next, the pixel (Ω ROI) color distribution characteristics of the pixel (Ω ROI) included in the, region of interest (ROI) in order to determine if consistent with the color distribution characteristics of the smoke or fire contained in the region of interest (ROI) c ROI ( t) Color distribution characteristic of the pixel Ω ROI included in the ROI c ROI (t) is the number of pixels included in the ROI with respect to the number of pixels Ω ROI belonging to the color distribution interval Ω C as shown in Equation 11 ρ. Defined by the ratio value divided by (t).

Figure 112009010985501-pat00013
Figure 112009010985501-pat00013

여기서, ρ(t)는 연기(smoke)와 화염(flame)에 대해 다음의 수학식 12와 같 이 정의할 수 있다. Here, ρ (t) can be defined as in the following equation for the smoke (smoke) and flame (flame).

Figure 112009010985501-pat00014
Figure 112009010985501-pat00014

색상 분포 구간 ΩC는 연기와 화염에 대해 각각 다르게 적용된다. 화염 색상 구간은 저화질 카메라 또는 카메라 색상 수차의 오차 범위에 효과적으로 대응하기 위하여 빨간색 계열 성분 주위로 비교적 넓게 위치되고, 연기 색상 구간은 전반적인 색상 구간에서 회색 계열의 범위로 설정된다. 따라서, 촬영 영상에서 특정 색상 픽셀이 특정 구간에 몰려있는지, 넓은 범위로 퍼져 있는지에 따라서 화염 또는 연기의 추정이 결정될 수 있다. The color distribution interval Ω C applies differently to smoke and flame. The flame color gamut is relatively wide around the red color component to effectively cope with the error range of the low quality camera or camera color aberration, and the smoke color color range is set to the gray color range in the overall color gamut. Therefore, the estimation of flame or smoke may be determined according to whether a particular color pixel is concentrated in a specific section or spread in a wide range in the captured image.

다음으로 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)이 연기 또는 화재의 움직임 분포 특성에 부합하는지를 판단하기 위하여, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)의 움직임 분포 특성 mROI(t)를 구한다. 일정 시간 동안 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)의 움직임 특성 mROI(t)은 다음의 수학식 13과 같이 정의된다. In order to determine if the next line with pixels (Ω ROI) motion distribution characteristics of the smoke or fire contained in the region of interest (ROI), the motion distribution characteristics of the pixel (Ω ROI) included in the region of interest (ROI) m ROI ( t) The movement characteristic m ROI (t) of the pixel Ω ROI included in the ROI for a predetermined time is defined as in Equation 13 below.

Figure 112009010985501-pat00015
Figure 112009010985501-pat00015

수학식 13에 나타낸 바와 같이, 활동 픽셀 ΩROI 영역의 움직임 특성 mROI(t) 은 중심 위치, 거리 표준 편차, 속도에 대한 함수로 나타낼 수 있다. 즉, cmROI(t)은 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)들의 중심 위치이고, dmROI(t)은 중심 위치 cmROI(t)로부터 떨어져 있는 거리의 표준 편차를 나타내며, smROI(t)은 중심 위치의 이동 속도를 나타낸다. As shown in Equation 13, the motion characteristic m ROI (t) of the active pixel Ω ROI region may be expressed as a function of the center position, the distance standard deviation, and the velocity. That is, cm ROI (t) is the center position of the pixels Ω ROI included in the ROI , and dm ROI (t) represents the standard deviation of the distance away from the center position cm ROI (t), sm ROI (t) represents the moving speed of the center position.

일반적으로 연기의 경우 발화점은 일정 위치에 거의 유지되면서 주변부가 멀리 퍼져나가는 형태를 갖는 반면, 구름의 경우에는 구름 자체가 전체적으로 이동하는 형태를 가지므로, 수학식 13와 같은 함수를 이용하면 연기와 구름을 용이하게 구분할 수 있다. 따라서, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)들의 중심 위치가 이동하는 속도 및 거리를 산출함으로써 연기 또는 화염에 해당하는지를 판단할 수 있다. In general, in the case of smoke, the ignition point has a form in which the periphery spreads far away while being almost maintained at a certain position, whereas in the case of clouds, the cloud itself moves in its entirety. Can be easily distinguished. Therefore, by calculating the speed and distance at which the center positions of the pixels Ω ROI included in the region of interest ROI are moved, it may be determined whether they correspond to smoke or flame.

그밖에, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)이 연기 또는 화재의 모양 특성에 부합하는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 화염과 자동차의 헤드라이트의 경우에는 둘 다 유사한 반경을 지니고 있고 붉은 색 계통의 색상을 가진다. 그러나 헤드라이트의 경우에는 반경이 일정한 원모양을 가지는 반면, 화염의 경우에는 반경이 일정하게 유지되지 않고 반경이 불규칙하다. 따라서 유사한 모양의 화염과 자동차 헤드라이트의 경우라 하더라도 원주 길이는 화염의 경우가 훨씬 더 크게 된다. 따라서, 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)들의 모양 변화에 따라서 연기 또는 화염에 해당하는지를 판단할 수 있다. In addition, it may be determined whether the pixel Ω ROI included in the ROI corresponds to a shape characteristic of smoke or fire. For example, in the case of flames and car headlights, both have a similar radius and have a reddish hue. In the case of headlights, however, the radius is constant, whereas in the case of flames, the radius is not constant and the radius is irregular. Thus, even in the case of similarly shaped flames and automotive headlights, the circumferential length is much larger for flames. Accordingly, it may be determined whether the smoke or the flame corresponds to the shape change of the pixels Ω ROI included in the ROI .

