KR101016130B1 - 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템 - Google Patents

모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유무선 랜과 전력선 통신을 이용한 고정 네트워크 카메라와, 무선 네트워크 카메라가 탑재된 embedded Linux 기반의 Mobile Robot을 이용하여 침입자의 이동경로에 따라 로봇이 추적한 감지 영상을 로컬 또는 원격지모니터링 컴퓨터로 실시간 전송할 수 있고, 고정 네트워크 카메라와 Mobile Robot이 서버에 접속하여 서로 정보를 교환함으로써, 고정 네트워크 카메라의 유효 영역을 벗어날 경우에 대한 정보를 Mobile Robot에 전송하여 침입자의 이동정보에 대한 추적을 진행할 수 있으며, 자율 이동 로봇의 이동성을 이용하여 카메라가 설치되지 않은 장소와 카메라의 사각지대에서도 유효 영상을 얻을 수 있음은 물론 적은 수의 카메라를 이용하여 Wide-area를 감시할 수 있기 때문에 신뢰성과 경제성을 겸비하고, 영상의 압축에 주로 이용하는 움직임 예측 방법 중 하나인 블록 매칭 움직임 추정(Block Matching) 알고리즘을 사용하여 영상 내 객체의 움직임 백터 정보를 추출할 수 있어 정확하게 객체의 움직임을 감지할 수 있는 효과가 있다.
침입자 추적 감시시스템, 모바일 로봇, 네트워크 카메라, 고정 카메라, 모니터링 컴퓨터, 전력선모뎀, 유무선공유기, 블록매칭 알고리즘, 객체 움직임 감지.

Description

모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템{Unidentified People Tracking Surveillance System Using Mobile Robot and Network Camera}
본 발명은 유무선 랜과 전력선 통신을 이용한 고정 네트워크 카메라와, 무선 네트워크 카메라가 탑재된 embedded Linux 기반의 Mobile Robot을 이용하여 침입자의 이동경로에 따라 로봇이 추적한 감지 영상을 로컬 또는 원격지모니터링 컴퓨터로 실시간 전송할 수 있고, 고정 네트워크 카메라와 Mobile Robot이 서버에 접속하여 서로 정보를 교환함으로써, 고정 네트워크 카메라의 유효 영역을 벗어날 경우에 대한 정보를 Mobile Robot에 전송하여 침입자의 이동정보에 대한 추적을 진행할 수 있으며, 자율 이동 로봇의 이동성을 이용하여 카메라가 설치되지 않은 장소와 카메라의 사각지대에서도 유효 영상을 얻을 수 있음은 물론 적은 수의 카메라를 이용하여 Wide-area를 감시할 수 있기 때문에 신뢰성과 경제성을 겸비하고, 영상의 압축 에 주로 이용하는 움직임 예측 방법 중 하나인 블록 매칭 움직임 추정(Block Matching) 알고리즘을 사용하여 영상 내 객체의 움직임 백터 정보를 추출할 수 있어 정확하게 객체의 움직임을 감지할 수 있는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템에 관한 기술이다.
최근 공공시설, 기업, 가정 등에서 보안에 대한 중요성이 커지고 있다. 이에 따라 효과적인 보안 시스템 구축이 필요하다. 보안 업체는 인체 감지 센서(PIR)나 마크네틱 센서를 이용하여 침입 감지를 인지하고 데이터를 PSTN(Public Switch Telephone Network)망을 통하여 서버에 전송하고 있다. 위와 같은 시스템은 사용자 부주의나 센서의 오동작에 취약할 뿐 아니라 침입자에 대한 정보를 가지고 있지 않기 때문에 보안 시스템으로 취약성을 보이고 있다.
또한 무인경비 보안 업체 및 CCTV 감시 카메라와 같은 첨단 보안 시스템을 구축했음에도 불구하고 실시간 대처 미흡으로 막대한 손실을 초래하는 경우도 있다. 무인경비시스템이나 CCTV 감시 카메라와 같은 기존의 보안 시스템은 사람의 집중과 판단에 많이 의존하기 때문에 관리 소홀로 인한 취약점에 어쩔 수 없이 노출되어 있다.
