KR100959287B1 - 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 복수개의 열센서(마이크로볼로미터)가 특정 어레이로 배열되어 형성된 열영상 디텍터를 이용하여 각 픽셀의 위치 및 온도를 좌표데이터로 활용함으로써, 주야간 전방위 감시가 가능한 감시시스템에 관한 것이다.

열센서, 마이크로볼로미터, 좌표데이터, 변환서버, 감시시스템

Description

열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템{WATCHING SYSTEM BASED COORDINATES DATA USING THERMAL SENSOR}

본 발명은 감시시스템에 관한 물건의 발명으로, 보다 상세하게는 복수개의 마이크로볼로미터가 특정 어레이로 배열되어 형성된 열영상 디텍터를 이용하여 각 픽셀의 위치 및 온도를 좌표데이터로 활용함으로써, 주야간 전방위 감시가 가능한 감시시스템에 관한 것이다.

지금까지 감시시스템은 CCD, CMOS 또는 Foveon X3 등의 촬상소자를 이용한 주간용 감시카메라만으로 구성되거나, 야간 감시를 위하여 열센서를 이용한 감시장치를 추가하여 구성되고 있다.

그러나, 종래 감시시스템은 감시범위가 특정 장소 또는 일정 범위 내로 제한되었을 뿐만 아니라, 화상데이터 또는 열상데이터 자체만 저장되어 감시자는 피사체의 위치를 주변 영상으로부터 파악할 수 밖에 없는 문제점이 있었고, 주야간 감시시스템을 유기적으로 활용할 수 없는 문제점이 있었다.

물론, 종래 감시시스템 중에는 레이더 장비를 이용한 것이 있으나, 촬상소자 및 열센서를 이용한 주야간 감시시스템보다 고가인 문제점이 있고, 레이더 장비는 전파를 발사하여 되돌아오는 것을 디텍터에 의해 검출하는 것이어서 전파반사를 방해하는 피감시체에 대한 감시는 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 레이더 장비를 대체할 수 있을 정도로 피감시체의 위치를 정확히 파악할 수 있는 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템은 좌우 회전시키는 팬 구동부와, 상기 팬 구동부 상측에 구비되어 상하 회전시키는 틸트 구동부와, 상기 틸트 구동부 일측에 복수개의 열센서가 특정 어레이로 배열 형성된 열영상 디텍터를 포함하여 구성된 열상 데이터 수집장치; 및 상기 열상 데이터 수집장치와 유무선 통신을 하며 상기 열영상 디텍터로부터 수집된 각 열센서의 온도 데이터를 감시영역의 좌표데이터로 변환하는 변환서버를 포함하여 구성되고, 상기 변환서버는 외부 기기와 유무선 통신하며 제어 및 수신된 데이터를 처리하는 중앙처리장치를 포함하되, 상기 중앙처리장치는 소정의 제어 프로그램에 의하여, 상기 팬 구동부 및 상기 틸트 구동부를 제어하여 상기 열영상 디텍터가 지정된 방위를 향하도록 하고, 상기 열영상 디텍터를 구동하여 전 어레이에 걸쳐 각 열센서의 위치 및 온도 데이터를 수신받아 상기 어레이에 대응되는 프레임의 좌표데이터로 저장하고, 상기 열영상 디텍터의 이동 여부를 판별한 다음, 열영상 디텍터의 이동이 요구되지 않을 경우에는 종료되고, 열영상 디텍터의 이동이 요구될 경우에는 이동방향이 동일한가 여부를 판별하고, 이동방향이 동일한 경우에는 상기 팬 구동부 또는 상기 틸트 구동부를 구동하여 상기 열영상 디텍터가 일정 각도로 이동되도록 한 다음, 상기 열영상 디텍터를 구동하여 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻어 저장하며 이후 단계를 반복하고, 이동방향이 동일하지 않을 경우에는 상기 팬 구동부 또는 상기 틸트 구동부를 제어하여 이동방향에 있는 종전 프레임의 일측 가장자리로 상기 열영상 디텍터를 이동시키고, 상기 열영상 디텍터를 구동하여 각 열센서의 위치 및 온도 데이터를 수신받아 저장한 다음, 이전 데이터와 비교하여 겹친부분 만큼 상기 열영상 디텍터를 재이동시킨 후, 상기 열영상 디텍터를 구동하여 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻어 저장하며 이후 단계를 반복하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변환서버와 유무선 통신을 하며 변환된 좌표데이터를 기초로 정밀 감시를 위한 화상데이터 수집용 감시카메라가 하나 이상의 더 구비된 것을 본 발명에 의한 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템의 다른 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 구성에 의하여, 사용자가 전 공간을 감시영역으로 설정하여도 빠짐없이 좌표데이터를 얻을 수 있어, 기존 레이더 장비를 대체할 수 이는 효과가 있다.

