KR101130034B1 - 다중 카메라 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 카메라 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 2개의 카메라를 갖는 카메라 모듈을 다수 개 이용하여 터널 내 화재 감시를 위한 다중 카메라 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 터널 내 화재 감시를 위한 다중 카메라 시스템에 있어서, 다수의 터널 내부를 감시하는 카메라 모듈; 상기 개별 카메라 모듈에서 계산된 영상 신호를 수신하여 사용자에게 터널 영상을 전송하는 서버 컴퓨터; 및 상기 각 카메라 모듈과 상호 통신 기능과 각 카메라 모듈과 상기 서버 컴퓨터와의 통신 기능을 제공하는 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템을 제공한다.

Description

다중 카메라 시스템{Multiple camera system}
본 발명은 다중 카메라 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 2개의 카메라를 갖는 카메라 모듈을 다수 개 이용하여 터널 내 화재 감시를 위한 다중 카메라 시스템에 관한 것이다.
우리나라는 산이 많은 경동성 지형으로 최근 도로의 고속화, 직선화 경향에 따라 장대형 터널을 포함하는 도로의 건설 및 운영이 증가하고 있다. 상기 장대형 터널의 경우에는 터널 내 사고가 발생 시 이에 대한 신속한 조치가 필요하여 터널 내 각종 사고의 감시를 위한 시스템을 적용하고 있다.
상기 감시 시스템은 통상 터널 내 감시 카메라에서 얻은 영상을 이용하여 터널 내에서 발생하는 차량 사고나 화재 등에 대한 재산 및 인명 손실의 예방하는 기능을 포함하며 이에 대한 중요성 또한 점차 높아지고 있다.
특히 근래에 들어 컴퓨터 성능의 비약적으로 발달하고, 감시용 카메라의 가격이 하락하면서 이러한 영상 감시 시스템은 각종 사고와 재해의 예방을 위하여 터널뿐만 아니라 유사 분야에도 점차 확대 적용되고 있는 추세이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같은 기존의 터널 내 화재를 감시하는 시스템의 구성을 살펴보면, 영상 입력을 위한 감시 카메라(1), 상기 감시 카메라(1)로부터 영상 정보를 전달받아 영상의 분석, 영상 내 사고 감지 및 감지 결과의 통보를 수행하는 서버 컴퓨터(3), 그리고 상기 감시 카메라(1)와 서버 컴퓨터(3)를 연결하는 케이블(2)이 주 구성요소이다. 이와 더불어 터널 내부에 각 위치에 설치된 다수의 감시 카메라(1)에서 획득한 아날로그 영상을 서버 컴퓨터(3)로 전송하여 디지털화 및 통합 관리하는 시스템이 추가적으로 필요하다. 하지만, 이러한 시스템을 운영하기 위해서는 모든 영상을 처리하기 위하여 대용량 서버 컴퓨터(3)가 필요하며, 각 감시 카메라(1)의 영상이 한꺼번에 처리되기 때문에 높은 계산량 또한 필요하며, 개별 감시 카메라(1)와 서버 컴퓨터(3)는 신호적으로 연결되어야 하므로 감시 카메라(1) 수의 증가는 바로 케이블(2) 설치의 증가로 이어지고 이러한 케이블(2) 증가는 설치 및 유지 보수에 많은 어려움이 발생하고, 특히 장대형 터널에서는 이러한 문제점이 더욱 배가된다. 그리고 각 감시 카메라(1)의 영상이 아날로그 형태의 신호로 전송되기 때문에 영상의 훼손, 잡음이 심하여, 이러한 문제를 해결하기 위하여 반드시 영상의 전처리 절차를 수행해야 하는 단점 또한 포함하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 종래 서버 컴퓨터를 이용하여 처리되는 영상을 각 카메라에 부착된 임베디드 시스템을 이용하여 서버의 과부하를 줄이고 또한 영상 전송을 디지털 방식으로 바꾸어 영상의 훼손 및 잡음을 최소로 하는 터널 내 화재 감시를 위한 다중 카메라 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 두 개의 카메라 시스템을 사용하여 영상 분석과 화재 추적을 수행할 수 있는 터널 내 화재 감시를 