KR101128022B1 - 다목적 감시용 카메라 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가시광 영상과 적외선 영상을 용이하고 정확하게 일치시킬 수 있으며, 그 결과 화재발생여부 및 침입자의 침입 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 구조가 개선된 다목적 감시용 카메라에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다목적 감시용 카메라는 피사체에서 방출된 적외선 영역대의 파장 및 피사체에서 반사된 가시광선 영역대의 파장이 입사되며, 입사된 적외선 영역대의 파장 및 가시광선 영역대의 파장 중 어느 하나의 파장은 투과시키며 다른 하나의 파장은 반사시키는 영상분리필터와, 가시광선 영역대의 파장이 입사되며, 입사된 가시광선 영역대의 파장을 기반으로 피사체의 가시광선 영상을 촬영하는 가시광 카메라와, 적외선 영역대의 파장이 입사되며, 입사된 적외선 영역대의 파장을 기반으로 피사체의 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라와, 가시광선 영상 및 적외선 영상이 일치되도록 처리하는 영상처리부와, 영상처리부에서 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

Description

다목적 감시용 카메라{A multipurpose watching camera}
본 발명은 화재발생여부 및 침입자의 침입 여부를 감시하기 위한 다목적 감시용 카메라에 관한 것이다.
화재발생여부 및 침입자의 침입 여부를 감시하기 위하여, 가시광 카메라와 적외선 카메라가 많이 이용되고 있다.
가시광 카메라를 통한 화재감시방법은 주로 소프트웨어적인 방법이 사용된다. 즉, 화재 발생시 연기의 확산형태 또는 불꽃의 특징적인 형태변화를 알고리즘화하여, 촬영된 영상과 상호 비교하여 화재의 발생여부를 판단한다. 하지만, 이 경우 화재발생시 발생하는 연기의 형태와 유사한 수증기, 구름, 먼지 등에 의한 오류가 발생할 우려가 있다.
적외선 카메라를 통한 화재감시방법은, 적외선 카메라에서 촬영된 영상으로부터 온도변화를 분석하여 화재의 발생여부를 판단한다. 하지만, 열원의 온도에 근거한 이미지 구성은 해상도가 매우 낮고 또한 흑백 영상이므로, 화재발생이 예상되는 높은 온도가 감지되었을 때, 이를 최종 확정하기 위하여 보조적인 방법으로써 주변이미지를 통한 현황 파악이 어렵다. 즉, 무조건 온도가 설정온도보다 높을 경우 화재로 인식하는 오류를 없애기 위한 방법으로써, 영상을 소프트웨어적으로 분석처리하거나 운영자가 직접 육안으로 확인하여 판단하기가 어렵다는 문제가 있다.
한편, 상술한 가시광 카메라 및 적외선 카메라를 통한 화재감시방법의 문제를 해결하기 위하여, 가시광 카메라와 적외선 카메라를 한 장소에 설치하고 각각 영상을 촬영한 후, 촬영된 두 개의 영상을 일치시켜서 상호 보완하는 방안이 제안되었다. 하지만, 이 경우 가시광 카메라와 적외선 카메라가 서로 다른 위치에서 서로 다른 방향으로 피사체를 촬영하므로, 촬영된 두 영상의 화각, 즉 화면의 각도가 상이하게 된다. 따라서, 두 영상을 일치시키기 위한 맵핑 과정이 복잡해질 뿐 아니라, 일치시킨다고 하더라도 이중영상이 생기는 등 영상의 선명도가 낮다는 문제점이 있다.