또한, 상기 좌표데이터를 이용하여 이상 데이터 발생시, 해당 좌표를 정확히 읽어 내어, 해당 좌표에 가까이 있는 화상데이터 수집용 감시카메라로 문제가 있는 감시영역을 보다 정밀하게 감시, 분석할 수 있는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 감시시스템의 일 예시적 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 변환 서버의 제어 프로그램 순서도이고, 도 3은 도 2에 따라 열영상 디텍터를 이동하며 감시영역을 빠짐없이 좌표데이터로 변환하는 방법을 보여주는 일 예시도이다.

본 발명에 따른 감시시스템의 일 예는, 도 1과 같이, 좌우 회전시키는 팬 구동부(12)와, 상기 팬 구동부 상측에 구비되어 상하 회전시키는 틸트 구동부(14)와, 상기 틸트 구동부 일측에 복수개의 열센서가 특정 어레이로 배열 형성된 열영상 디텍터(16)를 포함하여 구성된 열상 데이터 수집장치(10); 및 상기 열상 데이터 수집장치(10)와 유무선 통신을 하며 상기 열영상 디텍터(16)로부터 수집된 각 열센서의 온도 데이터를 감시영역의 좌표데이터로 변환하는 변환서버(20)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 팬 구동부(12) 및 틸트 구동부(14)는 상기 열영상 디텍터(16)가 향하는 방위를 제어할 수 있도록 구비된 것으로, 각각 정확한 경도(좌우회전으로 맞춤) 및 위도(상하회전으로 맞춤)를 찾아갈 수 있도록 각각 서보모터가 장착된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열영상 디텍터(16)는 복수개의 열센서가 특정 어레이로 배열 형성된 것인데, 상기 열센서는 저항형 비냉각 마이크로볼로미터인 것이 바람직하고, 상기 마이크로볼로미터가 가로, 세로로 일정한 어레이(예컨대, 320x240) 형태로 배열하여 열영상 디텍터(16)를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 열영상 디텍터(16)에서 각 마이크로볼로미터는, 도 3과 같이, 어레이(예컨대, 320x240)에서 각 위치(xy 좌표)를 점하게 되고, 차후 화상으로 이미지 처리를 하게되면, 하나의 화소(pixel)를 이루게 된다.

또한, 상기 변환서버(20)는 상기 열영상 디텍터(16)로부터 수집된 각 열센서의 온도 데이터를 감시영역의 좌표데이터(예컨대, 도 3과 같이, xy 좌표데이터)로 변환하게 되는데, 이는 각 열센서가 어레이(예컨대, 320x240)에서 위치하는 좌표(예컨대, xy 좌표)와 그 열센서로 감지된 온도 데이터를 함께 저장함으로써, 이루어지게 되고, 경우에 따라 상기 좌표데이터는 해당 좌표(예컨대, xy 좌표) 상에서 온도 데이터 뿐만 아니라 변환된 화상 데이터(RGB)를 나타내게 된다.

그리고, 상기 변환서버(20)에 의하여 변환된 좌표데이터는 상기 열영상 디텍터(16)가 단순히 일방향에서 획득된 것 뿐만 아니라 상기 팬 구동부(12) 및 틸트 구동부(14)가 일정 각도로 회전하며 획득된 이웃 프레임(본 실시예에서 프레임은 열센서 어레이와 같은 개념으로 사용됨)의 각 픽셀 데이터도 포함된 것이고, 이는 하나의 좌표상(예컨대, 하나의 xy 좌표상)에서 각 좌표데이터로 저장하게 된다(도 3 참조).