이와 같이 특성 추출부(230)는 관심 영역의 밝기, 크기, 색상, 움직임, 모양 등의 시간에 따른 변화 특성을 추출하고, 패턴 매칭부(240)가 특성 추출부(230)로부터 추출된 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)들의 특성 함수를 통하여 화재 감지 후보 영역 해당 여부를 판단할 수 있도록 한다. As such, the feature extractor 230 extracts a change characteristic over time such as brightness, size, color, motion, and shape of the ROI, and the pattern matching unit 240 extracts the ROI extracted from the feature extractor 230. It is possible to determine whether a fire detection candidate region is applicable through a characteristic function of the pixels Ω ROI included in the ROI .

패턴 매칭부(240)는 앞에서 설명한 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)들의 특성 함수인 밝기 특성(IROI(t)), 주파수 특성(fROI(t)), 진폭 특성(αROI(t)), 크기 특성(rROI(t)), 색상 분포 특성(cROI(t)), 움직임 특성(mROI(t))에 대하여 각각 수학식 14에 대입한다. The pattern matching unit 240 may include a brightness characteristic I ROI (t), a frequency characteristic f ROI (t), and an amplitude characteristic α as a characteristic function of the pixels Ω ROI included in the ROI described above. ROI (t)), size characteristic (r ROI (t)), color distribution characteristic (c ROI (t)), and movement characteristic (m ROI (t)) are substituted into Equation 14, respectively.

Figure 112009010985501-pat00016
Figure 112009010985501-pat00016

여기서, xROI(t)는 각각 밝기 특성(IROI(t)), 주파수 특성(fROI(t)), 진폭 특성(αROI(t)), 크기 특성(rROI(t)), 색상 분포 특성(cROI(t)), 움직임 특성(mROI(t))을 나타내며, μlow(t)와 μhigh(t)는 각 특성값들이 화재에 포함되는지를 판단하기 위한 경험적으로 얻어진 임계값이다. 또한 I(x, t)는 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)들의 각 특성이 화재에 해당되는지를 나타내는 함수로서, 수학식 14에서 I(x, t)가 1이면 해당 픽셀(ΩROI)은 화재의 특성과 유사한 것으로 추정되고, I(x, t)가 0이면 해당 픽셀(ΩROI)은 화재의 특성과 유사하지 않은 것으로 추정된다. Where x ROI (t) is the brightness characteristic (I ROI (t)), the frequency characteristic (f ROI (t)), the amplitude characteristic (α ROI (t)), the magnitude characteristic (r ROI (t)), and the color, respectively. Distribution characteristics (c ROI (t)), movement characteristics (m ROI (t)), and μ low (t) and μ high (t) are empirically obtained thresholds for determining whether each characteristic value is included in a fire. Value. In addition, I (x, t) is a function indicating whether each characteristic of the pixels Ω ROI included in the ROI corresponds to a fire. When I (x, t) is 1 in Equation 14, the corresponding pixel ( Ω ROI ) is estimated to be similar to the characteristics of the fire, and if I (x, t) is 0, the corresponding pixel Ω ROI is not assumed to be similar to the characteristics of the fire.

수학식 14에 나타낸 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)들의 각 특성을 통합하여 하나의 식으로 나타내면 수학식 15와 같다. When the characteristics of the pixels Ω ROI included in the ROI shown in Equation 14 are combined and represented as one equation, Equation 15 is obtained.

M(x,t) = I(I,t)·I(f,t)·I(α,t)·I(r,t)·I(c,t)·I(m,t)M (x, t) = I (I, t) -I (f, t) -I (α, t) -I (r, t) -I (c, t) -I (m, t)

여기서, M(x,t)는 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)이 화재에 해당하는지를 나타내는 화재 감지 함수이고, I(I,t)는 픽셀(ΩROI)의 밝기 특성을, I(f,t)는 픽셀(ΩROI)의 주파수 특성을, I(α,t)는 픽셀(ΩROI)의 진폭 특성을, I(r,t)는 픽셀(ΩROI)의 크기 특성을, I(c,t)는 픽셀(ΩROI)의 색상 분포 특성을, I(m,t)는 픽셀(ΩROI)의 움직임 특성을 나타내는 함수이다. Here, M (x, t) is a fire detection function indicating whether a pixel Ω ROI included in the ROI corresponds to a fire, and I (I, t) represents a brightness characteristic of the pixel Ω ROI . I (f, t) is the frequency characteristic of pixel Ω ROI , I (α, t) is the amplitude characteristic of pixel Ω ROI , and I (r, t) is the magnitude characteristic of pixel Ω ROI . , I (c, t) is a function indicating the color distribution characteristic of the pixel Ω ROI , and I (m, t) is a motion characteristic of the pixel Ω ROI .

