KR100932023B1 - 전방위 수퍼파노라마 감시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감시카메라로 촬영된 영상을 편집 가공하여 파노라마 영상으로 디지털녹화저장장치에 저장 및 모니터에 디스플레이 되는 것으로 3 내지 6개의 감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐로 동영상 화면캡쳐된 파노라마 영상은 모니터를 통해 디스플레이되는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

카메라, CCTV, DVR, 파노라마, 전방위

Description

전방위 수퍼파노라마 감시장치 { The omnidirectional panorama monitor }

본 발명은 CCTV, 웹카메라를 이용한 우범지대, 산불감시, 재난감시 등의 용도로 사용되는 감시카메라에 관한 것으로, 최근 보안의 중요성이 높아지고 법규 위반 단속을 원격으로 할 필요성이 높아짐에 따라 다양한 감시 시스템이 등장하고 있으며, 주요 빌딩, 아파트뿐만 아니라, 일반 가정과 일반 도로에서도 감시 카메라를 설치하여 실시간으로 주변 환경을 감시하는 것이 일반적인 추세이다.

종래기술에 따른 감시 카메라는 분할기 및 모니터와 연결된다.

복수의 감시 카메라는 전원 공급 제어기를 통해 전원을 공급 받으며, 감시 카메라 내부에 설치된 CCD(전하결합소자)를 통해 빛 신호를 전기 신호로 변환하여 분할기로 출력한다.

종래의 분할기는 감시 카메라로부터 입력되는 영상의 개수와 비율대로 나누어주는 기능을 하는 것으로서, 복수의 카메라에서 촬상된 영상을 4분할기의 경우 4개, 9분할기의 경우 9개 및 16분할기인 경우 16개의 영상을 하나의 모니터에 디스플레이 될 수 있도록 한다.

한편 종래기술에 따른 DVR을 이용한 감시 카메라 설치 구성의 경우, DVR(Digital Videl Recorder, 디지털 녹화 저장장치)는 영상 신호를 종래의 VCR과 달리 영상 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 장치로서, 이를 통해 화상의 편집 및 전송이 가능하고, 상기한 4, 9 및 16분할기의 기능까지 장착되어 편리하다는 점에서 최근 사용이 증가하고 있는 추세이다.

그러나, 감시 카메라는 서로 인접하지 않은 구역을 촬영하며, 각 구역의 영상을 단순히 하나의 모니터에 표시하는데 일반적으로 감시 카메라는 화각(view angle)이 대략 60°에서 90°정도로 제한되며, 이와 같은 화각(영상각)으로 특정 구역을 감시하는 경우, 사각 지대가 발생하여 특정 구역을 빈틈 없이 감시할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 분할기를 통한 디스플레이는 독립된 영상을 단순히 하나의 모니터에 표시하는 기능만 수행할 뿐 둘 이상의 영상을 합쳐서 보여주는 파노라마 영상 표시 기능이 제공되지 않는 문제점이 있었다.

종래의 다른 예에 따르면, 특정 구역을 넓게 감시하기 위해 적어도 두 개의 감시 카메라를 인접 설치하고, 각각의 감시 카메라에서 입력된 신호를 이미지 프로세서에서 화상 처리하여 모니터에 표시한다.

일반적인 감시 카메라는 렌즈와 CCD 스펙에 따라 미리 설정된 화각을 가지고 있는데, 종래에는 감시 카메라를 인접 설치한 경우, 영상 입사선이 서로 겹쳐지는 영역이 존재하며, 이미지 프로세서는 겹침 영역을 미리 설정된 화상 처리 알고리즘에 따라 계산 처리하여 모니터에 두 개의 영상이 하나의 화면으로 표시되도록 한다.

각각의 감시 카메라에 의해 촬상된 영상은 두개 영상의 주변부로 갈수록 영 상이 휘어지는 왜곡이 발생하게 된다.

따라서, 종래의 이미지 프로세서는 도 1의 겹침 영역(b) 중 하나를 제거하고, 잔존하는 겹침 영역(b)의 왜곡을 해소하기 위해, 복잡한 화상 처리 알고리즘을 이용한다.

종래의 이미지 프로세서는 CPU를 구비하면서 불규칙한 영상을 인위적으로 변화시키는 기능을 수행하는 것으로서, 이미지 프로세서에서 사용되는 화상 처리 알고리즘은 인접 설치된 두 개의 감시 카메라 환경에 따라 즉, 각각의 감시 카메라에 따라 독립적으로 설정된다.

그러나, 종래에 사용된 화상 처리 알고리즘은 렌즈의 왜곡 제거 및 인접한 영상에서 겹침 영역(b)을 제거하기 위해 매우 복잡한 계산 과정을 수행해야 하기 때문에 소프트웨어 비용이 고가이며, 또한 복잡한 계산을 위해 고성능의 이미지 프로세서를 필요로 하여 비용이 증가하는 문제가 있었으며, 또한 감시 카메라의 위치가 처음 설정한 위치에서 벗어나는 경우, 화상 처리 알고리즘도 새로이 설정해야 하는 문제점이 있었다.