이러한 문제점으로 인해, 실제 현장에서는 대부분 단일카메라를 사용하고 있으며, 가시광 카메라의 경우 야간사용시 보조용 투광등 또는 적외선 투광등을 사용하고 문제점을 보완하고 있으며, 열상카메라의 경우에는 단독으로 사용하되 오류발생의 보완은 소프트웨어에 의존하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가시광 영상과 적외선 영상을 용이하고 정확하게 일치시킬 수 있으며, 그 결과 화재발생여부 및 침입자의 침입 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 구조가 개선된 다목적 감시용 카메라를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다목적 감시용 카메라는 피사체에서 방출된 적외선 영역대의 파장 및 상기 피사체에서 반사된 가시광선 영역대의 파장이 입사되며, 상기 입사된 적외선 영역대의 파장 및 가시광선 영역대의 파장 중 어느 하나의 파장은 투과시키며 다른 하나의 파장은 반사시키는 영상분리필터와, 상기 가시광선 영역대의 파장을 기반으로 상기 피사체의 가시광선 영상을 촬영하는 가시광 카메라와, 상기 적외선 영역대의 파장을 기반으로 상기 피사체의 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라와, 상기 가시광선 영상 및 상기 적외선 영상이 일치되도록 처리하는 영상처리부와, 상기 영상처리부에서 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 피사체와 상기 영상분리필터 사이에 배치되며, 상기 적외선 영역대의 파장 및 상기 가시광선 영역대의 파장이 투과되는 입사렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 입사렌즈는 게르마늄재질로 이루어지며, 상기 입사렌즈를 통과하는 과정에서 상기 적외선 영역대의 파장 및 상기 가시광선 영역대의 파장이 반사되는 것이 방지되도록 코팅처리 되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 영상분리필터는 상기 적외선 영역대의 파장은 투과시키고, 상기 가시광선 영역대의 파장은 반사시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 영상분리필터에서 반사된 가시광선 영역대의 파장이 상기 가시광 카메라로 입사되도록 상기 가시광선 영역대의 파장을 반사시키는 반사경을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 적외선 카메라에서 촬영된 적외선 영상과, 가시광 카메라에서 촬영된 가시광 영상의 화각이 기본적으로 일치되므로, 두 영상을 용이하고 정확하게 맵핑할 수 있다. 그리고, 이와 같이 정확하게 맵핑된 영상을 기초로 화재발생여부 및 침입자의 침입여부를 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 감시용 카메라의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 촬영부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬영부의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다목적 감시용 카메라에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 감시용 카메라의 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 촬영부의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 다목적 감시용 카메라(100)는 촬영부(10)와, 영상 처리부(20)와, 디스플레이부(30)와, 원격제어기(40)를 포함한다.
촬영부(10)는 피사체(P), 즉 화재발생여부 및 침입자의 침입여부를 감시하고자 하는 공간의, 가시광 영상 및 적외선 영상을 촬영하기 위한 것이다. 본 실시예의 경우, 촬영부(10)는 입사렌즈(11)와, 영상분리필터(12)와, 반사경(13)과, 적외선 카메라(14)와, 가시광 카메라(15)를 포함한다.
입사렌즈(11)로는 피사체(P)로부터 나온 광이 입사된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 피사체(P)에서는 적외선 영역대의 파장(점선표시 s)이 방출되고, 가시광선 영역대의 파장(실선표시 t)이 반사되어 나오는데, 이 두 파장은 모두 입사렌즈(11)로 입사된 후 투과된다. 이때, 가시광선 영역대의 파장 및 적외선 영역대의 파장이 투과되는 과정에서 감쇄되는 것이 방지(최소화)되도록 입사렌즈(11)는 게르마늄 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 가시광선 영역대의 파장 및 적외선 영역대의 파장이 반사되는 것이 방지되도록, 입사렌즈는 무반사 특수 코팅 처리되는 것이 바람직하다. 이와 같은 입사렌즈는 공지의 구성인 바, 구체적인 제작 및 코팅처리 방법에 관한 설명은 생략한다.
영상분리필터(12)는 가시광선 영역대의 파장 및 적외선 영역대의 파장 중 어느 하나의 파장은 투과시키고 다른 하나의 파장은 반사시킴으로써, 두 파장을 상호 분리하기 위한 것이다. 본 실시예의 경우 영상분리필터(12)는 입사된 두 파장 중, 적외선 영역대의 파장(s)은 투과시키고, 가시광선 영역대의 파장(t)은 전반사시킨다. 이때, 반사 또는 투과되는 과정에서 파장이 감쇄되는 것이 최소화되도록, 영상분리필터(12)는 다중으로 특수코팅 처리되는 것이 바람직하다.
반사경(13)은 영상분리필터(12)에서 반사된 가시광선 영역대의 파장(t)이 후술할 가시광 카메라(15)로 입사되도록 반사시키기 위한 것이다. 반사경(13)은 영상분리필터(12)에서 반사된 가시광선 영역대의 파장의 진행경로 상에 배치되며, 이 파장을 가시광 카메라(15) 쪽으로 전반사시킨다.