수학식 15에 나타낸 바와 같이, 수학식 14에서 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)에 대한 특성 함수(I(x,t))들 중에서 1개라도 0의 값을 가지게 되면, M(x,t)는 0의 값을 가지게 된다. 반면 수학식 14에서 밝기 특성(I(I,t)), 주파수 특성(I(f,t)), 진폭 특성(I(α,t)), 크기 특성(I(r,t)), 색상 분포 특성(I(c,t)), 움직임 특성(I(m,t))의 값이 모두 1인 경우에 M(x,t)는 1의 값을 가지게 된다.As shown in Equation 15, if any one of the characteristic functions I (x, t) for the pixel Ω ROI included in the ROI in Equation 14 has a value of 0, M (x, t) will have a value of 0. On the other hand, in Equation 14, brightness characteristic (I (I, t)), frequency characteristic (I (f, t)), amplitude characteristic (I (α, t)), magnitude characteristic (I (r, t)), color When the values of the distribution characteristics I (c, t) and the motion characteristics I (m, t) are all 1, M (x, t) has a value of 1.

따라서, 패턴 매칭부(240)는 수학식 15를 통하여 관심 영역(ROI)에 포함되는 픽셀(ΩROI)이 화재 감지 후보 영역에 해당하는지를 판단한다. 즉, 패턴 매칭 부(240)는 M(x,t)가 1인 경우에 화재 감지 후보 영역으로 인식한다. Accordingly, the pattern matching unit 240 determines whether the pixel Ω ROI included in the ROI corresponds to the fire detection candidate region through Equation 15. That is, the pattern matching unit 240 recognizes the fire detection candidate region when M (x, t) is 1.

M(x,t)가 1인 경우, 패턴 매칭부(240)는 해당되는 픽셀(ΩROI)을 후보 영역으로 지정하고(S350), 해당되는 픽셀의 좌표 정보를 관심 영역 결정부(220)로 전달한다(S360). 관심 영역 결정부(220)는 후보 영역에 해당되는 픽셀의 시간에 따른 통계적인 움직임을 측정하고, 측정 결과 픽셀들의 변화값이 임계값보다 큰 경우 계속 관심 영역으로 설정한다. 관심 영역으로 설정된 픽셀은 단계(S330) 내지 단계(S350) 과정을 거쳐 계속적으로 화재에 해당하는지를 판단한다. If M (x, t) is 1, the pattern matching unit 240 designates a corresponding pixel Ω ROI as a candidate region (S350), and transmits coordinate information of the corresponding pixel to the ROI determiner 220. Transfer (S360). The ROI determiner 220 measures statistical movement of pixels corresponding to the candidate area over time, and sets the ROI as the ROI when the measurement result of the pixels is larger than a threshold. The pixel set as the ROI is determined to continuously correspond to a fire through steps S330 to S350.

한편, 패턴 매칭부(240)는 수학식 16을 이용하여 화재 경보 레벨(Q(t))을 연산할 수 있다(S370). Meanwhile, the pattern matching unit 240 may calculate the fire alarm level Q (t) by using Equation 16 (S370).

Q(t) = Q(t-1) + v(2M(x,t)-1), 0≤Q(t)≤QT Q (t) = Q (t-1) + v (2M (x, t) -1), 0≤Q (t) ≤Q T

여기서, Q(t)는 화재에 대한 경보 레벨을 나타내며, v는 속도 상수이며, QT는 임계값으로서 경험에 의해 임의로 설정이 가능하다. 이하에서는 도 4를 이용하여 수학식 16을 더욱 상세하게 설명한다. Here, Q (t) represents an alarm level for a fire, v is a speed constant, and Q T can be arbitrarily set by experience as a threshold value. Hereinafter, Equation 16 will be described in more detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재 경보 그래프를 설명하기 위한 예시도이다. 도 4에 도시한 것과 같이 화재 경보 레벨 Q(t)는 M(x,t)의 출력값에 따라 증가 또는 감소하게 된다. 4 is an exemplary view for explaining a fire alarm graph according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the fire alarm level Q (t) increases or decreases according to the output value of M (x, t).

도 4에 따르면, 패턴 매칭부(240)는 화재 경보 레벨 Q(t)가 Q0 이상일 경우 에 알람 발생 장치(300)로 화재 경보 신호를 전달하고, Q(t)가 QT 값을 유지하는 시간에 따라 초기 경보, 주의 경보, 긴급 경보 등의 화재 경보의 종류를 결정할 수 있다(S380). 즉, Q(t)가 QT 값을 유지하는 시간이 길수록 화재가 번지고 있다는 것을 의미하므로 알람 발생 장치(300)로 긴급 경보 신호를 전달하도록 한다. According to FIG. 4, the pattern matching unit 240 transmits a fire alarm signal to the alarm generating device 300 when the fire alarm level Q (t) is equal to or greater than Q 0 , and Q (t) maintains a Q T value. The type of fire alarm such as an initial alarm, a caution alarm, or an emergency alarm may be determined according to time (S380). That is, the longer the time Q (t) maintains the Q T value means that a fire is spreading, the emergency alert signal is transmitted to the alarm generating device 300.