이에 대한 대안으로 제일 효과적인 것은 영상을 이용한 보안시스템이다. 인터넷 망의 발달로 인하여 영상 전송이 가능해 짐에 따라 시스템 구축이 가능해졌다. 그러나 고정 카메라를 이용하여 영상을 저장하는 기존의 영상을 이용한 보안 시스템은 카메라가 설치된 곳에 한정되어 감시를 하기 때문에 Wide-area에서 침입자에 대한 유효 영상을 확보할 수 없기 때문에 보안에 취약점을 나타내고 있다.
이를 극복하기 위한 방안으로서, 여러 개의 카메라를 조합하여 네트워크를 구성하는 방법도 있지만, 이 방법은 유효 영상을 얻기 위해서는 효과적이지만 여러 대의 카메라를 필요함은 물론 여러 개의 영상을 서버로 전송할 데이터가 많아지기 때문에 보안시스템 구축에 이용에는 적절치 않다.
따라서, 유무선 랜과 전력선 통신을 이용한 고정 네트워크 카메라와, 무선 네트워크 카메라가 탑재된 embedded Linux 기반의 Mobile Robot을 이용하여 침입자의 이동경로에 따라 로봇이 추적한 감지 영상을 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터로 실시간 전송할 수 있고, 고정 네트워크 카메라와 Mobile Robot이 서버에 접속하여 서로 정보를 교환함으로써, 고정 네트워크 카메라의 유효 영역을 벗어날 경우에 대한 정보를 Mobile Robot에 전송하여 침입자의 이동정보에 대한 추적을 진행할 수 있으며, 자율 이동 로봇의 이동성을 이용하여 카메라가 설치되지 않은 장소와 카메라의 사각지대에서도 유효 영상을 얻을 수 있음은 물론 적은 수의 카메라를 이용하여 Wide-area를 감시할 수 있기 때문에 신뢰성과 경제성을 겸비하는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 유무선 랜과 전력선 통신을 이용한 고정 네트워크 카메라와, 무선 네트워크 카메라가 탑재된 embedded Linux 기반의 Mobile Robot을 이용하여 침입자의 이동경로에 따라 로봇이 추적한 감지 영상을 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터로 실시간 전송할 수 있는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
다른 본 발명의 목적은 고정 네트워크 카메라와 Mobile Robot이 서버에 접속하여 서로 정보를 교환함으로써, 고정 네트워크 카메라의 유효 영역을 벗어날 경우에 대한 정보를 Mobile Robot에 전송하여 침입자의 이동정보에 대한 추적을 진행할 수 있는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템을 제공하는데 있다.
또 다른 본 발명의 목적은 자율 이동 로봇의 이동성을 이용하여 카메라가 설치되지 않은 장소와 카메라의 사각지대에서도 유효 영상을 얻을 수 있음은 물론 적은 수의 카메라를 이용하여 Wide-area를 감시할 수 있기 때문에 신뢰성과 경제성을 겸비한 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템을 제공하는데 있다.
또 다른 본 발명의 목적은 영상의 압축에 주로 이용하는 움직임 예측 방법 중 하나인 블록 매칭 움직임 추정(Block Matching) 알고리즘을 사용하여 영상 내 객체의 움직임 백터 정보를 추출할 수 있어 정확하게 객체의 움직임을 감지할 수 있는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템을 제공하 는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템은 로컬 또는 원격지에 영상을 전송할 수 있는 기능과, 컴퓨터 통신이라는 매개를 이용하지 않고 네트워크 카메라에서 영상을 전송할 수 있는 기능과, 네트워크 카메라의 네트워크 환경, 보안, 영상의 압축 방식이나 파라미터의 셋팅을 위해 웹서버를 내장하여 웹브라우저를 통하여 수정할 수 있는 인터페이스를 제공하는 기능을 갖는 네트워크 카메라 모듈 인터페이스부와; 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 전력선 모뎀 또는 USB 타입의 유무선 랜 을 장착하여 유무선 IP 공유기를 통하여 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 TCP/IP 연결하는 기능과, 모바일 로봇에 탑재된 임베디드 보드에 리눅스 커널 2.6.18버전에 로봇 구동에 필요한 스태핑 모터, 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 