즉, 종래에는 입력된 화상의 불규칙적인 요소(광학 왜곡 해소 및 겹침 영역 제거)를 소프트웨어로 처리하였기 때문에 상황 변화에 따라 소프트웨어의 변경이 동시에 수반되었으며, 이에 따라 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 출원번호 10-2005-0017413 '영상 조합기를 이용한 감시 카메라 장치' 에서 렌즈의 왜곡을 최소화하여 고가의 화상 처리 알고리즘 및 이미지 프로세서 없이 파노라마 영상을 제공할 수 있는 영상 조합기를 이용한 감시 카메라 장치를 제안하였으며, 감시 카메라가 초기 위치에서 벗어나더라도 별도의 알고리즘을 다시 설정할 필요 없는 영상 조합기를 이용한 감시 카메라 장치를 제공하였다.

출원번호 10-2002-0004726 '파노라마 촬영감시방법 및 촬영감시장치' 의 청구항 원문을 살펴보면, 제1항의 경우 " 파노라마영상을 촬영하는 촬영방법에 있어서, 일정한 각도의 제한된 영역을 촬영하도록 다수개의 렌즈를 원형으로 배열하되, 각 렌즈의 영상입사각이 360°를 렌즈수로 나눈 만큼의 각도를 갖으며, 각 렌즈의 촬영경계가 이웃하는 렌즈의 촬영경계와 평행하도록 렌즈 수에 대응되는 다면체로 이루어진 경통에 렌즈를 설치하는 단계와, 상기 각 렌즈에서 촬영된 영상이 CCD IMAGE SENSOR에 촬상되어지는 단계와, 상기 CCD IMAGE SENSOR에 촬상된 영상이 영상처리장치로 전송되어지는 단계와, 상기 전송된 각각의 영상을 수집하여 모니터 상에 각각이 영상을 수평으로 배열하여 파노라마영상을 표현하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영감시방법"

청구항 제4항의 경우 "파노라마영상을 촬영하는 촬영장치에 있어서, 360°를 균등하게 분할한 영상입사각을 갖으며, 각 렌즈의 촬영경계가 이웃하는 렌즈의 촬영경계와 평행하도록 배치되는 다수개의 렌즈와, 상기 다수개의 렌즈가 각 면에 고정되도록 렌즈 수에 대응되는 다면체로 이루어지고, 각 면에 렌즈가 설치되는 렌즈 삽입홀이 형성되며, 렌즈의 내측에 CCD IMAGE SENSOR가 위치하도록 CCD IMAGE SENSOR를 끼워 넣을 수 있는 체결홈이 형성된 경통과, 상기 경통의 하부에 설치되 어 다수개의 CCD IMAGE SENSOR에 촬상되어진 각각의 영상을 수평으로 배열하여 파노라마영상으로 처리하는 영상처리장치로 구성된 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영감시장치" 이다.

출원번호 10-2005-0017413 '영상 조합기를 이용한 감시 카메라 장치' 의 청구항 원문을 보면 "85 내지 285°의 전방 감시를 위한 감시 카메라 장치로서, 15％이하의 광학 왜곡률을 가지는 렌즈 및 빛 신호를 전기 신호로 변환하는 CCD 센서를 포함하는 둘 이상의 감시 카메라와 상기 둘 이상의 감시카메라가 장착되며, 상하로 회동하는 브라켓을 포함하되, 영상 조합기는 상기 둘 이상의 감시 카메라에서 촬상된 영상군을 재배치하여 하나의 파노라마 영상으로 표시하는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 장치에 있어서, 상기 렌즈의 전군 power는 -0.024, 후군의 power는 +0.183으로서 -10％이하의 광학 왜곡률을 가지며, 상기 둘 이상의 감시 카메라는 서로 인접하는 감시카메라의 영상 입사선이 평행하도록 상기 브라켓에 배치되는 것을 특징으로 하는 감시 카메라 장치" 이다.

출원번호 10-2001-0015360 '파노라마 촬영용 섹터렌즈 및 그 배치 방법' 의 청구항 원문을 살펴보면 청구항 제1항은 "구면체를 평면에 전개하였을 때 중심선을 기준으로 일정비율로 점점 좁아지는 현상에 의해 가장 바깥부분의 렌즈가 잘라내어지고, 다수의 오목 볼록렌즈 중심을 일직선선상에 정렬하고 촬영소자(CCD)로 영상을 촬영하는 렌즈에 있어서, 가장 바깥쪽 대물렌즈를 통과하는 영상입사선을 기준으로 하여 상기 대물렌즈를 상하좌우 절단된 구성으로 형성시키되, 광선로를 통과하여 가시범위를 형성하는 영상입사선의 광선로가 CCD Sensor의 감지면판의 범위와 일치되며, 영상입사선의 연장선이 CCD Sensor의 모든 부분을 포함하도록 형성시킨 섹터렌즈Ⅲ로 구성되며; 상기 다수 렌즈를 고정 및 보호하고 유입되는 외부빛을 차단하는 제1,2경계면과, 상기 경계면에 형성되어 체결이 연속적으로 결합될 수 있도록 하는 다수의 체결홈과 돌기편 또는 자력 접속체로 이루어지는 결합수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영용 섹터렌즈"

청구항 제3항은 "입사구경이 대물렌즈의 뒤에 형성되게 섹터렌즈Ⅱ를 조합하는 1단계, 상기 섹터렌즈Ⅱ의 입사구경에 의한 수직 및 수평입사각으로 360도를 여러 각도로 분활하는 2단계, 2단계 후 분활된 여러 각도마다 상기 섹터렌즈Ⅱ를 평면상에서 해당 개수만큼 수평으로 연속 배열 고정하는 3단계, 상기 3단계 후 밑에 부분 또는 위의 부분을 추가로 보기 위하여 상기 수평 배열된 (기본열) 밑부분 (하위열) 또는 윗부분 (상위열)에 한 개 건너만큼씩 섹터렌즈Ⅱ의 개수만큼 섹터렌즈Ⅲ를 부착하는 4단계로 되어 있는 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영용 섹터렌즈 배치방법"