이와 같이 도 1 내지 도 4를 통하여 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 실시간으로 촬영되는 감시 대상의 영상 변화로부터 최적의 후보 영역을 검출하고, 후보 영역의 특징을 지속적으로 추출 및 분석함으로써, 화재로 오인될 수 있는 노이즈를 제거하고 화재 감지의 오작동률을 줄일 수 있다. As described above, according to the first exemplary embodiment of the present invention through FIGS. 1 to 4, an optimal candidate region is detected from an image change of a monitoring target photographed in real time, and the features of the candidate region are continuously extracted and analyzed to thereby fire. This can eliminate false noise and reduce the malfunction rate of fire detection.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 화재 감지 시스템은 다양한 형태로 설계 변경이 가능하므로, 이하에서는 도 5 내지 도 10을 통하여 설명하기로 한다. On the other hand, the fire detection system according to an embodiment of the present invention can be modified in various forms, it will be described below with reference to FIGS.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재 감지 시스템은 영상 촬영 장치(102), 화재 감지 장치(202) 및 알람 발생 장치(302)를 포함할 수 있다. 5 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the fire detection system according to the second embodiment of the present invention may include an image photographing device 102, a fire detection device 202, and an alarm generating device 302.

먼저 팬/틸트 회전형 카메라, 돔 회전형 카메라, 일반 고정형 카메라, 돔 고정형 카메라와 같은 영상 촬영 장치(102)를 이용하여 영상을 촬영하면 화재 감지 장치(202)로 전송한다. 본 발명의 제2 실시예에 따르면 영상 촬영 장치(102)를 통해 촬영된 영상은 영상 케이블을 통하여 화재 감지 장치(202)로 전송된다. 화재 감지 장치(202)에서 화재로 인식을 하게 되면 알람 발생 장치(302)로 화재 경보 신 호를 전달한다. 여기서 알람 발생 장치(302)는 도 5에 도시한 바와 같이 경광등 사이렌, 스피커, 디스플레이 장치 등을 포함한다. First, when the image is captured using the image capturing device 102 such as a pan / tilt rotating camera, a dome rotating camera, a general fixed camera, and a dome fixed camera, the image is transmitted to the fire detection device 202. According to the second embodiment of the present invention, the image captured by the image capturing apparatus 102 is transmitted to the fire detection apparatus 202 through the image cable. When the fire detection device 202 is recognized as a fire and transmits a fire alarm signal to the alarm generating device (302). Here, the alarm generating device 302 includes a warning light siren, a speaker, a display device, and the like as shown in FIG. 5.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에 따르면 영상 촬영 장치(103)를 통해 촬영된 영상은 광변환 전송부와 광 케이블을 통하여 광속으로 화재 감지 장치(203)로 전송된다.6 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a third embodiment of the present invention. According to the third embodiment of the present invention, the image photographed by the image capturing apparatus 103 is transmitted to the fire detection apparatus 203 at the speed of light through the light conversion transmitter and the optical cable.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제4 실시예에 따르면 영상 촬영 장치(104)를 통해 촬영된 영상은 영상 압축 전송부와 네트워크를 통하여 압축 형태로 화재 감지 장치(204)로 전송된다. 7 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a fourth embodiment of the present invention. According to the fourth embodiment of the present invention, the image captured by the image capturing apparatus 104 is transmitted to the fire detection apparatus 204 in a compressed form through an image compression transmission unit and a network.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제5 실시예에 따르면 영상 촬영 장치(105)를 통해 촬영된 영상은 영상 압축 전송부와 무선 전송 장치를 통하여 무선으로 화재 감지 장치(205)로 전송된다. 8 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a fifth embodiment of the present invention. According to the fifth embodiment of the present invention, the image photographed by the image capturing apparatus 105 is wirelessly transmitted to the fire detection apparatus 205 through the image compression transmitter and the wireless transmitter.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제6 실시예에 따른 화재 감지 시스템은 제1 내지 제5 실시예와 달리 제어부(406)를 더 포함한다. 통합 감시 장치(406)는 중앙 통제 장치와 카메라 제어 장치를 포함하며 화재 감지 장치(206)와 네트워크로 연결이 되어 원격 감시가 가능하다. 중앙 통제 장치가 화재 감지 장치(206) 또는 알람 발생 장치(306)로부터 화재 감지 신호를 수신하면, 카메라 제어 장치는 팬/틸트 회전형 카메라 또 는 돔 회전형 카메라를 화재가 발생하는 영상을 촬영할 수 있도록 회전시킨 뒤 고정시켜, 화재 장면을 집중적으로 촬영하도록 한다. 따라서, 화재 감지 시스템의 운영자가 화재 상황을 더욱 신속하고 정확하게 인지할 수 있다. 9 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a sixth embodiment of the present invention. The fire detection system according to the sixth embodiment of the present invention further includes a control unit 406 unlike the first to fifth embodiments. The integrated monitoring device 406 includes a central control device and a camera control device, and is connected to the fire detection device 206 by a network to enable remote monitoring. When the central control unit receives a fire detection signal from the fire detection unit 206 or the alarm generating unit 306, the camera control unit can take a pan / tilt rotating camera or dome rotating camera to capture the image of the fire. Rotate and lock it so that you can focus on the fire scene. Thus, the operator of the fire detection system can recognize the fire situation more quickly and accurately.