상기 좌표란 용어는 (x, y)로 표현되는 xy 직교 좌표뿐만 아니라 (r, θ)로 표현되는 극좌표 등을 포함하는 개념이다.

따라서, 본 실시예는 상기 팬 구동부(12) 및 틸트 구동부(14)를 일정 각도로 회전시키고 상기 열영상 디텍터(16)를 반복 구동하며 획득된 온도 데이터를 변환서버(20)에 의하여 하나의 좌표상에서 좌표데이터로 변환시킴으로써, 사용자가 정의한 감시영역 전방위를 반복적으로 감시하게 하여, 이상 데이터 발생시, 그 좌표를 정확히 읽어 내어, 필요에 따라 제 3의 감시장비로 정밀분석 가능하게 한 장점이 있다.

여기서, 제 3의 감시장비는, 도 1과 같이, 상기 변환서버(20)와 유무선 통신이 가능하게 연결된 하나 이상의 화상데이터 수집용 감시카메라(30)일 수 있다.

상기와 같이 구성하게 되면, 평상시에는 열상 데이터 수집장치(10)만 레이더 처럼 가동하다가 이상 데이터 발생시, 해당 좌표를 정확히 읽어 내어, 해당 좌표에 가까이 있는 상기 화상데이터 수집용 감시카메라로 제어명령을 보내어 정밀, 근접 촬영을 하여, 감시영역을 보다 상세 분석할 수 있는 장점이 있게 된다.

상기 변환서버(20)는 보다 구체적으로, 상기 열상 데이터 수집장치(10) 또는 상기 하나 이상의 화상데이터 수집용 감시카메라(30)와 같은 외부 기기와 유무선 통신하며 제어하거나 수신된 데이터를 처리하는 중앙처리장치(미도시); 상기 중앙처리장치에 의하여 얻어진 좌표데이터를 기초로 영상화하는 수단(미도시); 상기 중앙처리장치를 제어하기 위한 각종 프로그램, 상기 변환된 좌표데이터 및 영상데이터를 저장하는 저장장치(미도시), 상기 저장장치에 저장된 각종 데이터를 출력하는 출력장치(21); 및/또는 외부 제어신호를 입력받기 위한 입력장치(미도시)가 각각 연결되어 하나의 하우징에 내장되거나 외부로 별개 장치로 연결될 수 있다.

또한, 열상 데이터 수집장치(10)의 팬 구동부(12)에는 제어/데이터 송수신수단(미도시) 및 팬/틸트 제어기/수신기(24)가 내장되거나 외장으로 연결된다.

그리고, 열상 데이터 수집장치(10)의 열영상 디텍터(16)에는 온도데이터를 해당 컬러 영상으로 변환시킨 다음 디지털 신호로 바꾸어 상기 변환서버(20)로 전송할 수도 있는데, 이 경우, 도 1과 같이, 비디오 엔코더(26)가 양자 사이에 더 연결될 수 있다.

나아가, 상기 변환서버(20)로부터 상기 팬/틸트 제어기/수신기(24)에 장거리(예컨대, 300~400 m 이상)로 제어신호 전송 및 팬/틸트 상황을 수신받기 위해서는 또는 상기 비디오 엔코더(26)의 디지털 신호를 변환서버(20)로 장거리 전송하기 위해서는, 도 1과 같이, 양자 사이에 데이터/통신 결합기(예컨대, 랜선이나 네트웍 라인; 22)로 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하며 상기 실시예에 따른 변환서버(20)의 중앙처리장치가 소정의 제어 프로그램에 의하여, 사용자가 지정한 감시영역을 빠짐없이 좌표데이터로 변환시키는 구체적 일 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 외부로부터 감시시작 제어명령이 들어 오면, 상기 팬 구동부(12) 및 상기 틸트 구동부(14)를 제어하여 상기 열영상 디텍터(16)가 지정된 방위(예컨대, 경도 및 위도)를 향하도록 한다(S10).