청구항 제4항은 "제1항에 의해서 만들어진 섹터렌즈Ⅲ를 수평입사각으로 360도를 여러 각도로 분할하는 1단계, 1단계 후 분할된 여러 각도마다 상기 섹터렌즈Ⅲ를 해당 개수만큼 수평으로 연속배열 고정하는 2단계, 상기 2단계 후 밑에 부분 또는 위의 부분을 추가로 보기 위하여 상기 2단계에 의해 배열된 섹터렌즈Ⅲ의 밑 부분 또는 위 부분에 다시 섹터렌즈Ⅲ를 1단계 분할된 개수 만큼 부착하는 3단계로 되어 있는 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영용 섹터렌즈 배치방법" 이다.

출원번호 10-2004-0091945 '360°파노라마 촬영용 카메라장치' 의 발명이 이 루고자 하는 기술적 과제를 살펴보면 "수직면상의 가시범위를 확대하기 위하여 렌즈를 기계적으로 구동할 수 있고, 렌즈의 영사입사각을 상하로 조절하여 카메라장치의 하부의 사각지대를 최소화함으로써 감시작용의 효율성을 최대화하기 위한 360°파노라마 촬영용 카메라장치를 제공하는 것이다." 청구항 제1항의 원문을 살펴보면 "360°의 전방위 영상을 파노라마식으로 촬영하여 모니터 화면에 하나로 펼쳐보이기 위하여, 90°의 영상입사각을 갖으며 2개가 한 조를 이루어 상호 대칭적으로 설치되고, 각각 독립적으로 작동되며, 상기 각 조의 렌즈는 수평면에 대하여 고정되게 설치되고 수직면에 대하여 상하로 틸팅 가능하게 설치되는 4개의 렌즈로 영상을 촬영하여 전달된 영상을 처리하는 4개의 CPU보드와, 상기 4개의 CPU보드로 분할된 영상을 통합하여 출력하는 4분할보드로 이루어진 영상입력장치 및 상기 입력된 영상을 인식하여 신호로 처리하는 영상처리장치로 구성되는 파노라마 카메라장치에 있어서, 밑면과 윗면이 각각 직각 이등변 삼각형이고, 이등변을 연결하는 양 측면은 외측을 향해 설치되고, 빗변을 연결하는 빗면은 내측을 향해 설치되는 각 기둥 형상의 마운트커버에 특징이 있는 360°파노라마 촬영용 카메라장치 "이다.

출원번호 10-2005-0075578 '보조 카메라를 구비하는 팬틸트 카메라 장치' 의 발명의 구성 및 작용을 일부 요약 참조하면 "상기 영상 조합 회로부는 모니터에 상기 메인 카메라 모듈의 영상만을 디스플레이하거나, 전면 보조 카메라 모듈 및 후면 보조 카메라 모듈의 영상만을 각각 디스플레이 할 수 있다. 상기 영상 조합 회로부는 하나의 화면에 메인 카메라 모듈의 영상과 전면 보조 카메라 모듈 또는 후면 보조 카메라 모듈의 영상을 PIP(picture in picture) 방식으로 디스플레이 하거 나, 메인 카메라 모듈 영상과 전,후면 보조 카메라 모듈 영상을 PIP 방식으로 디스플레이 할 수도 있다. 이와 달리, 상기 영상 조합 회로부는 각 카메라의 영상을 셀렉터 방식에 의해 디스플레이할 수도 있는데, 예컨대 메인 카메라 모듈 영상을 디스플레이 하다가 전,후면에 형성된 보조 카메라 모듈 영상으로 전환하여 디스플레이 하거나, 전면에 형성된 보조 카메라 모듈의 영상으로 절환하여 디스플레이 할 수도 있다."

출원번호 10-2003-0079667 '360°파노라마 촬영용 카메라장치 및 그 운영방법' 의 청구항 원문을 살펴보면 "4개의 렌즈와 CCD센서를 이용한 파노라마 카메라장치에 있어서, 모니터 화면상의 수평각이 90°인 4개의 렌즈를 통하여 전달된 각각의 영상을 4개의 CCD센서와 CPU보드에 의하여 촬영되어지는 단계; 각각 촬영 되어진 4개의 영상을 4분할보드에 입력되어지는 단계; 4분할보드에 의하여, 4개의 영상을 4분할 된 1개의 영상으로 조합하여 통합 출력하는 단계; 출력된 1개의 영상을 유·무선으로 모니터부에 전송하는 단계; 및 상기 모니터부에서, 상하 2층으로 각각 180°씩 토탈 360°영상을 디스플레이 하되, 상기 4개의 렌즈 중 인접하는 두 렌즈 단위로 그룹화 하여 각 그룹에 의해 촬영된 영상이 상기 모니터부의 화면상에 연속되는 180°영상이 되도록 각 그룹의 영상을 각각 상기 모니터부의 상, 하 2층에 각각 디스플레이 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 360°파노라마 촬영용 카메라장치의 운영방법" 이다.