제어부(406)는 도 9와 같이 화재 감지 장치(206)의 외부에 위치하여 화재 감지 장치(206)와 네트워크를 통해 연결될 수 있으며, 화재 감지 장치(206)의 내부에 포함될 수도 있다. The control unit 406 may be located outside the fire detection device 206 and connected to the fire detection device 206 through a network as shown in FIG. 9, or may be included in the fire detection device 206.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제7 실시예에 따르면, 영상 촬영 장치(107), 화재 감지 장치(207) 및 알람 발생 장치(307)를 포함하고 있는 복수의 화재 감지 시스템(110a)은 서로 네트워크를 통하여 연결되어 있으며, 네트워크는 통합 감시 장치(407)에 연결되어 있다. 따라서, 통합 감시 장치(407)에 포함되어 있는 중앙 감시 PC를 통하여 네트워크를 통한 복수의 화재 감지 시스템(110a)에 대한 원격 감시가 가능하다. 여기서 네트워크는 LAN, ADSL, 전용 회선등의 TCP/IP 기반으로 되어 있어 실시간으로 고속으로 정보를 통합 감시 장치(407)로 전송할 수 있다. 10 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a seventh embodiment of the present invention. According to the seventh exemplary embodiment of the present invention, the plurality of fire detection systems 110a including the image photographing device 107, the fire detection device 207, and the alarm generating device 307 are connected to each other through a network. , The network is connected to the integrated monitoring device 407. Therefore, remote monitoring of the plurality of fire detection systems 110a through the network is possible through the central monitoring PC included in the integrated monitoring device 407. Here, the network is based on TCP / IP such as LAN, ADSL, dedicated line, and can transmit information to the integrated monitoring device 407 at high speed in real time.

한편 본 발명의 실시예들에서는 화재 방지 목적의 방재 시스템에 대해서 주로 설명하였으나, 앞에서 설명한 방법들을 이용하여 주택에 침입한 도둑의 움직임이나 복장, 이동 경로 등을 분석하여 치안 목적의 방범 시스템에 적용할 수도 있다. Meanwhile, in the embodiments of the present invention, a fire prevention system for fire prevention purposes has been mainly described. However, by using the methods described above, the movements, clothes, and movement paths of a thief who break into a house may be analyzed and applied to a security system for security purposes. It may be.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화재 감지 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the configuration of a fire detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 화재 감지 방법을 나타내는 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a fire detection method of a fire detection system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재 경보 그래프를 설명하기 위한 예시도이다. 4 is an exemplary view for explaining a fire alarm graph according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 5 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.6 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a third embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.7 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a fourth embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 8 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a fifth embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 9 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a sixth embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 화재 감지 시스템의 구성을 나타낸 도 면이다. 10 is a view showing the configuration of a fire detection system according to a seventh embodiment of the present invention.

Claims (17)