위한 다중 카메라 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 터널 내 화재 감시를 위한 다중 카메라 시스템에 있어서, 다수의 터널 내부를 감시하는 카메라 모듈; 상기 개별 카메라 모듈에서 계산된 영상 신호를 수신하여 사용자에게 터널 영상을 전송하는 서버 컴퓨터; 및 상기 각 카메라 모듈과 상호 통신 기능과 각 카메라 모듈과 상기 서버 컴퓨터와의 통신 기능을 제공하는 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카메라 모듈은: 내부 공간이 형성되는 사각형 단면을 갖는 케이스; 상기 케이스 길이방향으로 일면에 장착되는 투명보호창; 상기 케이스 내부 공간 바닥면에 고정되며 프로세서, 메모리, 저장장치 및 통신 인터페이스를 포함하며, 상기 통신 인터페이스를 통하여 상기 네트워크와 연결되는 임베디드 시스템; 상기 임베디드 시스템에 고정되어 터널의 내의 영상을 디지털로 상기 임베디드 시스템에 제공하는 CCD 카메라; 상기 케이스 하면에 고정되는 PTZ 카메라; 및 상기 PTZ 카메라의 아날로그 영상 신호를 디지털로 변화하여 상기 임베디드 시스템에 제공하는 A/D 영상 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임베디드 시스템은 상기 CCD 카메라에 의한 영상을 이용하여 화재 발생 여부를 판단하여 PTZ 카메라를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서버 컴퓨터는 각 카메라 모듈의 영상을 수집하여 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임베디드 시스템은 상기 서버 컴퓨터의 요청에 의하여 CCD 카메라 및 PTZ 카메라의 점검과 카메라 보정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임베디드 시스템은 외부기기 인터페이스를 더 포함하며, 상기 인터페이스에 연결되는 외부기기의 정보를 수집하여 상기 서버 컴퓨터로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임베디드 시스템은 상기 서버 컴퓨터에서 전송되는 제어 신호를 상기 인터페이스를 통하여 외부기기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 네트워크는 허브를 포함하며, TCP/IP 프로토콜인 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
1) 영상 분석을 위한 카메라와 추적을 위한 카메라를 별도로 적용하여 영상의 분석 및 추적이 용이하며 전체적인 흐름을 관찰할 수 있다.
2) 임베디드 시스템에 의하여 카메라 모듈에서의 기본적인 연산을 수행하므로 서버 컴퓨터의 부하를 극히 절감할 수 있다.
3) 카메라 모듈과 서버 컴퓨터 간에 네트워크에 의하여 연결되어 각 시스템의 점검과 카메라의 수치 보정 등의 유지 보수를 서버에서 원격으로 제어할 수 있으며, 또한 임베디드 시스템에 다른 센서나 환기 시스템을 연결하는 경우 전체 시스템의 원격 조정도 가능하다.
4) 네트워크의 적용에 따라 케이블 설치를 최소화할 수 있어, 케이블의 유지 보수가 극히 편리하다.
5) 카메라 모듈의 추가는 허브에 연결하는 만하면 되므로 카메라 모듈의 추가가 극히 용이하다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 카메라 시스템의 카메라 모듈을 구성을 나타내는 구성도이며,
도 2는 도 1의 작동 관계를 나타내는 설명도이며,
도 3은 도 1의 네트워크 연결 상태를 나타내는 구성도이며,
도 4는 종래 카메라 시스템의 연결 구조를 나타내는 구성도이다.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참작하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 카메라 시스템의 카메라 모듈의 구성을 나타내는 구성도이며, 도 2는 도 1의 작동 관계를 나타내는 구성도이며, 도 3은 도 1의 네트워크 연결 구조를 나타내는 구성도이다.