종래기술의 문헌

[문헌1] 출원번호 10-2005-0017413 영상 조합기를 이용한 감시 카메라 장치

[문헌2] 출원번호 10-2002-0004726 '파노라마 촬영감시방법 및 촬영감시장치

[문헌3] 출원번호 10-2001-0015360 '파노라마 촬영용 섹터렌즈 및 그 배치 방법'

[문헌4] 출원번호 10-2004-0091945 '360°파노라마 촬영용 카메라장치'

[문헌5] 출원번호 10-2005-0075578 '보조 카메라를 구비하는 팬틸트 카메라장치'

[문헌6] 출원번호 10-2003-0079667 '360°파노라마 촬영용 카메라장치 및 그 운영방법'

1. 종래의 이미지 프로세서는 CPU를 구비하면서 불규칙한 영상을 인위적으로 변화시키는 기능을 수행하는 것으로서, 이미지 프로세서에서 사용되는 화상 처리 알고리즘은 인접 설치된 두 개의 감시 카메라 환경에 따라 즉, 각각의 감시 카메라에 따라 독립적으로 설정된다.

그러나, 종래에 사용된 화상 처리 알고리즘은 렌즈의 왜곡 제거 및 인접한 영상에서 겹침 영역을 제거하기 위해 매우 복잡한 계산 과정을 수행해야 하기 때문에 소프트웨어 비용이 고가이며, 또한 복잡한 계산을 위해 고성능의 이미지 프로세서를 필요로 하여 비용이 증가하는 문제가 있었으며, 또한 감시 카메라의 위치가 처음 설정한 위치에서 벗어나는 경우, 화상 처리 알고리즘도 새로이 설정해야 하는 문제점이 있었다.

즉, 종래에는 입력된 화상의 불규칙적인 요소(광학 왜곡 해소 및 겹침 영역 제거)를 소프트웨어로 처리하였기 때문에 상황 변화에 따라 소프트웨어의 변경이 동시에 수반되었으며, 이에 따라 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 출원번호 10-2002-0004726 '파노라마 촬영감시방법 및 촬영감시장치' 의 파노라마영상을 촬영하는 촬영장치에 있어서, 360°를 균등하게 분할한 영상입사각을 갖으며, 각 렌즈의 촬영경계가 이웃하는 렌즈의 촬영경계와 평행하도록 배치되는 다수개의 렌즈와 달리 촬영경계와 평행하게 촬영하는 것과 달리 본 발명에서는 중복 부분이 발생하지만 중복 부분을 고가의 복잡한 이미지 프로세서를 사용하지 않고, 동영상 화면캡쳐를 이용하여 중복 부분을 삭제하는 이미지 캡쳐로 간단히 캡쳐하는 방법으로 중복부분을 삭제한다.

2. 출원번호 10-2001-0015360 '파노라마 촬영용 섹터렌즈 및 그 배치 방법' 과 같이 밑에 부분 또는 위의 부분을 추가로 보기 위하여 섹터렌즈를 추가로 적층하여 밑 부분 또는 위 부분을 더 넓게 보거나, 출원번호 10-2005-0017413 '영상 조합기를 이용한 감시 카메라 장치' 와 같이 15％이하의 광학 왜곡률을 가지는 렌즈 및 빛 신호를 전기 신호로 변환하는 CCD센서를 포함하는 둘 이상의 감시 카메라와 상기 둘 이상의 감시 카메라가 장착하여, 상하로 회동하는 브라켓을 포함하여 상하로 회동하여 밑 부분 또는 위 부분을 더 넓게 보거나, 출원번호 10-2004-0091945 '360°파노라마 촬영용 카메라장치' 와 같이 수직면상(밑 부분 또는 위 부분)의 가시범위(밑 부분 또는 위 부분을 더 넓게 보기 위한 수직면상 가시범위)를 확대하기 위하여 렌즈를 기계적으로 구동하여 렌즈의 영사입사각을 상하로 조절하여 카메라장치 하부의 사각지대를 최소화함으로써 감시 작용의 효율성을 최대화하기 위한 360°파노라마 촬영용 카메라장치와 같이 상하 적층에 의해 수직면상의 가시범위를 확장하는 방법과 같이 본 발명에서도 수직면상의 가시범위를 확장하기 위해 카메라를 상하 적층하는 방법을 사용한다.

이 경우 앞서 카메라를 상하 적층하여 수직면상의 가시범위를 확장하는 방법과 동일한 발명일 수 있다.

그러나, 본 발명은 평상시 4개 내지 6개의 카메라를 통해 360도 전방위를 감시하다가, 밑 부분 또는 위 부분의 사각을 더 넓게 보기위해(수직면상의 가시범위를 확장)서 2개 내지 3개의 180도를 감시하던 카메라를 상하 적층형으로 배열을 이동하여 수직면상의 가시범위를 확장하는 차별성이 있다.

3. 모니터에 360도 전방위 영상을 출력하는 방법 및 밑 부분 또는 위 부분의 사각을 더 넓게 보기(수직면상의 가시범위를 확장)위한 방법에 있어서, 출원번호 10-2003-0079667 '360°파노라마 촬영용 카메라장치 및 그 운영방법' 과 같이 상하 2층으로 각각 180°씩 토탈 360°영상을 디스플레이 하되, 인접하는 두 렌즈 단위로 그룹화 하여 각 그룹에 의해 촬영된 영상이 상기 모니터부의 화면상에 연속되는 180°영상이 되도록 각 그룹의 영상을 각각 상기 모니터부의 상, 하 2층에 각각 디스플레이 하는 것과 달리 본 발명에서는 2개 내지 3개의 그룹화된 촬영 영상을 상하 2층으로 각각 180°씩 토탈 360°영상을 디스플레이 할 수도 있으면서도 2개 내지 3개의 180도를 감시하던 카메라를 상하 적층형으로 배열을 이동하여 수직면상의 가시범위를 확장하여 촬영 영상을 상하 2층으로 각각 180°씩 디스플레이 하면서 상하가 겹치는 부분을 동영상 화면캡쳐로 지우는 차별성을 갖는다.