영상 촬영 장치를 통해 촬영된 영상을 수신하는 단계, Receiving an image captured by the image capturing apparatus, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량을 시간에 따라 통계적으로 측정하여 관심영역을 설정하는 단계, Setting a region of interest by statistically measuring a change amount of pixels of the captured image according to time; 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성을 추출하는 단계, Extracting characteristics of pixels included in the ROI; 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성으로부터 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하는 단계,Determining whether a fire detection candidate region corresponds to a characteristic of pixels included in the ROI; 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 좌표 정보를 저장하고, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 화재 경보 레벨을 연산하는 단계, 그리고 Storing coordinate information of pixels set as the fire detection candidate region, calculating fire alarm levels of pixels set as the fire detection candidate region, and 상기 화재 경보 레벨에 대응하여 미리 지정된 알람 동작을 수행하는 단계를 포함하고,Performing a predetermined alarm operation in response to the fire alarm level, 상기 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하는 단계는, Determining whether the fire detection candidate area corresponds to, 다음의 수학식을 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 방법: Image-based fire detection method characterized in that determined using the following equation: M(x,t) = I(I,t)·I(f,t)·I(α,t)·I(r,t)·I(c,t)·I(m,t)M (x, t) = I (I, t) -I (f, t) -I (α, t) -I (r, t) -I (c, t) -I (m, t) 여기서, M(x,t)는 관심 영역에 포함되는 픽셀이 화재 감지 후보 영역에 해당하는지를 나타내는 함수이고, I(I,t)는 상기 픽셀의 밝기 특성을, I(f,t)는 상기 픽셀의 주파수 특성을, I(α,t)는 상기 픽셀의 진폭 특성을, I(r,t)는 상기 픽셀의 크기 특성을, I(c,t)는 상기 픽셀의 색상 분포 특성을, I(m,t)는 상기 픽셀의 움직임 특성을 나타내는 함수이다. Here, M (x, t) is a function indicating whether a pixel included in a region of interest corresponds to a fire detection candidate region, I (I, t) denotes a brightness characteristic of the pixel, and I (f, t) denotes the pixel. Where I (α, t) is the amplitude characteristic of the pixel, I (r, t) is the size characteristic of the pixel, I (c, t) is the color distribution characteristic of the pixel, and I ( m, t) is a function representing the motion characteristic of the pixel. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 촬영 영상을 YCbCr 컬러 공간 상의 영상으로 변환하는 단계를 더 포함하고,Converting the photographed image into an image on a YCbCr color space; 상기 관심 영역을 설정하는 단계는, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량에 대해 가우시안 분포를 구하여, 상기 픽셀 변화량이 임계값보다 큰 경우 상기 관심 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 방법. The setting of the ROI may include obtaining a Gaussian distribution for the pixel variation of the captured image and setting the ROI as the ROI when the pixel variation is greater than a threshold. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 화재 경보 레벨 연산은, The fire alarm level calculation, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀에 대하여 다음의 수학식을 이용하여 연산하고,The pixel set as the fire detection candidate region is calculated using the following equation, Q(t) = Q(t-1) + v(2M(x,t)-1),Q (t) = Q (t-1) + v (2M (x, t) -1), 여기서, Q(t)는 t시간에서의 화재 경보 레벨을 나타내며, v는 속도 상수를 나타내며,Where Q (t) represents the fire alarm level at time t, v represents the rate constant, 상기 화재 경보 레벨(Q(t))이 일정 시간 동안 임계값 이상의 값을 유지하는 경우에 상기 알람 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 방법. And performing the alarm operation when the fire alarm level (Q (t)) maintains a value greater than or equal to a threshold value for a predetermined period of time. 삭제delete 영상 촬영 장치를 통해 촬영된 영상을 수신하는 영상 획득부, Image acquisition unit for receiving an image captured by the image capture device, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량을 시간에 따라 통계적으로 측정하여 관심 영역을 설정하는 관심 영역 결정부, A region of interest determiner configured to set a region of interest by statistically measuring the amount of change in pixels of the captured image; 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성을 추출하는 특성 추출부, 그리고A feature extractor which extracts features of pixels included in the ROI, and 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성으로부터 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하고, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 화재 경보 레벨을 연산하며, 상기 화재 경보 레벨에 대응하여 미리 지정된 알람 동작을 수행하는 패턴 매칭부를 포함하고,It is determined whether the fire detection candidate region corresponds to the fire detection candidate region from the characteristics of the pixels included in the ROI, the fire alarm level of the pixels set as the fire detection candidate region is calculated, and a predetermined alarm operation corresponding to the fire alarm level is performed. Including a pattern matching unit to perform, 상기 패턴 매칭부는,The pattern matching unit, 다음의 수학식을 이용하여 상기 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 장치: An image-based fire detection device, characterized in that it is determined whether the fire detection candidate region corresponds to the following equation: M(x,t) = I(I,t)·I(f,t)·I(α,t)·I(r,t)·I(c,t)·I(m,t)M (x, t) = I (I, t) -I (f, t) -I (α, t) -I (r, t) -I (c, t) -I (m, t) 여기서, M(x,t)는 관심 영역에 포함되는 픽셀이 화재 감지 후보 영역에 해당하는지를 나타내는 함수이고, I(I,t)는 상기 픽셀의 밝기 특성을, I(f,t)는 상기 픽셀의 주파수 특성을, I(α,t)는 상기 픽셀의 진폭 특성을, I(r,t)는 상기 픽셀의 크기 특성을, I(c,t)는 상기 픽셀의 색상 분포 특성을, I(m,t)는 상기 픽셀의 움직임 특성을 나타내는 함수이다. Here, M (x, t) is a function indicating whether a pixel included in a region of interest corresponds to a fire detection candidate region, I (I, t) denotes a brightness characteristic of the pixel, and I (f, t) denotes the pixel. Where I (α, t) is the amplitude characteristic of the pixel, I (r, t) is the size characteristic of the pixel, I (c, t) is the color distribution characteristic of the pixel, and I ( m, t) is a function representing the motion characteristic of the pixel. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 영상 획득부는, 상기 촬영 영상을 YCbCr 컬러 공간 상의 영상으로 변환하고,The image acquisition unit converts the captured image into an image on a YCbCr color space, 상기 관심 영역 결정부는, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량에 대해 가우시안 분포를 구하여, 상기 픽셀 변화량이 임계값보다 큰 경우 상기 관심 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 장치. And the ROI determiner obtains a Gaussian distribution with respect to the pixel variation of the captured image, and sets the ROI when the pixel variation is greater than a threshold. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀에 대하여 다음의 수학식을 이용하여 상기 화재 경보 레벨을 연산하고,The fire alarm level is calculated for a pixel set as the fire detection candidate region by using the following equation, Q(t) = Q(t-1) + v(2M(x,t)-1)Q (t) = Q (t-1) + v (2M (x, t) -1) 여기서, Q(t)는 t시간에서의 화재 경보 레벨을 나타내며, v는 속도 상수를 나타내며,Where Q (t) represents the fire alarm level at time t, v represents the rate constant, 상기 화재 경보 레벨(Q(t))이 일정 시간 동안 임계값 이상의 값을 유지하는 경우에 알람 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 장치. And an alarm operation when the fire alarm level Q (t) maintains a value greater than or equal to a threshold value for a predetermined time. 삭제delete 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 패턴 매칭부는,The pattern matching unit, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 좌표 정보를 상기 관심 영역 결정부로 전달하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 장치. And the coordinate information of pixels set as the fire detection candidate region is transmitted to the ROI determiner. 삭제delete 감시 대상에 대한 영상을 촬영하는 영상 촬영 장치, Imaging device for taking a picture of the monitoring target, 상기 촬영 영상의 픽셀 변화량을 시간에 따라 통계적으로 측정하여 관심영역을 설정하며, 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성을 추출하여 상기 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 특성으로부터 화재 감지 후보 영역에 해당되는지 여부를 판단하고, 상기 화재 감지 후보 영역으로 설정된 픽셀들의 화재 경보 레벨을 연산하는 화재 감지 장치, 그리고 Sets a region of interest by measuring the amount of change in pixels of the photographed image statistically over time and extracts the characteristics of pixels included in the region of interest to determine whether the fire is a candidate region from the characteristics of the pixels included in the region of interest. A fire detection device for determining a fire alarm level of pixels set as the fire detection candidate area; 상기 화재 경보 레벨에 대응하여 알람 동작을 수행하는 알람 발생 장치를 포 함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반 화재 감지 시스템. And an alarm generating device configured to perform an alarm operation in response to the fire alarm level.
KR1020090014799A 2009-02-23 2009-02-23 Image base fire sensing method and system of crime prevention and disaster prevention applying method thereof KR100922784B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090014799A KR100922784B1 (en) 2009-02-23 2009-02-23 Image base fire sensing method and system of crime prevention and disaster prevention applying method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090014799A KR100922784B1 (en) 2009-02-23 2009-02-23 Image base fire sensing method and system of crime prevention and disaster prevention applying method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100922784B1 true KR100922784B1 (en) 2009-10-21