USB 타입의 유무선 랜을 이용하여 침입자를 추적하면서 장애물 회피를 위한 초음파 센서와, 로봇의 통신과 추적하는 과정간의 센서나 모터, 네트워크의 현 상황을 보여주는 기능을 갖는 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부와; 상기 로봇에 탑재된 네트워크 카메라나 고정 네트워크 카메라를 이용하여 스트리밍한 영상을 로컬 또는 원격지 컴퓨터에서 모니터링 하는 기능을 갖는 네트워크 카메라 모니터링 컴퓨터 인터페이스부와; 상기 네트워크 카메라를 통해 취득한 유효 영상을 이용하여 침입자의 발생시 침입자를 추적하는 기능을 갖는 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부; 를 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 네트워크 카메라는 TCP/IP, HTTP, SMTP, FTP, NTP, DNS, DDNS, DHCP의 프로토콜을 지원하고, 초기 셋팅이나 네트워크 카메라를 검색하고 셋팅하기 위한 IP Utility를 제공하며, IP Utility를 카메라와 연동할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부에 적용된 침입자 추적 알고리즘은 영상의 압축에 사용하는 움직임 예측 방법 중의 하나인 블록 매칭 움직임의 추정 방법을 이용하여 영상 내 객체의 움직임 정보를 추출하는 것을 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 블록 매칭 움직임의 추정 방법은 평균 절대값 차이(MAD : Mean Absolute Difference)를 이용하여 두 블록의 유사도를 평가하는 것을 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부에서 유무선 IP 공유기와 원격지 모니터링 컴퓨터가 인터넷망을 통해 정해진 경로를 통해 연결하기 위해 라우터 및 게이트웨이를 더 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 유무선 랜과 전력선 통신을 이용한 고정 네트워크 카메라와, 무선 네트워크 카메라가 탑재된 embedded Linux 기반의 Mobile Robot을 이용하 여 침입자의 이동경로에 따라 로봇이 추적한 감지 영상을 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터로 실시간 전송할 수 있다.
둘째, 본 발명은 고정 네트워크 카메라와 Mobile Robot이 서버에 접속하여 서로 정보를 교환함으로써, 고정 네트워크 카메라의 유효 영역을 벗어날 경우에 대한 정보를 Mobile Robot에 전송하여 침입자의 이동정보에 대한 추적을 진행할 수 있다.
셋째, 본 발명은 자율 이동 로봇의 이동성을 이용하여 카메라가 설치되지 않은 장소와 카메라의 사각지대에서도 유효 영상을 얻을 수 있음은 물론 적은 수의 카메라를 이용하여 Wide-area를 감시할 수 있기 때문에 신뢰성과 경제성을 겸비한 다.
넷째, 본 발명은 영상의 압축에 주로 이용하는 움직임 예측 방법 중 하나인 블록 매칭 움직임 추정(Block Matching) 알고리즘을 사용하여 영상 내 객체의 움직임 백터 정보를 추출할 수 있어 정확하게 객체의 움직임을 감지할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 홈 네트워크에 필요한 지능형 모바일 로봇으로의 발전이 가능하여 가정이나 빌딩의 무인 지능형 감시시스템으로 응용이 가능할 것이다.
여섯째, 본 발명은 네트워크 카메라와 모바일 로봇을 결합한 시스템으로 인한 새로움 제품으로 시장의 창출은 물론 카메라와 로봇을 연동한 홈 네트워크 시스템과 연동하여 기존의 홈 네트워크 시스템의 편의 기능에 홈 시큐리티 기능을 강화시켜 제품의 경쟁력을 높일 수 있다.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇에 탑재된 네트워크 카메라와 고정 네트워크 카메라를 이용하여 스트리밍 영상을 모니터링한 화면이며, 도 3은 도 2의 모니터링 검출 영상을 움직임 백터로 나타낸 화면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 객체의 움직임을 검출하기 위해 적용된 블록매칭 알고리즘을 이용하여 계산된 카메라의 이동좌표를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모니터링 검출 영상을 이용하여 구한 로봇의 이동좌표를 나타낸 도면이다.
