KR101016756B1 - Apparatus and method for monitoring heat source - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열원체 감시장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat source monitoring apparatus and method thereof.

본 발명에 따르면, 열원체 감시장치는 써모파일 어레이 소자로 이루어진 열화상 소자를 복수 개 사용하여 열화상 센서를 구현하고, 각 열화상 소자의 시야각 중첩 및 감시영역의 사각을 최소화하도록 열화상 소자를 광각구조의 기구물에 배치한다. 그리고, 각 열화상 소자를 통해 수집된 열원체 감시 데이터를 감시영역에 행렬 형태로 매칭시켜 열원체의 이동정보를 생성한다. According to the present invention, the thermal element monitoring apparatus implements a thermal image sensor by using a plurality of thermal image elements composed of a thermopile array element, and minimizes the overlap of the viewing angle of each thermal image element and the blind spot of the monitoring region. It is placed in a wide angle structure. Then, the motion information of the heat source is generated by matching the heat source monitoring data collected through each thermal image element to the monitoring area in a matrix form.

열원체, 열화상 소자, 써모파일 어레이 소자, 광각구조 Heat source, thermal imager, thermopile array element, wide angle structure

Description

열원체 감시장치 및 그 방법{Apparatus and method for monitoring heat source}Apparatus and method for monitoring heat source

본 발명은 열원체 감시장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat source monitoring apparatus and method thereof.

열화상 소자는 써모파일 어레이(Thermopile Array) 소자를 이용하여 감시 영역 내 열원체의 온도를 측정하고, 이를 토대로 침입 발생 여부를 판단하여 경보(Alarm)를 출력하는 감지기 기능을 수행한다. 여기서, 써모파일 어레이 소자는 공간 내 온도 변화만을 확인 가능한 초전(pyro) 소자와는 달리 절대온도 측정이 가능한 이점이 있다. The thermal imager uses a thermopile array device to measure the temperature of the heat source in the monitoring area and, based on this, detects whether an intrusion has occurred and performs an alarm function to output an alarm. Here, the thermopile array device has an advantage in that absolute temperature measurement is possible, unlike a pyro device that can only check a temperature change in a space.

그러나, 이러한 써모파일 어레이 소자를 이용한 열화상 소자는 써모파일 어레이 소자의 협소한 시야각으로 인해 감시영역이 좁아 침입자 검출 및 열원체 이동 경로 추적을 위한 감시용 센서로는 적합하지 않은 문제점이 있다. However, the thermal imaging device using the thermopile array device has a narrow monitoring area due to the narrow viewing angle of the thermopile array device, which is not suitable as a monitoring sensor for intruder detection and heat source movement path tracking.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 써모파일 어레이 소자로 구현된 열화상 센서의 감시영역을 확장함으로써 침입 열원체의 이동 경로를 효율적으로 파악 할 수 있는 열원체 감시장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a heat source monitoring apparatus and method for efficiently grasping the moving path of the intrusion heat source by expanding the monitoring area of the thermal image sensor implemented by a thermopile array element.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열원체 감시장치는, Heat source monitoring apparatus according to a feature of the present invention for achieving the above object,

복수 개의 열화상 소자를 포함하며, 상기 복수 개의 열화상 소자 별로 열원체 감시데이터를 수집하는 열화상 센서; 및 상기 복수 개의 열화상 소자 별 열원체 감시데이터를 상기 열화상 센서의 감시영역 중 대응하는 영역에 각각 매칭시켜 행렬로 변환하고, 행렬로 변환된 열원체 감시데이터를 이용하여 열원체의 이동정보를 생성하는 제어부를 포함한다.A thermal image sensor including a plurality of thermal image elements, and collecting thermal source monitoring data for each of the plurality of thermal image elements; And converting the thermal source monitoring data for each of the plurality of thermal image elements into corresponding matrices of the monitoring regions of the thermal imager, respectively, and converting the thermal source monitoring data into a matrix, and using the thermal source monitoring data converted into the matrix, the movement information of the thermal source. It includes a control unit for generating.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 열원체 감시방법은,In addition, the heat source monitoring method according to another feature of the present invention,

복수 개의 써모파일 어레이 소자를 이용하여 복수 개의 열원체 감시데이터를 수집하는 단계; 상기 복수 개의 열원체 감시데이터를 전체 감시영역 중 대응하는 영역에 각각 매칭시켜 행렬을 생성하는 단계; 및 상기 행렬을 이용하여 열원체를 검출 및 추적하는 단계를 포함한다.Collecting a plurality of heat source monitoring data using a plurality of thermopile array elements; Generating a matrix by matching the plurality of heat source monitoring data to a corresponding area among all monitoring areas; And detecting and tracking a heat source using the matrix.