4. 파노라마 영상을 모니터에 출력하면 광로차에 의해 주변부에서 가운데로 이동하는 물체의 속도 및 형태에서 심한 왜곡이 발생한다. 통상의 파노라마 사진의 경우 조금씩 이동하면서 다수의 사진을 찍어 연결할 경우 왜곡이 없으나, 도 2와 같이 카메라로 360도를 12 지점에서 촬영할 경우 아래와 같은 왜곡이 발생한다.

그러나, 상기의 경우는 사진을 찍기 위한 것으로 양호한 편으로, 4대의 카메라로 360도를 촬영하는 감시장치의 경우 그 왜곡은 심각한 수준으로 도 3과 같이 광로차가 커 그 왜곡은 매우 심각하다.

1. 본 발명은 렌즈의 전군 power는 -0.024, 후군의 power는 +0.183으로서 -10％이하의 광학 왜곡률을 가지는 정밀한 렌즈 설계에 따라 적은 왜곡률을 갖는 렌즈제작에 따른 고가의 렌즈제작 비용이 소요되지 않고 일반적인 왜곡률을 갖는 렌즈를 활용한다.

2. 상기와 같이 보통의 왜곡률을 갖는 렌즈를 활용하며 -10％이하의 광학 왜곡률을 가지는 정밀한 렌즈를 사용함에 따라 각 렌즈의 촬영경계가 이웃하는 렌즈의 촬영경계와 평행하도록 배치할 수 없어 중복 부분이 발생하여 중복 부분을 삭제해야 하는데, 이 중복 부분을 삭제하는 것을 화상 처리 알고리즘으로 렌즈의 왜곡 제거 및 인접한 영상에서 겹침 영역을 제거하기 위해 매우 복잡한 계산 과정을 수행하는 고가의 소프트웨어를 필요로 하는 고성능의 이미지 프로세서를 사용하지 않고, 본 발명의 동영상 화면캡쳐 기능으로 중복부분을 간단히 삭제한다.

3. 밑에 부분 또는 위의 부분을 추가로 보기 위하여 섹터렌즈를 추가로 적층하여 밑 부분 또는 위 부분을 더 넓게 보기위해 상하로 회동하는 브라켓을 포함하여 상하로 회동하여 밑 부분 또는 위 부분을 더 넓게 보는 것으로 수직면상(밑 부분 또는 위 부분)의 가시범위(밑 부분 또는 위 부분을 더 넓게 보기 위한 수직면상 가시범위)를 확대하기 위하여 렌즈를 기계적으로 구동하여 렌즈의 영사입사각을 상하로 조정하여 수직면상의 가시범위를 확장하는 것과 달리 렌즈군(180도를 감시하는 파노라마 영상을 촬영하는 2 내지 3개의 렌즈군)을 상하로 적층하지 않고, 180도를 감시하는 2개의 렌즈군으로 서로 반대방향으로 감시하여 360도를 감시하다가 상하를 더 넓게 보고 싶을 경우에는 같은 방향으로 필요에 따라 구동모터와 컨트롤러를 통해 구동(이동) 적층하여 180도 감시 및 상하 가시범위가 넓어지는 것으로, 전방위(360도) 감시도 가능하면서 필요시 180도 감시만 가능하지만 가시범위(밑 부분 또는 위 부분을 더 넓게 보기 위한 수직면상 가시범위)를 확대할 수 있는 것을 특징으로 한다.

4. 모니터에 180도 감시영역을 촬영한 영상을 상하로 적층하여 디스플레이하는 기술은 당 업자로 하여금 공지된 기술로 4분할기, 8분할기, 16분할기를 통해서 상하 적층으로 디스플레이 하는 공지된 기술이나, 본 발명은 180도 감시영역을 촬영한 영상을 상하로 적층할 경우, 전군 power -0.024, 후군의 power +0.183의 -10％이하의 광학 왜곡률을 가지는 정밀한 렌즈가 아닌 일반 렌즈임에 따라 중복 부분이 발생하게 되는데 이 중복부분을 동영상 화면캡쳐로 중복 부분을 삭제하는 차별성을 갖는다.

5. 출원번호 10-2005-0017413 '영상 조합기를 이용한 감시 카메라 장치' 발명의 구성 및 작용 중 15％이하의 광학 왜곡률을 가지는 렌즈의 설계에 있어서 "광 학 왜곡을 최소화하는 방법은 다양한 방법이 존재하며, 어떤 설계 방법을 이용하더라도 무방하므로 본 명세서에서 렌즈 설계에 대한 상세한 설명은 생략한다." 라고 되어 있다.