Family

ID=41562171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090014799A KR100922784B1 (en) 2009-02-23 2009-02-23 Image base fire sensing method and system of crime prevention and disaster prevention applying method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100922784B1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101070664B1 (en) * 2010-06-07 2011-10-07 (주)플렛디스 Flmae recognition module for extinguishing fires and flame recognition method for extinguishing fires
KR101073076B1 (en) 2011-06-10 2011-10-12 주식회사 창성에이스산업 Fire monitoring system and method using compound camera
WO2012021000A2 (en) * 2010-08-12 2012-02-16 아이브스테크놀러지(주) System and method for intelligent video surveillance using integrated platform architecture
KR101113998B1 (en) * 2010-03-26 2012-03-05 투아이시스(주) Fire detection apparatus based on image processing with scan function
KR101309407B1 (en) 2012-11-20 2013-09-17 신현기 The thermal and image of block image-based composite camera fire detector, fire detection system and method
WO2013168873A1 (en) * 2012-05-09 2013-11-14 서강대학교 산학협력단 Method for discriminating between background and tissue of interest, and method and apparatus for generating photoacoustic images for detecting calcified tissue
KR101476764B1 (en) * 2013-03-06 2014-12-26 대구대학교 산학협력단 Flame dete ction method based on gray imaging signal of a cameras
KR101561946B1 (en) * 2015-02-09 2015-10-20 주식회사 씨에이테크놀로지 Real-time intelligent security monitoring system and its operation method
KR20180010581A (en) * 2016-07-21 2018-01-31 한화테크윈 주식회사 Surveillance Data Providing System and Method Thereof
CN113536918A (en) * 2021-06-10 2021-10-22 浙江大华技术股份有限公司 Smoke and fire detection method, system, electronic device and storage medium
KR102369568B1 (en) * 2021-01-19 2022-03-03 애스디플러스 주식회사 Disaster detection and diagnosis apparatus
KR102511408B1 (en) * 2022-11-24 2023-03-20 김병준 Apparatus and method for precision detection and response forest fire based on edge artificial intelligence
CN116453029A (en) * 2023-06-16 2023-07-18 济南东庆软件技术有限公司 Building fire environment detection method based on image data

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004006967A (en) * 2003-07-28 2004-01-08 Denso Corp Semiconductor device
JP2008046967A (en) * 2006-08-18 2008-02-28 Nohmi Bosai Ltd Fire detection device
KR20080054368A (en) * 2006-12-12 2008-06-17 인더스트리얼 테크놀로지 리서치 인스티튜트 Flame detecting method and device
KR20080077481A (en) * 2007-02-20 2008-08-25 (주)에이치엠씨 Method and system for detecting a fire by image processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004006967A (en) * 2003-07-28 2004-01-08 Denso Corp Semiconductor device
JP2008046967A (en) * 2006-08-18 2008-02-28 Nohmi Bosai Ltd Fire detection device
KR20080054368A (en) * 2006-12-12 2008-06-17 인더스트리얼 테크놀로지 리서치 인스티튜트 Flame detecting method and device
KR20080077481A (en) * 2007-02-20 2008-08-25 (주)에이치엠씨 Method and system for detecting a fire by image processing