본 발명에 따르면, 복수의 써모파일 어레이 소자를 이용하여 열화상 센서의 감시영역을 확장함으로써 효과적으로 침입 열원체의 이동경로를 파악하는 것이 가능한 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to effectively grasp the movement path of the invading heat source by expanding the monitoring region of the thermal image sensor using a plurality of thermopile array elements.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.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. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, the term "part" or the like, as described in the specification, means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.

이제 아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 열원체 감시장치 및 그 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a heat source monitoring apparatus and a method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 열화상 센서의 설치 일 예를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 열화상 센서의 감시영역을 도시한 것이다. 1 illustrates an example of installation of a general thermal image sensor, and FIG. 2 illustrates a monitoring region of the thermal image sensor of FIG. 1.

도 1을 참조하면, 하나의 써모파일 어레이 소자를 포함하며, X측 시야각이 30ㅀ이고 Y측 시야각이 22ㅀ인 열화상 센서(10)를 바닥으로부터 2.5m 높이에 설치하는 경우, 열화상 센서(10)의 감시영역은 바닥의 경우 1.3m(X축)ㅧ0.97m(Y축)이 된다. Referring to FIG. 1, when a thermal image sensor 10 including one thermopile array element and having an X-side viewing angle of 30 ° and a Y-side viewing angle of 22 ° is installed at a height of 2.5 m from the bottom, the thermal image sensor The monitoring area in (10) is 1.3m (X axis) ㅧ 0.97m (Y axis) for the floor.

한편, 침입 열원체를 150cm(키)ㅧ30cm(어깨)ㅧ23.5cm(몸 두께)인 사람으로 가정하면, 침입 열원체 즉, 침입자의 인체 중 가장 발열량이 높은 머리가 통과하는 열화상 센서(10)의 감시영역은 도 2에 도시된 바와 같이 53cm(X축)ㅧ39cm(Y축)가 된다. 여기서, 침입자의 이동속도를 0,2m/s 이상으로 가정할 경우, 도 1의 열화상 센서(10)는 열원체의 이동경로 추적에 필요한 최소조건(2frame/s)를 만족시키지 못하게 된다. 따라서, 열화상 센서(10)의 감시영역을 통과하는 열원체 즉, 침입자에 대한 검출이 용이하지 않아 열화상 센서(10)를 방범용 센서로 사용하는 것이 어려운 문제점이 있다. On the other hand, assuming that the invasive heat source is 150 cm (height) 30 cm (shoulder) ㅧ 23.5 cm (body thickness), the invasive heat source, that is, the thermal image sensor 10 through which the head with the highest heat generation of the intruder's body passes. ), The surveillance area is 53 cm (X axis) ㅧ 39 cm (Y axis) as shown in FIG. In this case, if the moving speed of the intruder is assumed to be 0, 2 m / s or more, the thermal image sensor 10 of FIG. 1 does not satisfy the minimum condition (2 frames / s) necessary for tracking the moving path of the heat source. Therefore, it is difficult to detect a heat source, that is, an intruder, which passes through the monitoring region of the thermal image sensor 10, and thus it is difficult to use the thermal image sensor 10 as a security sensor.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열원체 감시장치(100)를 도시한 구조도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열원체 감시장치(100)의 감시영역의 일 예를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열화상 센서(110)의 단면도의 일 예를 도시한 것이다. 3 is a structural diagram showing a heat source monitoring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 4 shows an example of the monitoring area of the heat source monitoring device 100 according to an embodiment of the present invention; 5 illustrates an example of a cross-sectional view of the thermal image sensor 110 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 보면, 열원체 감시장치(100)는 열화상 센서(110), 제어부(120) 및 전원부(130)를 포함한다.3, the heat source monitoring apparatus 100 includes a thermal image sensor 110, a control unit 120, and a power supply unit 130.