먼저 본 발명에 따른 다중 카메라 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 CCD카메라, PTZ(Pan tilt zoom)카메라, 인베디드 시스템을 포함하는 카메라 모듈과 네트워크 그리고 서버 컴퓨터를 포함하여 구성된다.
먼저 본 발명의 카메라 모듈(100)에 대하여 설명한다.
상기 카메라 모듈(100)은 먼저 직육면체의 케이스(10)가 구비된다. 상기 케이스(10)는 방열성이 우수한 금속제가 바람직하며, 필요한 경우 합성수지로 대치될 수 도 있다.
상기 케이스(10)의 길이방향의 측면에는 투명보호창(12)이 장착된다.
상기 투명보호창(12)은 투명한 유리, 아크릴 기타 투명한 플라스틱 등에서 선택적으로 사용할 수 있으며, 상기 케이스(10)와 나사에 의하여 결합하나, 상기 케이스(10) 측면에 홈을 형성하여 상기 홈에 끼워지는 형태로도 결합할 수 있다.
상기 투명보호창(12)은 상기 케이스(10) 내부에 장착되는 CCD 카메라(20)의 화각 확보와 외부 물체에 의한 CCD 카메라(20)의 보호를 위한 구성이며, 상기의 결합 방식에 의해 손쉽게 교체할 수 있다.
또한, 상기 케이스(10) 상단에는 커버(15)가 역시 나사를 매개로 결합되어 상기 케이스(10)에 의해 형성되는 내부 공간을 보호한다.
한편, 상기 케이스(10)의 내부 공간에는 임베디드 시스템(30)이 위치한다.
상기 임베디드 시스템(30)은 일반적인 보드 형태로 컴퓨터와 유사한 환경을 제공하기 위하여 소형의 프로세스, 메모리, 저장장치 및 각종 인터페이스를 포함한다. 또한 기본적인 네트워크를 지원하기 위한 TCP/IP 통신모듈을 포함하며, 아날로그 정보를 디지털로 변환하는 A/D 컨버터 모듈도 포함한다.
상기 저장장치에 상기 임베디드 시스템(30)의 작동을 위한 운영체제와 응용프로그램이 저장되어 전원 공급과 더불어 작동한다.
특히 상기 임베디드 시스템(30)은 CCD 카메라(20)에 의해 입력되는 영상 정보를 이용하여 화재 유무를 감시하는 프로그램이 탑재된다.
또한, 필요한 경우 외부 센서와 연결될 수 있는 인터페이스를 가지며, 상기 인터페이스에 온도, 화학 센서 등을 부착할 수 있으며, 상기 센서에 대응되는 모듈을 장착하고, 상기 모듈의 정보를 인식하는 별도의 프로그램들이 상기 저장장치에 저장되어 역시 전원공급과 더불어 작동하여 외부의 정보를 수집한다.
한편, 상기 임베디드 시스템(30)은 상기 케이스(10)의 내부에 안착될 수 있는 크기이며 직사각형의 평판 형태이며, 투명보호창(12)이 장착된 케이스(10) 측면 방향에 CCD 카메라(20)가 고정된다. 따라서 상기 CCD 카메라(20)는 상기 임베디드 시스템(30)에 고정되므로 상기 임베디드 시스템(30)이 상기 케이스(10)에 고정 지지되는 경우에는 케이스(10)와 고정을 위한 별도의 고정장치는 필요치 않다.
한편 상기 케이스(10)의 하단에는 PTZ(Pan Tilt Zoom) 카메라(40)가 장착된다. 상기 PTZ 카메라(40)는 외부 신호의 입력에 따라 영상의 확대, 방향의 위치조절, 축소 등이 자유로운 카메라로 아날로그 형태의 영상을 출력한다.
