KR101165821B1 - 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법 - Google Patents

주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선 열영상에서 화염의 확산이나 동적 움직임을 주파수 스펙트럼 분석에 의해 화재를 판정하는 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명인 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템은,
적외선 열영상 화재검출 시스템에 있어서,
적외선 영상을 일정주기로 영상 버퍼에 갱신저장하는 영상버퍼링처리부와;
상기 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화부와;
상기 기준영상설정및블록화부에 의해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리부와;
상기 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록처리부와;
상기 화재후보블록처리부에 의해 화재 후보블록 발생시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출부와;
상기 주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 적외선 열 영상에서 문턱처리에 의해 선정된 화재 후보영역을 연속되는 영상 간에 주파수 스펙트럼 평균을 구하여 화재의 확산이나 움직임과 같은 동적 특성을 판별하여 화재를 검출함으로써, 화재와 비슷한 특성을 보이는 높은 온도를 갖는 물체의 지속적인 흔들림을 구분하여 화재 오류 요소로 분류할 수 있으며, 그 외에 다른 주파수 성분들을 분석해봄으로써 화재의 특성을 더욱 세밀하게 분석해볼 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법{infrared thermal-image detection system using frequency spectrum analysis and thereof.}
본 발명은 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선 열영상에서 화염의 확산이나 동적 움직임을 주파수 스펙트럼 분석에 의해 화재를 판정하는 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
야간에도 비교적 정확한 데이터를 제공할 수 있는 장점으로 인해서 적외선 카메라가 화재 감시 시스템에 많이 활용되고 있으나, 촬영된 적외선 영상의 판독 방법에 따라 동일한 적외선 영상으로도 차별화되는 결과를 도출할 수 있기 때문에 적외선에 의한 화재 감시 시스템은 적외선 영상의 판독방법이 시스템의 성능을 결정한다고 할 수 있다.
종래의 적외선 영상의 판독 방법으로는, 사용자가 육안으로 직접 모니터링하여 화재발생을 감시하는 방법, 적외선 영상과 기준영상을 비교하여 미리 파악한 고정영역이 아닌 이상영역이 나타나면 화재로 판정하는 방법, 적외선 영상과 기준영상을 비교하여 급격히 변화된 영역을 찾아 변화영역의 위치이동이 있으면 화재로 판정하는 방법 등이 있다.
상기 사용자가 육안으로 직접 모니터링하는 감시 방법은 육안으로 24시간 관측해야 하기 때문에 감시 비용이 증가하고 사용자의 의지에 따라 감시 효과가 결정되어 일관성 및 신뢰성이 떨어지는 방법이다.
또한, 상기 적외선 영상과 기준영상을 비교하여 미리 파악한 고정영역이 아닌 이상영역이 나타나면 화재로 판정하는 방법, 적외선 영상과 기준영상을 비교하여 급격히 변화된 영역을 찾아 변화영역의 위치이동이 있으면 화재로 판정하는 방법은 단순하게 적외선 영상에서 온도가 높게 나타나는 일정 범위의 영역만을 찾아 화재로 판정하기 때문에 화재의 초기 감지에 유용하지 못하고, 햇빛의 반사, 온도가 높은 인공물, 자동차나 가로등과 같은 불빛, 콘크리트나 금속 구조물, 도로, 큰 암석 등이 오류요소로 작용하여 온도가 높은 물체로서 적외선 영상에 표시될 수 있기 때문에 오검출율이 매우 높아 결과의 신뢰성이 떨어진다.
따라서, 사용자의 육안에 의한 확인작업이 수반될 수 밖에 없기 때문에 시스템 운용의 효율성이 저하되고 신속한 대응체제에 허점을 야기하는 문제점이 있었다.