또한, 출원번호 10-2003-0079667 '360°파노라마 촬영용 카메라장치 및 그 운영방법' 에서 "수평각이 90°인 평행한 4개의 렌즈" 를 사용하거나, 출원번호 10-2002-0004726 '파노라마 촬영감시방법 및 촬영감시장치' 와 같이 "파노라마영상을 촬영하는 촬영방법에 있어서, 일정한 각도의 제한된 영역을 촬영하도록 다수개의 렌즈를 원형으로 배열하되, 각 렌즈의 영상입사각이 360°를 렌즈수로 나눈 만큼의 각도를 갖으며" 와 같이 동일한 특성의 렌즈(일정한 화각을 갖는) 렌즈를 평행하게 배열하는 특징을 갖는다.

상기 기술과 달리, 본 발명에서는 90도의 화각을 갖는 렌즈를 구비한 감시카메라를 중앙에 배치하며, 좌우에 60도의 화각을 갖는 렌즈를 구비한 감시카메라를 배치하여 총 6대의 카메라가 배치되지만 렌즈의 겹치는 부분에 80도의 여유 화각을 할여하여 중첩부분을 동영상 화면캡쳐로 지우고 파노라마 영상을 얻는 특징을 갖는다.

본 발명은 고가의 -10％이하의 광학 왜곡률을 가지는 정밀한 렌즈를 사용하여 촬영각이 평행하게 촬영하여 디스플레이 하거나, 수직면상의 가시범위를 확장하기 위해 카메라(렌즈군)를 2배로 적층하는 방법이 아닌, 4 내지 6개의 카메라로 전방위(360도) 파노라마 영상으로 감시하다가 수직면상의 사각을 감시해야할 필요가 발생할 경우 180도의 영상을 감시하던 카메라를 컨트롤러로 구동모터를 구동하여 상하로 적층하여 수직면상의 가시범위를 2배로 확장하며, 고가의 이미지프로세서를 사용하지 않고 단순히 중복 부분의 경계면에서 중복부분을 삭제하는 동영상 화면캡쳐를 사용하여 간단한 이미지 처리로 파노라마 영상을 얻는 효과적인 방법으로 전방위 기능 및 수직면상의 가시범위 확장을 감시상황에 맞게 선택적으로 감시할 수 있는 효과가 있다.

또한, 60도 및 90도의 화각을 갖는 이종의 렌즈를 구비한 카메라를 통해 촬영되는 영상을 수신 받아 중심부의 화면왜곡을 최소화한 파노라마 영상을 디스플레이 하는 효과가 있다.

본 발명의 개략적인 설명과 기본 배경기술을 설명하면, 감시카메라의 화각은 렌즈의 크기에 따라 기본 화각이 달라지며, 최대 화각과 최소 화각은 초점거리(Focal Length)에 따라 달라져 보통 기준이 60도의 화각일 경우 초점거리에 따라 최대 120도의 영상각을 얻을 수도 있다.

화각과 영상각은 동일한 개념으로 화각은 주로 카메라의 표준 촬영 각도인 영상각으로 주로 카메라의 특성을 표현할 때 사용하며, 영상각은 카메라로 촬영이 되는 영상의 촬영 각도인 영상각을 의미하는 것으로 동일한 개념이다.

기본 화각이 90도 정도의 넓은 화각을 갖는 카메라의 영상은 60도의 작은 화각을 갖는 영상에 비해 주변부로 갈수록 왜곡이 상대적으로 크다.

종래에 개인용 컴퓨터 등에서 사진을 보정하는 프로그램으로 동영상 화면캡쳐가 있는데 공지된 프리웨어 소프트웨어도 다수가 있으며, 현재 대표적인 동영상 화면캡쳐로 안카메라, 갈무리, PRINT SCREEN, EASY CAPTURE, SCREEN BLOCK GRABBER, CAPTURE SCREEN 등이 있다.

이미지프로세서는 통상의 파노라마 영상을 만드는 감시카메라에 사용하는 공지된 이미지프로세서로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 동영상 화면캡쳐는 상기와 같은 사진의 합성 편집과는 기본적으로 유사성이 있으나, 정지된 영상(사진)이 아닌 감시카메라로 촬영된 동영상을 합성 편집하는 것으로, 감시카메라는 최초에 감시영역을 셋팅하면 거의 바뀌지 않는 특성을 이용하여 관리자가 각 감시카메라로 촬영된 영상을 놓고 중첩 부분 중 좌우 화면이 가장 매끄럽게 이어지는 부분을 기준선을 관리자가 잡아 좌우 침범(중첩된) 영역 중 왜곡이 심한 중첩 영상을 삭제하는 것으로 기준선을 관리자가 가변 후 고정하여 사용하는 것으로 동영상을 왜곡도에 따라 기준선을 이동 후 고정적으로 편집하는 차별성이 있다.
본 영상은 영상의 중첩부분을 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 남은 영상인 본 영상을 남기는 것이며, 도 4를 통해보면 도 4에서와 같이 A의 화각을 갖고 촬영된 영상에 옆의 감시카메라로 촬영된 영상이 B만큼 침범할 경우 C만큼의 영역을 삭제하는 기준선이며, 2대의 카메라를 겹치지 않게 평행이 되게 촬영하여 붙이기는(파노라마 영상을 만들기는) 힘드므로 D각이 90도의 화각을 갖는 카메라로 촬영된 화각이고 E가 60도의 화각을 갖는 카메라로 촬영된 화각일 경우 2대의 카메라가 중첩되게 촬영되는 화각이 H만큼이며 이때 기준선을 기준으로 F와 G 화각 만큼의 영상을 삭제한다.