또한 상기 PTZ 카메라(40)는 외부에서 제어 신호를 인가하는 경우 광학계가 회전, 영상 확대 및 영상 축소 등이 수행되어 특정 물체의 추적에 용이한 특성을 나타내는 카메라 시스템이다.
상기 PTZ 카메라(40)의 신호는 상기 케이스(10) 하단을 관통하여 상기 임베디드 시스템(30)에 장착된 A/D 영상 변환기(50)와 연결되는 케이블에 의하여 상기 임베디드 시스템(30)에 전달되며, 또한 상기 PTZ 카메라(40)의 제어신호는 상기 임베디드 시스템(30)을 통하여 상기 PTZ 카메라(40)에 전달되어 PTZ 카메라(40)가 제어된다.
상기와 같이 본 발명의 카메라 모듈(100)은 두 개의 카메라 시스템이 장착되는 특징이 있다. 첫 번째로 상기 CCD 카메라(20)는 고정된 화각을 가지며 고화질의 영상을 디지털로 획득하여 임베디드 시스템(30)에 전송한다.
그리고 두 번째로 상기 PTZ 카메라(40)는 내부에 장착된 광학계가 제어 신호에 의하여 회전, 확대, 축소되는 기능을 가지므로, 상기 임베디드 시스템(30)에서 상기 CCD 카메라(20)의 영상을 이용하여 화재를 감지하면, 감지된 화재의 위치를 상기 PTZ 카메라(40)를 이용하여 화재의 영상을 추적 및 확대함으로써 각각 전문화된 기능을 담당하여 시스템의 효율을 증가시킬 수 있다.
분 발명에 따른 카메라 모듈(100)의 구체적인 작동을 도면 2를 참고하여 설명한다.
먼저 전체의 터널 영상은 CCD 카메라(20)에 의하여 촬영되어 디지털 정보로 변환되어 임베디드 시스템(30)으로 전송된다.
그리고 사고가 발생한 경우 상기 임베디드 시스템(30)이 사고를 인식하고 PTZ 카메라(40)에 각도 및 화면 확대 신호를 출력한다.
상기 신호에 의하여 PTZ 카메라(40)는 사고 확대 영상을 촬영하여 아날로그 영상을 출력하면 상기 아날로그 영상을 A/D 영상 변환기(50)에 의하여 디지털로 변환되어 상기 임베디드 시스템(30)에 입력된다.
상기 임베디드 시스템(30)은 TCP/IP 통신 네트워크(300)를 통하여 서버 컴퓨터(200)에 디지털 영상 신호를 전달하게 된다.
또한, 상기 임베디드 시스템(30)은 필요한 경우 상기 카메라 장치 이외의 화학 센서, 온도 센서, 터널 내 환기 시스템, 조명 시스템과 연결을 위한 별도의 인터페이스를 포함할 수 있다.
이러한 다중 카메라 시스템은 고화질의 영상을 CCD 카메라(30)에 의하여 획득하여 사고의 유무를 판단하고, 사고가 발생한 경우 다른 카메라 장치인 PTZ 카메라(40)로 관측된 화재의 영상을 추적 및 확대함으로 각각 전문화된 기능을 분담하여 시스템의 효율을 증가시킬 수 있으며, 또한 사고 현장을 정밀하게 관측하기 위하여 영상을 확대하는 경우에도 동시에 전체적인 흐름을 CCD 카메라(20)로 관찰할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 통신 네트워크(300)는 허브(310)를 이용하여 다수의 카메라 모듈(100)을 상호 연결하여 서버 컴퓨터(200)로 영상을 전송한다.
도 3에 도시된 바와 같이 터널 내의 감시를 위해서는 다수의 카메라 모듈(100)이 사용된다. 각 카메라 모듈(100)은 허브(310)를 통하여 연결되며, 또한 상기 허브(310) 역시 다른 허브(310)로 연결될 수도 있으며, 마지막 허브(310)는 최종적으로 서버 컴퓨터(200)와 연결된다.