이어, 상기 열영상 디텍터(16)를 구동하여(S20) 전 어레이에 걸쳐 각 열센서의 위치 및 온도 데이터를 수신받아 상기 어레이(예컨대, 도 3과 같이, 320x240)에 대응되는 프레임의 좌표데이터로 저장한다(S40).

이때, 보다 정확한 온도 데이터를 얻기 위하여 인테그레이션(integration)을 줄 수 있는데, 이는 동일한 방위에서 열영상 디텍터(16)의 구동 횟수를 증가시키게 되고, 설정된 디텍터 횟수(예컨대, 3회)가 초과되는지 여부를 판별하여(S30), 초과시에는 픽셀에 해당하는 각 열센서의 평균 온도를 계산하여 위치 정보와 함께 저장되도록 할 수 있다.

이후, 상기 열영상 디텍터(16)의 이동 여부를 판별한 다음(S50), 열영상 디텍터의 이동이 요구되지 않을 경우에는 종료되고, 열영상 디텍터의 이동이 요구될 경우에는 이동방향이 동일한가 여부를 다시 판별한다(S60).

이동방향이 동일한 경우에는 상기 팬 구동부(12) 또는 상기 틸트 구동부(14)를 구동하여 상기 열영상 디텍터(16)가 일정 각도로 이동되도록 한 다음(S70), 상기 열영상 디텍터(16)를 다시 구동하여 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻어 저장하며 이후 단계(S20 이후 단계)를 반복한다.

그리고, 이동방향이 동일하지 않을 경우에는, 도 3a 또는 도 3b와 같이, 상기 팬 구동부(12) 또는 상기 틸트 구동부(14)를 제어하여 이동방향에 있는 종전 프레임의 일측 가장자리로 상기 열영상 디텍터(16)를 이동시키고(S80), 상기 열영상 디텍터(16)를 구동하여(S90) 각 열센서의 위치 및 온도 데이터를 수신받아 저장한 다음(S100), 이전 데이터와 비교하여 겹친부분 만큼 상기 열영상 디텍터를 재이동시킨 후(S110), 상기 열영상 디텍터를 구동하여 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻어 저장하며 이후 단계(S20 이후 단계)를 반복한다.

즉, 이동방향이 동일할 경우에는 상기 팬 구동부(12) 또는 상기 틸트 구동 부(14) 하나만 구동하며 프레임이 서로 겹치지 않도록 계산된 일정 각도로 상기 열영상 디텍터(16)를 이동시키며 구동시켜 이웃 프레임의 좌표데이터를 바로 얻고, 이동방향이 예컨대 위도방향에서 경도방향으로 바뀔 경우에는 도 3a와 같이, 또는 경도방향에서 위도방향으로 바뀔 경우에는 도 3b와 같이, 상기 틸트 구동부(12)를 구동하여 종전 프레임과 겹치도록 상기 열영상 디텍터(16)를 이동시키고 구동시켜 겹친 부분의 영역을 찾아낸 다음, 그 겹친부분 만큼 상기 열영상 디텍터를 재이동시켜 빠르면서도 빠짐없이 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻게 하는데 그 기술적 사상이 있다.

따라서, 상기 실시예에서 이동방향이 동일하지 않을 경우 종전 프레임의 일측 가장자리로 이동시키는 것에 제한되지 아니하고 종전 프레임과 겹치도록 이동시키면 충분하다.

다만, 후자의 경우는 종전 프레임과 겹치도록 하기 위해 열영상 디텍터를 이동시키는 각도는 피감시체의 떨어진 거리에 따라 달라지므로, 일반화시켜 프로그램화 하기 어려운 측면이 있으나, 전자의 경우는 피감시체의 떨어진 거리에 무관하게 빠짐없이 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻을 수 있는 장점이 있다.

마지막으로, 상기 팬 구동부(12)는 이론적으로 경도 방향으로 360도 회전이 가능하며(케이블 연결등을 고려하여 355도가 바람직함), 상기 틸트 구동부(12)는 이론적으로 위도 방향으로 ±90도 회전이 가능하여(하우징 구조를 고려할 경우 주로 -70~20도가 바람직함), 결국 상기 실시예로 전 공간의 감시가 가능하게 되어, 기존의 레이더 장비를 대체할 수 있는 효과가 있다.