적외선 카메라(14)는 영상분리필터(13)를 투과한 적외선 영역대의 파장(s)의 진행경로 상에 배치되며, 이 적외선 카메라(14)로 적외선 영역대의 파장이 입사된다. 그리고, 적외선 영역대의 파장을 적외선 영상으로 변환하기 위하여, 적외선 카메라에는 입사렌즈, 초점 조절을 위한 초점조정부, 적외선 감지소자, 열상신호처리부 등이 구비되어 있으며, 열상신호처리부에서 처리된 열상신호는 내부 보정회로 및 보정 소프트웨어를 통하여 보정되어 적외선 영상으로 변환된다. 이러한 적외선 카메라(14)는 공지의 구성인 바, 각 세부구성의 작동원리에 관한 상세한 설명은 생략한다.
가시광 카메라(15)는 반사경(13)에서 반사된 가시광선 영역대의 파장(t)의 진행경로 상에 배치되며, 이 가시광 카메라로 가시광선 영역대의 파장이 입사된다. 가시광 카메라(15)는 가시광선 영역대의 파장을 기반으로 가시광 영상을 생성하며, 이를 위한, 가시광 렌즈 및 가시광 감지소자 등과, 초점 조절을 위한 초점조정부 등을 구비한다. 이 가시광 카메라 역시 공지의 구성인 바, 각 세부구성의 작동원리에 관한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상술한 입사렌즈(11), 영상분리필터(12), 반사경(13), 적외선 카메라(14) 및 가시광 카메라(15)는 케이스(도면 미도시)에 결합되어 일체로 제작된다. 그리고, 케이스는 구동수단에 연결되어, 좌우 및 상하 방향으로 회전하면서 피사체, 즉 촬영지점을 변경할 수 있다.
영상 처리부(20)는 적외선 카메라(14) 및 가시광 카메라(15)와 전기적으로 연결되며, 적외선 카메라(14) 및 가시광 카메라(15)로부터 적외선 영상 및 가시광 영상을 수신한다. 영상 처리부(20)는 수신된 영상을 확대/축소 및 좌우상하 방향으로 이동하여, 두 영상을 하나로 일치시키는 맵핑 처리과정을 수행한다. 이때, 입사렌즈(11)를 통해 입사된 피사체의 영상, 즉 적외선 영상(보다 정확하게는, 적외선 영역대의 파장)과, 가시광 영상(가시광선 영역대의 파장)이 영상분리필터(12)에 의해 분리된 후, 적외선 카메라 및 가시광 카메라에 의해 각각 촬영된 것이므로, 기본적으로 두 영상의 화각, 즉 화면각도가 서로 일치하며, 따라서 적외선 영상 및 가시광 영상을 매우 용이하고 정확하게 일치시킬 수 있다.
한편, 영상 처리부(20)는 이와 같이 일치된 두 개의 영상을 함께 또는 따로 출력하는 기능을 가진다. 또한, 적외선 영상을 기반으로 하여 각 지점의 온도를 산출하는 알고리즘과 이를 표시하는 기능을 가진다. 또한, 영상 처리부는 산출된 온도가 기설정된 위험온도, 즉 화재 발생이 의심되는 온도 또는 인체온도 이상이 되는 경우에는, 사용자에게 알람경보를 알리거나 화면 상에 해당 온도와 경보상태 등을 표시하는 기능을 가질 수도 있다.
디스플레이부(30)는 영상 처리부에서 처리된 결과, 즉 영상을 화면상에 출력하기 위한 것으로, 예를 들어 영상 모니터 등이 디스플레이부로 채용된다. 사용자의 선택에 따라, 디스플레이부에는 적외선 영상, 가시광 영상, 적외선 영상과 가시광 영상이 맵핑된 영상, 각 지점의 온도가 표시되는 영상 등이 표시된다.
원격제어기(40)는 영상 처리부(20)와 유선 또는 무선전송방식으로 연결되며, 영상 처리부(20)로 제어신호를 출력한다. 그리고, 제어신호에 따라 영상 처리부에서 출력되는 영상의 종류가 설정되고(즉, 적외선 영상, 가시광 영상, 적외선 영상과 가시광 영상이 맵핑된 영상 및 각 지점의 온도가 표시되는 영상 중 하나로 설정), 이에 따라 디스플레이부에 설정된 영상이 표시된다. 그리고, 원격제어기를 통해 위험온도와 같이, 영상 처리부에 저장되는 각종 데이터를 변경할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 입사렌즈를 통해 입사된 피사체의 영상, 즉 적외선 영상과, 가시광 영상이 영상분리필터에 의해 분리된 후, 적외선 카메라 및 가시광 카메라에 의해 촬영되므로, 적외선 영상과 가시광 영상의 화각이 기본적으로 서로 일치하게 되며, 그 결과 두 영상을 서로 일치시키는 맵핑 과정이 매우 용이하고 또한 정확하게 서로 일치하게 된다.