열화상 센서(110)는 복수의 열화상 소자(제1 열화상 소자 ~ 제4 열화상 소자)를 이용하여 감시영역 내에서 열원체를 감지하고, 각 열화상 소자를 통해 수집한 열원체 감시데이터를 I2C 방식 등의 통신방식을 이용하여 제어부(120)로 전달한다. 여기서, 각 열화상 소자는 써모파일 어레이 소자로 구현된다.The thermal image sensor 110 senses a heat source in the monitoring region using a plurality of thermal image elements (first thermal image element to fourth thermal image element), and heat source monitoring data collected through each thermal image element. To the control unit 120 using a communication method such as I2C method. Here, each of the thermal imaging devices is implemented as a thermopile array device.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 도 4에 도시된 바와 각 열화상 소자는 열화상 센서(110)의 감시영역 중 서로 다른 일부 영역에 대한 열원체 감시데이터를 수집한다. 이를 위해서, 본 발명의 실시 예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 광각 구조의 기구물에 각 열화상 소자를 서로 다른 각도로 배치하여 열화상 소자 간의 시야각 중첩 및 열화상 센서의 감시영역의 사각을 최소화하도록 한다. Meanwhile, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, each thermal imager collects heat source monitoring data for a part of different regions of the monitoring region of the thermal image sensor 110. To this end, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, each thermal imaging device is disposed at a different angle in a wide-angle structure to minimize overlapping viewing angles between thermal imaging devices and blind spots of the monitoring area of the thermal imaging sensor. do.

다시, 도 3을 보면, 제어부(120)는 열화상 센서(110)의 각 열화상 소자로부터 열원체 감시데이터가 입력되면, 각 열화상 소자로부터 입력된 복수의 열원체 감시데이터를 열화상 센서(110)의 감시영역 중 대응하는 영역에 각각 매칭시켜 행렬로 변환한다. 도 4를 예로 들면, 제1 열화상 소자는 제1 영역, 제2 열화상 소자는 제2 영역, 제3 열화상 소자는 제3 영역 그리고 제4 열화상 소자는 제4 영역의 픽셀들로 각각 매칭시켜 행렬을 형성한다. Referring back to FIG. 3, when the heat source monitoring data is input from each of the thermal image elements of the thermal image sensor 110, the controller 120 converts the plurality of heat source monitoring data input from each of the thermal image elements to the thermal image sensor ( Each of the surveillance regions of 110 is matched with a corresponding region and converted into a matrix. 4, for example, the first thermal image device includes a first region, the second thermal image device includes a second region, the third thermal image device includes a third region, and the fourth thermal image device includes pixels of a fourth region, respectively. Match to form a matrix.

제어부(120)는 또한, 행렬로 변환된 열원체 감시데이터를 차분 처리방식의 차분 화상 추적 알고리즘에 적용하여 열원체를 검출하고 추적하여 열원체의 이동정보를 생성한다. The control unit 120 also applies the heat source monitoring data converted into a matrix to a differential image tracking algorithm of a differential processing method to detect and track the heat source to generate movement information of the heat source.

전원부(130)는 열화상 센서(110) 및 제어부(120)에 전원을 공급하는 기능을 수행하며, 전원을 통해 유입되는 노이즈 제거 기능을 더 포함할 수 있다. The power supply unit 130 performs a function of supplying power to the thermal image sensor 110 and the control unit 120, and may further include a noise removing function introduced through the power.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 열원체 감시장치(100)의 열원체 감시방법을 도시한 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 감시데이터의 행렬 변환의 일 예를 도시한 것이다. 6 is a flowchart illustrating a method of monitoring a heat source of the heat source monitoring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 illustrates an example of matrix transformation of monitoring data according to an embodiment of the present invention. .

도 6을 보면, 우선 열원체 감시장치(100)는 열화상 센서(110)의 각 열화상 소자 별로 열원체 감시데이터를 수집한다(S101). Referring to FIG. 6, first, the heat source monitoring apparatus 100 collects heat source monitoring data for each thermal image element of the thermal image sensor 110 (S101).

그리고, 각 열화상 소자 별로 수집된 열원체 감시데이터를 제어부(120)를 통해 열화상 센서(110)의 감시영역에 매칭시켜 행렬로 변환한다(S102). 여기서, 제어부(120)는 도 7에 도시된 바와 같이, 열화상 소자를 통해 수집된 복수의 열원체 감시데이터를 감시영역 중 대응하는 영역에 각각 매칭시켜 행렬을 생성한다. Then, the heat source monitoring data collected for each thermal imager is matched with the monitoring region of the thermal image sensor 110 through the control unit 120 and converted into a matrix (S102). Here, as shown in FIG. 7, the controller 120 generates a matrix by matching the plurality of heat source monitoring data collected through the thermal imaging element with corresponding areas of the monitoring area.

이후, 제어부(120)는 행렬로 변환된 열원체 감시데이터를 차분 처리방식의 차분 화상 추적 알고리즘에 적용하여 열원체를 검출하고 추적함으로써 열원체 이동정보를 생성한다(S103).Subsequently, the control unit 120 generates heat source movement information by detecting and tracking the heat source by applying the heat source monitoring data converted into a matrix to a differential image tracking algorithm of a differential processing method (S103).