기준선을 정하는 것으로 좌우에 화각이 60도와 90도의 화각을 갖는 이종(異種) 특성의 감시카메라의 경우 왜곡이 심한 90도 화각의 영역은 중첩부의 70％ 내지 80％을 삭제하고 왜곡이 상대적으로 적은 60도의 화각을 갖는 카메라의 영상은 30％ 내지 20％만 삭제하는 7 대 3 내지 8 대 2의 기준선을 갖는 특성을 갖는 것으로 카메라의 생산 업체별로 특성차가 있어 범위로 한정되나 당 업자로 하여금 통상적인 범주이다.

도 1은 이미지프로세서로 보정하여 파노라마 영상을 만드는 과정의 간략도로써 중첩되는 b 부분을 이미지프로세서로 보정하는 과정을 간략히 나타낸 것이다.

도 2는 이동하며 촬영된 여러 장의 영상을 이미지 캡쳐한 파노라마 사진의 일 예로써 카메라가 이동하면서 다수의 영상을 취득할수록 화면 왜곡은 낮아진다.

그러나, 도 3과 같이 2대의 카메라로 좌우 영상을 취득하여 붙일 경우 광로 차가 발생하는데 광로차라고 표현한 부분은 이해의 편의를 위해 광로차를 간단히 표현한 것으로 도 3은 파노라마 영상을 만들 경우 광로차가 발생하는 설명 예이다.

도 4는 겹치는 영상과 기준선의 설명 예이다.

즉, A의 화각을 갖고 촬영된 영상에 옆의 감시카메라로 촬영된 영상이 B만큼 침범할 경우 C만큼의 영역을 삭제하는 기준선을 설명하는 것이다.

또한, D각이 90도의 화각이고 E가 60도의 화각일 경우 중첩되는 부분이 H만큼이며 이때 기준선은 주변부 왜곡이 심한 90도 화각이 많이 삭제(F)되고 60도 화각(G)의 겹치는 영역이 적게 삭제되는 기준선이 형성되는 것으로 90도 화각의 영상 중 F가 삭제 60도 화각의 영상 중 G만큼이 삭제되어 G보다 F가 더 큰 각으로 삭제되어 넓은 화각은 유리하나 주변부 왜곡이 심한 90도 화각으로 촬영된 영상이 더 많이 삭제된다.

일 실시 예를 통하여 이하 상세히 설명하며 공통적으로 수직으로 적층되지 않을 경우 일 예로, 감시카메라는 3대로 가운데 90도의 영상각을 갖는 감시카메라를 중심으로 60도의 영상각을 갖는 2대의 감시카메라를 배치하여 180도로 촬영할 경우, 60도 더하기 90도 더하기 60도는 벌써 210도로 180도를 빼면 30도의 중첩부분이 발생하는데 이 30도의 중첩영역을 왜곡이 최소화되게 관리자가 기준선을 정하여 삭제하는 것으로 최초 설치 때 기준선과 삭제되는 영상이 정해지면 이후 거의 수정이 없으며 기준선과 삭제되는 영상은 현장여건에 따라 가감된다.

예1. 본 발명은 감시카메라로 촬영된 영상을 편집 가공하여 파노라마 영상으로 디지털녹화저장장치에 저장 및 모니터에 디스플레이 되는 것으로 3 내지 6개의 감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분(도1의 b, 도4의 B)의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐로 동영상 화면캡쳐된 파노라마 영상은 디지털녹화저장장치에 저장 및 모니터를 통해 디스플레이되는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

예2. 일 실시 예로, 감시카메라의 렌즈는 1/2인치, 초점거리 5mm 내지 8mm, 영상각 95 내지 115도의 영상각을 갖는 2대의 감시카메라이다.

감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

예3. 일 실시 예로, 감시카메라는 3대로 가운데 90도의 영상각을 갖는 감시카메라를 중심으로 60도의 영상각을 갖는 2대의 감시카메라를 배치하여 180도로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

예4. 일 실시 예로, 감시카메라는 60도의 영상각을 갖는 3대의 감시카메라를 배치하여 180도로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

예5. 일 실시 예로, 감시카메라의 렌즈는 1/2인치, 초점거리 5mm 내지 8mm, 영상각 95내지 115도의 영상각을 갖는 4대의 감시카메라이다.

감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 360도 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

예6. 일 실시 예로, 감시카메라는 6대로 가운데 반대로 90도의 영상각을 갖는 감시카메라를 중심으로 좌·우로 60도의 영상각을 갖는 2대씩 4대의 감시카메라를 배치하여 총 6대의 감시카메라로 360도로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치로 60도 90도 60도의 영상각을 갖는 3대의 카메라로 왜곡부가 삭제된 180도 영상을 반대로 한번 더 있는 형상으로 카메라는 총 6대가 소요된다.

예7. 일 실시 예로, 감시카메라는 60도의 영상각을 갖는 6대의 감시카메라를 배치하여 중첩되는 영상각 없이 균등각으로 배치하여 360도로 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

예8. 일 실시 예로, 상기 예5 내지 예7에 있어서, 분할기를 추가로 구성하여,
감시카메라의 분야는 감시 대상체를 전기적인 신호로 변환하기 위한 고체 촬상 소자 카메라(CCD Camera)와, 복수의 카메라 신호를 임의의 모니터에 디스플레이해주는 영상 신호 전환기(Matrix Switcher)류, 4 내지 16대의 감시카메라 신호를 한 대의 모니터에 디스플레이 해주는 화면분할기(Quadratic Displayer) 등이 일반적인 제품군으로 분할기는 복수의 감시카메라의 영상선을 입력받아 소프트웨어적을 분할 하여 모니터에 출겨시키는 것으로 당 업계에서 사용하는 화면분할기(Quadratic Displayer)로 360도로 촬영된 영상을 180도로 촬영된 영상 2개로 분할하여 모니터에 상하로 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

예9. 일 실시 예로, 상기 예2 내지 예7에 있어서, 2채널 내지 16채널 분할기를 추가로 구성하여, 2 내지 16개의 파노라마 영상을 모니터에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치이다.