그리고, 이와 같이 정확하게 일치된 두 개의 영상을 기반으로 하여, 화재발생여부 및 침입자의 침입여부를 판단하므로, 매우 정확한 판단을 할 수 있으며 그 결과 오보율이 감소된다. 예를 들어, 침입자의 침입여부를 감시하는 경우, 적외선 영상에 의한 인체감지와, 가시광 영상에 의한 인체형태감지기능을 중첩시켜 판단하므로, 침입자의 침입여부를 매우 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 원격제어기를 통해 출력되는 영상의 종류 및 각종 데이터를 변경할 수 있으므로, 사용자가 편리하게 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
예를 들어, 본 실시예의 경우 영상분리필터는 적외선 영역대의 파장을 투과시키고 가시광선 영역대의 파장을 반사시켰으나, 다른 종류의 영상분리필터를 사용함으로써 적외선 영역대의 파장을 반사시키고 가시광선 영역대의 파장을 투과시킬 수도 있다.
또한, 본 실시예의 경우 영상분리필터에서 반사된 가시광선이 반사경에서 반사된 후 가시광 카메라로 입사되도록 구성되었으나, 도 3에 도시된 바와 같이 영상분리필터에서 반사된 가시광선이 곧 바로 가시광 카메라로 입사되도록 다목적 감시용 카메라(100A)를 구성할 수 있다.
또한, 입사렌즈를 줌(zoom) 기능을 가지는 줌렌즈(zoom lens)로 구성할 수도 있다. 이 경우, 입사렌즈는 수동 또는 자동방식으로 피사체를 확대(zoom-in) 또는 축소(zoom-out)할 수 있다. 특히, 자동방식에 의해 피사체를 확대 및 축소하도록 구성되는 경우에는, 입사렌즈가 원격제어기에 의해 원격제어되도록 구성할 수도 있다.
100...다목적 감시용 카메라 10...촬영부
11...입사렌즈 12...영상분리필터
13...반사경 14...적외선 카메라
15...가시광 카메라 20...영상 처리부
30...디스플레이부 40...원격제어부

Claims (6)

  1. 피사체에서 방출된 적외선 영역대의 파장 및 상기 피사체에서 반사된 가시광선 영역대의 파장이 입사되며, 상기 입사된 적외선 영역대의 파장 및 가시광선 영역대의 파장 중 어느 하나의 파장은 투과시키며 다른 하나의 파장은 반사시키는 영상분리필터;
    상기 가시광선 영역대의 파장이 입사되며, 입사된 상기 가시광선 영역대의 파장을 기반으로 상기 피사체의 가시광선 영상을 촬영하는 가시광 카메라;
    상기 적외선 영역대의 파장이 입사되며, 입사된 상기 적외선 영역대의 파장을 기반으로 상기 피사체의 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라;
    상기 가시광선 영상 및 상기 적외선 영상이 일치되도록 처리하는 영상처리부;
    상기 영상처리부에서 처리된 영상을 표시하는 디스플레이부; 및
    상기 피사체와 상기 영상분리필터 사이에 배치되며, 상기 적외선 영역대의 파장 및 상기 가시광선 영역대의 파장이 투과되는 입사렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 감시용 카메라.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입사렌즈는 게르마늄재질로 이루어지며, 상기 입사렌즈를 통과하는 과정에서 상기 적외선 영역대의 파장 및 상기 가시광선 영역대의 파장이 반사되는 것이 방지되도록 코팅처리 되는 것을 특징으로 하는 다목적 감시용 카메라.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입사렌즈는 줌(zoom) 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 다목적 감시용 카메라.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상분리필터는 상기 적외선 영역대의 파장은 투과시키고, 상기 가시광선 영역대의 파장은 반사시키는 것을 특징으로 하는 다목적 감시용 카메라.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 영상분리필터에서 반사된 가시광선 영역대의 파장이 상기 가시광 카메라로 입사되도록 상기 가시광선 영역대의 파장을 반사시키는 반사경;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 감시용 카메라.
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