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 복수개의 써모파일 어레이 소자를 써모파일 어레이 소자 간의 시야각 중첩 및 열화상 센서의 사각을 최소화하도록 광각구조의 기구물에 배치하여, 열화상 센서의 감시영역을 확장함으로써 써모파일 어레이 소자를 열원체 감시에 적용하는 것이 가능하도록 하는 효과가 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, a plurality of thermopile array elements are disposed on a wide-angle structure to minimize overlap of viewing angles between the thermopile array elements and blind spots of the thermal imager, thereby extending the monitoring area of the thermal imager. This has the effect of enabling the thermopile array element to be applied to heat source monitoring.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 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 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 일반적인 열화상 센서의 설치 일 예를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 열화상 센서의 감시영역을 도시한 것이다. 1 illustrates an example of installation of a general thermal image sensor, and FIG. 2 illustrates a monitoring region of the thermal image sensor of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열원체 감시장치를 도시한 구조도이다.3 is a structural diagram showing a heat source monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열원체 감시장치의 감시영역의 일 예를 도시한 것이다. Figure 4 shows an example of the monitoring area of the heat source monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열화상 센서의 단면도의 일 예를 도시한 것이다. 5 illustrates an example of a cross-sectional view of a thermal image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 열원체 감시장치의 열원체 감시방법을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a heat source monitoring method of a heat source monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 감시데이터의 행렬 변환의 일 예를 도시한 것이다. 7 illustrates an example of matrix transformation of surveillance data according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (7)

복수 개의 열화상 소자를 포함하며, 상기 복수 개의 열화상 소자 별로 열원체 감시데이터를 수집하는 열화상 센서; 및A thermal image sensor including a plurality of thermal image elements, and collecting thermal source monitoring data for each of the plurality of thermal image elements; And 상기 복수 개의 열화상 소자 별 열원체 감시데이터를 상기 열화상 센서의 감시영역 중 대응하는 영역에 각각 매칭시켜 행렬로 변환하고, 행렬로 변환된 열원체 감시데이터를 차분 화상 추적 알고리즘에 적용하여 열원체의 이동정보를 생성하는 제어부Matching the heat source monitoring data for each of the plurality of thermal image elements to a corresponding area among the monitoring areas of the thermal image sensor, and converting them into a matrix, and applying the source monitoring data converted into the matrix to a differential image tracking algorithm. Control unit for generating movement information of 를 포함하는 열원체 감시장치.Heat source monitoring device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수 개의 열화상 소자는 서로 다른 각도로 배치되어 상기 열화상 센서의 감시영역 중 서로 다른 영역에 대한 열원체 감시데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 열원체 감시장치. And the plurality of thermal image elements are arranged at different angles to collect heat source monitoring data for different areas of the monitoring area of the thermal image sensor. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 복수 개의 열화상 소자는 열화상 소자 간의 시야각 중첩 및 상기 감시영역의 사각을 최소화하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 열원체 감시장치.And the plurality of thermal imaging devices are arranged to minimize overlapping viewing angles between the thermal imaging devices and blind spots of the monitoring area. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 복수 개의 열화상 소자는 써모파일 어레이 소자로 구현되는 것을 특징 으로 하는 열원체 감시장치.And the plurality of thermal imaging devices are implemented as a thermopile array device. 복수 개의 써모파일 어레이 소자를 이용하여 복수 개의 열원체 감시데이터를 수집하는 단계;Collecting a plurality of heat source monitoring data using a plurality of thermopile array elements; 상기 복수 개의 열원체 감시데이터를 전체 감시영역 중 대응하는 영역에 각각 매칭시켜 행렬을 생성하는 단계; 및Generating a matrix by matching the plurality of heat source monitoring data to a corresponding area among all monitoring areas; And 상기 행렬을 차분 처리방식의 차분 화상 추적 알고리즘에 적용하여 상기 열원체를 검출 및 추적하는 단계Detecting and tracking the heat source by applying the matrix to a differential image tracking algorithm of a differential processing method; 를 포함하는 열원체 감시방법. Heat source monitoring method comprising a. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 수집하는 단계에서,In the collecting step, 각 써모파일 어레이 소자는 상기 전체 감시영역 중 대응하는 영역에 대한 열원체 감시데이터를 수집하며, 각 써모파일 어레이 소자에 대응하는 영역은 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 열원체 감시방법.Wherein each thermopile array element collects heat source monitoring data for a corresponding region of the entire monitoring region, and regions corresponding to each thermopile array element do not overlap each other. 삭제delete
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