이미지프로세서는 여러대의 감시카메라에서 촬영된 영상의 중첩부에서 발생하는 이미지의 왜곡을 내장된 프로그램으로 왜곡을 보정하여 캡쳐해 주는 당 업자로 하여금 통상의 공지된 기술이다.

예11. 일 실시 예로, 상기 예5에 있어서, 구동모터, 컨트롤러를 추가로 구성하여 구동 모터의 회전력을 이용하여 구동모터의 회전력을 이용하여 카메라를 구동(이동) 시키며 컨트롤러는 모터를 제어하여 카메라를 구동 제어하는 것으로 당 업계에서 팬틸트 카메라와 같이 카메라를 구동하여 고정된 영상만을 촬영하지 않고 원하는 영상을 움직이며 촬영할 수 있는 것으로 구동모터와 컨트롤러를 사용한다.

감시카메라의 렌즈는 1/2인치, 초점거리 5 내지 8mm, 영상각 95내지 115도의 영상각을 갖는 4대의 감시카메라이다.

감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 360도 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 포함하여 360도 전방위 감시하며, 2대의 감시카메라를 컨트롤러(종래의 디지털녹화저장장치 컨트롤러로 DVR컨트롤러로도 지칭되는 것으로 마우스, 컨트롤러스틱을 통하여 화면의 선택 확대, 팝업창으로 확대 선택 등의 기능을 갖는 것으로 당 업자로 하여금 통상의 지식을 가진자로 하여금 공지된 기술로 상세한 설명은 이하 생략한다.)로 구동모터를 구동하여 2대의 감시카메라가 서로 반대 방향으로 촬영되다 반대편의 어느 하나의 카메라를 반대방향으로 겹치면 상·하 적층하여 상·하 가시범위를 2배 늘려 180도 전방향을 촬영한다.

상·하 적층된 2대씩의 4대의 감시카메라를 한 모듈로 묶어(4개의 감시카메라를) 컨트롤러(구동모터 제어장치)로 구동모터를 구동하여 사각을 최소화하는 가시범위로 상·하 좌·우로 구동하여 관리자(조작자)가 원하는 최적의 영상을 촬영한다.

또한, 각 감시카메라가 촬영하는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우·상·하에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 상·하 가시범위가 확장되는 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치

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도 1은 이미지프로세서로 보정하여 파노라마 영상을 만드는 과정의 간략도

도 2는 이동하며 촬영된 여러 장의 영상을 이미지 캡쳐 한 파노라마 사진

도 3은 파노라마 영상을 만들 경우 광로차가 발생하는 설명 예

도 4는 겹치는 영상과 기준선의 설명 예

Claims (22)

1. 3 내지 6개의 감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 포함하며;

   동영상 화면캡쳐된 파노라마 영상은 디지털녹화저장장치에 저장 및 모니터를 통해 디스플레이되는 전방위 수퍼파노라마 감시장치
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 감시카메라는 3대로 가운데 90도의 영상각을 갖는 감시카메라를 중심으로 60도의 영상각을 갖는 2대의 감시카메라를 배치하여 180도로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치
4. 제 1 항에 있어서, 감시카메라는 60도의 영상각을 갖는 3대의 감시카메라를 배치하여 180도로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치
5. 제 1 항에 있어서, 감시카메라의 렌즈는 1/2인치, 초점거리 5mm 내지 8mm, 영상각 95내지 115도의 영상각을 갖는 4대의 감시카메라이며;

   감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 360도 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치
6. 제 1 항에 있어서, 감시카메라는 6대로 가운데 반대로 90도의 영상각을 갖는 감시카메라를 중심으로 좌·우로 60도의 영상각을 갖는 2대씩 4대의 감시카메라를 배치하여 총 6대의 감시카메라로 360도로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 5 항에 있어서, 구동모터, 컨트롤러를 추가로 구성하며;

    감시카메라의 렌즈는 1/2인치, 초점거리 5 내지 8mm, 영상각 95내지 115도의 영상각을 갖는 4대의 감시카메라이며;

    감시카메라로 촬영되는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 360도 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 포함하여 360도 전방위 감시하며;

    2대의 감시카메라를 컨트롤러로 구동모터를 구동하여 반대방향으로 구동하여 상·하 적층하여 상·하 가시범위를 2배 늘려 180도 전방향을 촬영하며;

    4대의 감시카메라를 한 모듈로 묶어 컨트롤러로 구동모터를 구동하여 사각을 최소화하는 가시범위로 구동하며;

    각 감시카메라가 촬영하는 영상의 중첩되는 부분의 기준선을 중심으로 좌·우·상·하에서 넘어오는 영상을 삭제하고 본 영상을 남긴 후 각 영상을 이어 붙여 상·하 가시범위가 확장되는 파노라마 영상을 만드는 동영상 화면캡쳐를 특징으로 하는 전방위 수퍼파노라마 감시장치
12. 삭제
13. 삭제
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22. 삭제

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