모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템은 네트워크 카메라 모듈 인터페이스부(100), 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부(200), 네트워크 카메라 모니터링 컴퓨터 인터페이스부(300), 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부(400), 네트워크 카메라(110), 모바일 로봇(120), 전력선 모뎀(210), 유무선 IP 공유기(220), 라우터/게이트웨이(230), 인터넷망(240), 로컬 모니터링 컴퓨터(310), 원격지 모니터링 컴퓨터(320) 등으로 구성된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템은 로컬 또는 원격지에 영상을 전송할 수 있는 기능과, 컴퓨터 통신이라는 매개를 이용하지 않고 네트워크 카메라에서 영상을 전송할 수 있는 기능과, 네트워크 카메라의 네트워크 환경, 보안, 영상의 압축 방식이나 파라미터의 셋팅을 위해 웹서버를 내장하여 웹브라우저를 통하여 수정할 수 있는 인터페이스를 제공하는 기능을 갖는 네트워크 카메라 모듈 인터페이스부(100)와; 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 전력선 모뎀 또는 USB 타입의 유무선 랜을 장착하여 유무선 IP 공유기를 통하여 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 TCP/IP 연결하는 기능과, 모바일 로봇에 탑재된 임베디드 보드에 리눅스 커널 2.6.18버전에 로봇 구동에 필요한 스태핑 모터, 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 USB 타입의 유무선 랜을 이용하여 침입자를 추적하면서 장애물 회피를 위한 초음파 센서와, 로봇의 통신과 추적하는 과정간의 센서나 모터, 네트워크의 현 상황을 보여주는 기능을 갖는 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부(200)와; 상기 로봇에 탑재된 네트워크 카메라나 고정 네트워크 카메라를 이용하여 스트리밍한 영상을 로컬 또는 원격지 컴퓨터에서 모니터링 하는 기능을 갖는 네트워크 카메라 모니터링 컴퓨터 인터페이스부(300)와; 상기 네트워크 카메라를 통해 취득한 유효 영상을 이용하여 침입자의 발생시 침입자를 추적하는 기능을 갖는 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부(400)로 구성된다.
상기 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템을 구성하는 기술적 수단들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
상기 네트워크 카메라 모듈 인터페이스부(100)는 로컬 또는 원격지에 영상을 전송할 수 있는 기능과, 컴퓨터 통신이라는 매개를 이용하지 않고 네트워크 카메라에서 영상을 전송할 수 있는 기능과, 네트워크 카메라의 네트워크 환경, 보안, 영상의 압축 방식이나 파라미터의 셋팅을 위해 웹서버를 내장하여 웹브라우저를 통하여 수정할 수 있는 인터페이스를 제공하는 기능을 갖는다. 여기서, 상기 네트워크 카메라(110)는 TCP/IP, HTTP, SMTP, FTP, NTP, DNS, DDNS, DHCP의 프로토콜을 지원하고, 초기 셋팅이나 네트워크 카메라를 검색하고 셋팅하기 위한 IP Utility를 제공하며, IP Utility를 카메라와 연동할 수 있는 것이다. 또한 영상은 QVGA(320×240 pixels), Motion JPEG or H.264, 30fps이며, 카메라의 다중 접속을 위해 최대 5개의 동시 접속이 가능하고, QoS의 지원으로 최소한의 영상전송 프레임 수를 보장한다. 그리고 영상을 전송하기 위한 프로토콜로는 다른 외부 기기와 유연성을 위해 HTTP 방식으로 전송함이 가장 바람직하다. 상기 HTTP 방식은 영상을 카메라로부터 전송받거나 이미지 사이즈 변경 또는 다른 파라미터를 변경하기 위한 프로토콜로 사용한다. 다음은 카메라에 영상 및 파라미터를 요청하는 예시를 나타내고 있다.
http://cameraip/camear-cgi/view/imagesize.cgi?<parameter>=<value>{&<parameter>=<value>...]
상기 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부(200)는 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 전력선 모뎀(210) 또는 USB 타입의 유무선 랜을 장착하여 유무선 IP 공유기(220)를 통하여 로컬 모니터링 컴퓨터(310) 또는 원격지 모니터링 컴퓨터(320)와 TCP/IP 연결하는 기능과, 모바일 로봇(120)에 탑재된 임베디드 보드에 리눅스 커널 2.6.18버전에 로봇 구동에 필요한 스태핑 모터, 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 USB 타입의 유무선 랜을 이용하여 침입자를 추적하면서 장애물 회피를 위한 초음파 센서와, 로봇의 통신과 추적하는 과정간의 센서나 모터, 네트워크의 현 상황을 보여주는 기능을 갖는다. 여기서, 상기 모바일 로봇(120)의 H/W는 Intel사의 32bit RISC CPU (PXA270)를 탑재한 휴인스사의 EMBOT270을 사용한다. 또한 상기 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부(200)에서 유무선 IP 공유기(220)와 원격지 모니터링 컴퓨터(320)가 인터넷망(240)을 통해 정해진 경로를 통해 연결하기 위해 라우터/게이트웨이(230)를 더 포함할 수 있다.