이상으로, 상기 본 발명의 핵심 기술적 사상이 구현되는 바람직한 실시예에 대하여 기재하였으나, 당업자로서는 상기 실시예를 기초로 다양하게 변형하여 실시할 수 있는바, 이에 대한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 감시시스템의 일 예시적 전체 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 변환 서버의 제어 프로그램 순서도이다.

도 3은 도 2에 따라 열영상 디텍터를 이동하며 감시영역을 빠짐없이 좌표데이터로 변환하는 방법을 보여주는 일 예시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 열상 데이터 수집장치 12: 팬 구동부

14: 틸트 구동부 16: 열영상 디텍터

20: 변환서버 22: 데이터/통신 결합기

24: 팬/틸트 제어기/수신기 26: 비디오엔코더

30: 감시카메라 40: 제 2의 서버

Claims (5)

1. 좌우 회전시키는 팬 구동부와, 상기 팬 구동부 상측에 구비되어 상하 회전시키는 틸트 구동부와, 상기 틸트 구동부 일측에 복수개의 열센서가 특정 어레이로 배열 형성된 열영상 디텍터를 포함하여 구성된 열상 데이터 수집장치; 및

   상기 열상 데이터 수집장치와 유무선 통신을 하며 상기 열영상 디텍터로부터 수집된 각 열센서의 온도 데이터를 감시영역의 좌표데이터로 변환하는 변환서버를 포함하여 구성되고, 상기 변환서버는 외부 기기와 유무선 통신하며 제어 및 수신된 데이터를 처리하는 중앙처리장치를 포함하되,

   상기 중앙처리장치는 소정의 제어 프로그램에 의하여,

   상기 팬 구동부 및 상기 틸트 구동부를 제어하여 상기 열영상 디텍터가 지정된 방위를 향하도록 하고,

   상기 열영상 디텍터를 구동하여 전 어레이에 걸쳐 각 열센서의 위치 및 온도 데이터를 수신받아 상기 어레이에 대응되는 프레임의 좌표데이터로 저장하고,

   상기 열영상 디텍터의 이동 여부를 판별한 다음, 열영상 디텍터의 이동이 요구되지 않을 경우에는 종료되고, 열영상 디텍터의 이동이 요구될 경우에는 이동방향이 동일한가 여부를 판별하고,

   이동방향이 동일한 경우에는 상기 팬 구동부 또는 상기 틸트 구동부를 구동하여 상기 열영상 디텍터가 일정 각도로 이동되도록 한 다음, 상기 열영상 디텍터를 구동하여 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻어 저장하며 이후 단계를 반복하고,

   이동방향이 동일하지 않을 경우에는 상기 팬 구동부 또는 상기 틸트 구동부를 제어하여 이동방향에 있는 종전 프레임의 일측 가장자리로 상기 열영상 디텍터를 이동시키고, 상기 열영상 디텍터를 구동하여 각 열센서의 위치 및 온도 데이터를 수신받아 저장한 다음, 이전 데이터와 비교하여 겹친부분 만큼 상기 열영상 디텍터를 재이동시킨 후, 상기 열영상 디텍터를 구동하여 이웃 프레임의 좌표데이터를 얻어 저장하며 이후 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변환서버와 유무선 통신을 하며 변환된 좌표데이터를 기초로 정밀 감시를 위한 화상데이터 수집용 감시카메라가 하나 이상의 더 구비된 것을 특징으로 하는 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 열센서는 마이크로볼로미터이고,

   상기 변환서버는 상기 중앙처리장치에 의하여 얻어진 좌표데이터를 기초로 영상화하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 변환서버에는,

   상기 중앙처리장치를 제어하기 위한 각종 프로그램, 상기 변환된 좌표데이터 및 영상데이터를 저장하는 저장장치;

   상기 저장장치에 저장된 각종 데이터를 출력하는 출력장치; 및

   외부 제어신호를 입력받기 위한 입력장치가 더 연결되어 있고,

   상기 변환서버와 데이터 및 제어신호 통신용 제 2의 서버가 하나 이상 더 구비된 것을 특징으로 하는 열센서를 이용한 좌표데이터기반 감시시스템.

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