상기와 같은 네트워크(300)의 구성은 통상의 컴퓨터 네트워크의 구성과 동일하여 통상의 통신 장비인 허브(310), 통신 케이블 등을 그대로 이용할 수 있어, 비교적 저렴한 가격에 네트워크를 구축할 수 있으며, 또한 종래 직접 연결 방식에 비하여 적은 선으로 연결이 가능하여 케이블링의 효율성을 제공하며, 그리고 필요시 카메라 모듈(100)을 손쉽게 추가할 수 있다.
또한 상기 카메라 모듈(100)에 영상신호뿐만 아니라 다른 센서 장치들을 장착하는 경우 상기 센서들의 정보들도 네트워크(300)를 통하여 전달할 수 있는 특징이 있다.
상기 서버 컴퓨터(200)는 네트워크(300)를 통하여 전달된 각 카메라 모듈(100)의 영상을 판독하고 필요한 경우 제어를 위한 신호를 해당 카메라 모듈(100)에 출력하며, 또한 사용자에게 화면을 통하여 영상을 제공하고 필요한 경우 사용자의 명령을 처리한다.
특히, 상기 카메라 모듈(100)에 터널 내 조명 시스템, 환기 시스템의 제어부와 연결된 경우에는 상기 서버 컴퓨터(200)를 통하여 원격으로 조절 가능하다.
그리고 전체 카메라 모듈(100)을 통하여 전달된 화상 정보를 이용하여 다양한 기능들을 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
1: 감시 카메라 2: 케이블
3, 200: 서버 컴퓨터 10: 케이스
12: 투명보호창 15: 커버
20: CCD 카메라 30: 임베디드 시스템
40: PTZ 카메라 50: A/D 영상 변환기
100: 카메라 모듈 300: 네트워크
310: 허브

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 다수의 터널 내부를 감시하는 카메라 모듈; 상기 개별 카메라 모듈에서 계산된 영상 신호를 수신하여 사용자에게 터널 영상을 전송하는 서버 컴퓨터; 및 상기 각 카메라 모듈과 상호 통신 기능과 각 카메라 모듈과 상기 서버 컴퓨터와의 통신 기능을 제공하는 네트워크를 포함하는 터널 내 화재 감시를 위한 다중 카메라 시스템에 있어서,
    상기 카메라 모듈은:
    내부 공간이 형성되는 사각형 단면을 갖는 케이스;
    상기 케이스 길이방향으로 일면에 장착되는 투명보호창;
    상기 케이스 내부 공간 바닥면에 고정되며 프로세서, 메모리, 저장장치 및 통신 인터페이스를 포함하며, 상기 통신 인터페이스를 통하여 상기 네트워크와 연결되는 임베디드 시스템;
    상기 임베디드 시스템에 고정되어 터널의 내의 영상을 디지털로 상기 임베디드 시스템에 제공하는 CCD 카메라;
    상기 케이스 하면에 고정되는 PTZ 카메라; 및
    상기 PTZ 카메라의 아날로그 영상 신호를 디지털로 변화하여 상기 임베디드 시스템에 제공하는 A/D 영상 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 임베디드 시스템은 상기 CCD 카메라에 의한 영상을 이용하여 화재 발생 여부를 판단하여 PTZ 카메라를 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 서버 컴퓨터는 각 카메라 모듈의 영상을 수집하여 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 임베디드 시스템은 상기 서버 컴퓨터의 요청에 의하여 CCD 카메라 및 PTZ 카메라의 점검과 카메라 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 임베디드 시스템은 외부기기 인터페이스를 더 포함하며, 상기 인터페이스에 연결되는 외부기기의 정보를 수집하여 상기 서버 컴퓨터로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 임베디드 시스템은 상기 서버 컴퓨터에서 전송되는 제어 신호를 상기 인터페이스를 통하여 외부기기로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 네트워크는 허브를 포함하며, TCP/IP 프로토콜인 것을 특징으로 하는 다중 카메라 시스템.
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