상기 네트워크 카메라 모니터링 컴퓨터 인터페이스부(300)는 상기 로봇에 탑재된 네트워크 카메라나 고정 네트워크 카메라를 이용하여 스트리밍한 영상을 로컬 또는 원격지 컴퓨터에서 모니터링 하는 기능을 갖는다. 여기서, 침입자 추적 감시시스템의 모니터링 화면은 도 2에 도시한 바와 같이, 로봇에서 전송 영상 디스플레이, 로봇의 초음파 센서의 값, 로봇과 카메라에 접속하기 위한 IP, Port 설정 및 로봇의 수동 컨트롤 메뉴 기능이 있으며, System Display 단추를 클릭 시 모달리스 대화 상자가 생성되며 도 3에 도시한 바와 같이, 입력영상, 검출 영상, 움직임 벡터 등의 출력 기능을 구현할 수 있는 것이다.
상기 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부(400)는 상기 네트워크 카메라를 통해 취득한 유효 영상을 이용하여 침입자의 발생시 침입자를 추적하는 기능을 갖는다. 여기서, 상기 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부(400)에 적용된 침 입자 추적 알고리즘은 영상의 압축에 사용하는 움직임 예측 방법 중의 하나인 블록 매칭 움직임 추정 방법을 이용하여 영상 내 객체의 움직임 정보를 추출하는 것이다. 상기 블록 매칭 움직임 추정 방법은 평균 절대값 차이(MAD : Mean Absolute Difference)를 이용하여 두 블록의 유사도를 평가하는 것이다. 즉 번째 프레임 에서 좌표에 크기의 블록이 있다고 가정했을 때, 이 블록과 번째 프레임 에서 좌표에 위치한 블록과의 평균 절대 값 차이는 다음과 같이 계산한다.
Figure 112009030619440-pat00001
(식 1)
검색 윈도우 안에서 해당 블록과 MAD값이 가장 작은 위치의 블록을 찾고, 그 위치 변화를 움직임 벡터로 인지하게 된다.
객체의 움직임이 검출되고 최소 MAD(Mean Absolute Difference)를 찾아 움직임 벡터로 인지를 하게 되면 로봇은 이 좌표로 이동을 해야 한다. 이를 위해 320 × 240의 영상을 5 × 3의 블록으로 나누어 MAD에 대해 그림 3(좌)과 같이 기준 임계치가 넘으면 1, 넘지 않으면 0의 값을 준다.
임계치가 할당된 도 4의 값을 이용하여 식 2와 같이, 3 × 3 원도우를 통과하여 최대값을 가지는 블록이 카메라 이동 좌표가 된다. 식 2는 5 × 3 각 블록에 대하여 블록 에서 블록의 값을 참조하여 카메라를 이동할 블록의 가중치를 계산하는 식이다.
Figure 112009030619440-pat00002
(식 2)
도 5는 도 3(좌)의 영상을 이용하여 로봇의 이동 좌표를 구한 것이며, 최대값을 가지는 블록 B[1][3]이 로봇의 이동좌표가 되는 것이다.
상기 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템을 통해 영상을 획득하는 과정을 살펴보면, 먼저 네트워크 카메라를 탑재한 모바일 로봇과, 전력선 통신을 이용한 고정 네트워크 카메라, 로컬 네트워크나 원격지의 모니터링 컴퓨터로 구성이 되어 있는 상태에서, 모바일 로봇은 임의의 공간에서 획득한 영상을 모니터링 컴퓨터로 스트리밍을 하고, 상기 영상을 받은 컴퓨터는 영상에서 블록매칭 알고리즘을 이용하여 객체의 움직임을 감지한다. 이어서 상기 감지된 움직임의 정보를 인터넷 망을 통하여 모바일 로봇이 모니터링 컴퓨터로 전송하여 로봇이 침입자를 추적하게 된다. 이때, 추적자의 이동 경로를 탐색하면서 유효 영상을 얻게 되고, 또한 모바일 로봇을 모니터링 컴퓨터에서 수동 조정이 가능함에 따라 원격지에서 로봇이 위치한 임의의 공간의 영상을 획득할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇에 탑재된 네트워크 카메라와 고정 네트워크 카메라를 이용하여 스트리밍 영상을 모니터링한 화면.