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101113998B1 (en) * 2010-03-26 2012-03-05 투아이시스(주) Fire detection apparatus based on image processing with scan function
KR101070664B1 (en) * 2010-06-07 2011-10-07 (주)플렛디스 Flmae recognition module for extinguishing fires and flame recognition method for extinguishing fires
WO2012021000A2 (en) * 2010-08-12 2012-02-16 아이브스테크놀러지(주) System and method for intelligent video surveillance using integrated platform architecture
WO2012021000A3 (en) * 2010-08-12 2012-05-18 아이브스테크놀러지(주) System and method for intelligent video surveillance using integrated platform architecture
KR101073076B1 (en) 2011-06-10 2011-10-12 주식회사 창성에이스산업 Fire monitoring system and method using compound camera
US9478023B2 (en) 2012-05-09 2016-10-25 Industry-University Cooperation Foundation Sogang University Method for discriminating between background and tissue of interest, and method and apparatus for generating photo-acoustic images for detecting calcified tissue
WO2013168873A1 (en) * 2012-05-09 2013-11-14 서강대학교 산학협력단 Method for discriminating between background and tissue of interest, and method and apparatus for generating photoacoustic images for detecting calcified tissue
KR101309407B1 (en) 2012-11-20 2013-09-17 신현기 The thermal and image of block image-based composite camera fire detector, fire detection system and method
KR101476764B1 (en) * 2013-03-06 2014-12-26 대구대학교 산학협력단 Flame dete ction method based on gray imaging signal of a cameras
KR101561946B1 (en) * 2015-02-09 2015-10-20 주식회사 씨에이테크놀로지 Real-time intelligent security monitoring system and its operation method
KR20180010581A (en) * 2016-07-21 2018-01-31 한화테크윈 주식회사 Surveillance Data Providing System and Method Thereof
KR102630227B1 (en) * 2016-07-21 2024-01-29 한화비전 주식회사 Surveillance Data Providing System and Method Thereof
KR102369568B1 (en) * 2021-01-19 2022-03-03 애스디플러스 주식회사 Disaster detection and diagnosis apparatus
CN113536918A (en) * 2021-06-10 2021-10-22 浙江大华技术股份有限公司 Smoke and fire detection method, system, electronic device and storage medium
CN113536918B (en) * 2021-06-10 2024-04-16 浙江华感科技有限公司 Firework detection method, system, electronic device and storage medium
KR102511408B1 (en) * 2022-11-24 2023-03-20 김병준 Apparatus and method for precision detection and response forest fire based on edge artificial intelligence
CN116453029A (en) * 2023-06-16 2023-07-18 济南东庆软件技术有限公司 Building fire environment detection method based on image data
CN116453029B (en) * 2023-06-16 2023-08-29 济南东庆软件技术有限公司 Building fire environment detection method based on image data

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100922784B1 (en) Image base fire sensing method and system of crime prevention and disaster prevention applying method thereof
US11842564B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
JP4803376B2 (en) Camera tampering detection method
KR101793636B1 (en) Image processing system
KR101204259B1 (en) A method for detecting fire or smoke
US9224278B2 (en) Automated method and system for detecting the presence of a lit cigarette
KR101309407B1 (en) The thermal and image of block image-based composite camera fire detector, fire detection system and method
KR101200433B1 (en) System for realtime observing fire using CCTV camera, and method for the same
US9965835B2 (en) Defogging images and video
KR100918436B1 (en) Fire detection system and method basedon visual data
KR101514061B1 (en) Wireless camera device for managing old and weak people and the management system thereby
KR101066900B1 (en) An apparatus of dection for moving from cctv camera
KR102585066B1 (en) Combined fire alarm system using stand-alone fire alarm and visible light camera
KR101002712B1 (en) Intelligent security system
CN201726494U (en) Device and system which utilize image color information to conduct image comparison
WO2018005616A1 (en) Smoke detection system and method using a camera
KR101798372B1 (en) system and method for detecting a fire
JP2000184359A (en) Monitoring device and system therefor
KR101656642B1 (en) Group action analysis method by image
KR101371647B1 (en) Apparatus for detecting fire flame based image data and method of the same
KR101476764B1 (en) Flame dete ction method based on gray imaging signal of a cameras
TWI421795B (en) System and method of image processing based on color information, and method for image categorization using the same
KR101224534B1 (en) Fire detection device based on image processing with motion detect function
KR20190028016A (en) Apparatus for monitoring home, method and computer program
Karthikeyen et al. Novel Method Of Real Time Fire Detection And Video Alerting System Using Open-CV Techniques

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120831

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130730

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140730

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150910

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180928

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190930

Year of fee payment: 11