도 3은 도 2의 모니터링 검출 영상을 움직임 백터로 나타낸 화면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 객체의 움직임을 검출하기 위해 적용된 블록매칭 알고리즘을 이용하여 계산된 카메라의 이동좌표를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모니터링 검출 영상을 이용하여 구한 로봇의 이동좌표를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 네트워크 카메라 모듈 인터페이스부
200 : 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부
300 : 네트워크 카메라 모니터링 컴퓨터 인터페이스부
400 : 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부
110 : 네트워크 카메라
120 : 모바일 로봇
210 : 전력선 모뎀
220 : 유무선 IP 공유기
230 : 라우터/게이트웨이
240 : 인터넷망
310 : 로컬 모니터링 컴퓨터
320 : 원격지 모니터링 컴퓨터

Claims (5)

  1. 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템에 있어서,
    로컬 또는 원격지에 영상을 전송할 수 있는 기능과, 컴퓨터 통신이라는 매개를 이용하지 않고 네트워크 카메라에서 영상을 전송할 수 있는 기능과, 네트워크 카메라의 네트워크 환경, 보안, 영상의 압축 방식이나 파라미터의 셋팅을 위해 웹서버를 내장하여 웹브라우저를 통하여 수정할 수 있는 인터페이스를 제공하는 기능을 갖는 네트워크 카메라 모듈 인터페이스부와;
    로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 전력선 모뎀 또는 USB 타입의 유무선 랜 을 장착하여 유무선 IP 공유기를 통하여 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 TCP/IP 연결하는 기능과, 모바일 로봇에 탑재된 임베디드 보드에 리눅스 커널 2.6.18버전에 로봇 구동에 필요한 스태핑 모터, 로컬 또는 원격지 모니터링 컴퓨터와 통신을 위하여 USB 타입의 유무선 랜을 이용하여 침입자를 추적하면서 장애물 회피를 위한 초음파 센서와, 로봇의 통신과 추적하는 과정간의 센서나 모터, 네트워크의 현 상황을 보여주는 기능을 갖는 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부와;
    상기 로봇에 탑재된 네트워크 카메라나 고정 네트워크 카메라를 이용하여 스트리밍한 영상을 로컬 또는 원격지 컴퓨터에서 모니터링 하는 기능을 갖는 네트워크 카메라 모니터링 컴퓨터 인터페이스부와;
    상기 네트워크 카메라를 통해 취득한 유효 영상을 이용하여 침입자의 발생시 침입자를 추적하는 기능을 갖는 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부; 를 포함함을 특징으로 하는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 카메라는 TCP/IP, HTTP, SMTP, FTP, NTP, DNS, DDNS, DHCP의 프로토콜을 지원하고, 초기 셋팅이나 네트워크 카메라를 검색하고 셋팅하기 위한 IP Utility를 제공하며, IP Utility를 카메라와 연동할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 하는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 침입자 추적 알고리즘 응용 인터페이스부에 적용된 침입자 추적 알고리즘은 영상의 압축에 사용하는 움직임 예측 방법 중의 하나인 블록 매칭 움직임의 추정 방법을 이용하여 영상 내 객체의 움직임 정보를 추출하는 것을 포함함을 특징으로 하는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 블록 매칭 움직임의 추정 방법은 평균 절대값 차이(MAD : Mean Absolute Difference)를 이용하여 두 블록의 유사도를 평가하는 것을 포함함을 특징으로 하는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보안 감시 모바일 로봇 응용 인터페이스부에서 유무선 IP 공유기와 원격지 모니터링 컴퓨터가 인터넷망을 통해 정해진 경로를 통해 연결하기 위해 라우터 및 게이트웨이를 더 포함함을 특징으로 하는 모바일 로봇 및 네트워크 카메라를 이용한 침입자 추적 감시 시스템.
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