결국, 오류 요소가 제거된 기술을 통해 신뢰성을 확보할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 연속되는 열 영상의 화재 후보영역에 대해 주파수 성분을 분석함으로서, 화염의 동적 특성과 확산에 대응되는 고주파 성분과 정적인 오류요소에 대응하는 주파수 성분을 구분하여 보다 정확하게 화재를 검출할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템은,
적외선 영상을 일정주기로 영상 버퍼에 갱신저장하는 영상버퍼링처리부와;
상기 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화부와;
상기 기준영상설정및블록화부에 의해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리부와;
상기 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록처리부와;
상기 화재후보블록처리부에 의해 화재 후보블록 발생시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출부와;
상기 주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정부;를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명인 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법은,
적외선 열 영상에서 문턱처리에 의해 선정된 화재 후보영역을 연속되는 영상 간에 주파수 스펙트럼 평균을 구하여 화재의 확산이나 움직임과 같은 동적 특성을 판별하여 화재를 검출함으로써, 화재와 비슷한 특성을 보이는 높은 온도를 갖는 물체의 지속적인 흔들림을 구분하여 화재 오류 요소로 분류할 수 있으며, 그 외에 다른 주파수 성분들을 분석해봄으로써 화재의 특성을 더욱 세밀하게 분석해볼 수 있는 효과를 제공하게 된다.
또한, 연속되는 열영상의 화재 후보영역에 대해 주파수 성분을 분석함으로서 화염의 동적 특성과 확산에 대응되는 고주파 성분과 정적인 오류요소에 대응하는 주파수 성분을 구분하여 보다 정확하게 화재를 검출할 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템의 전체 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템의 화재 후보영역 내 블록들의 1차원 수열을 나타낸 예시도이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템의 화재 후보영역들의 SMCRSAC 성분 분포도를 나타낸 예시도이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템의 화재 후보영역들의 SMCRHAC 성분 분포도를 나타낸 예시도이다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템의 화재후보영역의 설정 예시를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템은,
적외선 열영상 화재검출 시스템에 있어서,
적외선 영상을 일정주기로 영상 버퍼에 갱신저장하는 영상버퍼링처리부와;
상기 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화부와;
상기 기준영상설정및블록화부에 의해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리부와;
상기 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록처리부와;
상기 화재후보블록처리부에 의해 화재 후보블록 발생시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출부와;
상기 주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화재판정부는,
화재 검출을 위하여 교류 계수 평균합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이상인 경우와, 최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이하인 경우의, 상기 두 가지 조건을 모두 만족할 경우에 화재 영역으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명인 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 방법은,
적외선 열영상 화재검출 방법에 있어서,
영상버퍼링처리부에 의해 적외선 영상을 일정한 주기로 영상 버퍼에 갱신 저장하는 영상버퍼링단계와;
기준영상설정및블록화부에 의해 상기 영상 버퍼에 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화단계와;
블록평균명도처리부에 의해 상기 기준영상설정및블록화부를 통해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리단계와;
화재후보블록처리부에 의해 상기 계산된 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록선정단계와;
주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 상기 화재후보블록처리부를 통해 화재 후보블록 선정시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출단계와;
화재판정부에 의해 주파수스펙트럼평균값산출부를 통해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화재판정단계는,
화재 검출을 위하여 교류 계수 평균합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이상인 경우와, 최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이하인 경우의, 상기 두 가지 조건을 모두 만족할 경우에 화재 영역으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화재후보블록선정단계에서,
화재 후보블록이 선정되지 않으면 영상버퍼링단계로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 연속되는 N개의 영상이,
획득되지 않을 경우에는 영상버퍼링단계로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화재판정단계에서,
화재 검출을 위하여 교류 계수 평균합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 미만인 경우와, 최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 초과인 경우에 선정된 화재 후보영역을 제거하고, 영상버퍼링단계로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기준영상설정및블록화단계에서,
블록의 크기는 8 X 8 또는 16 X 16 화소인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템의 전체 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템은,
적외선 열영상 화재검출 시스템에 있어서,
적외선 영상을 일정주기로 영상 버퍼(120)에 갱신저장하는 영상버퍼링처리부(110)와;
상기 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화부(130)와;
상기 기준영상설정및블록화부에 의해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리부(140)와;
상기 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록처리부(150)와;
상기 화재후보블록처리부에 의해 화재 후보블록 발생시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출부(160)와;
상기 주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정부(170);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기와 같은 구성을 통해 적외선 열영상을 획득하여 화재 후보영역을 판별하여 기준 영상을 선정하고, 연속되는 영상에서 동일한 화재 후보영역의 주파수 스펙트럼 평균(SMCR:Spectrum Mean of Cadidated Region)값을 산출하며, 화재 검출은 산출된 결과값을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 화재를 판정하게 되는 것이다.
하기에서 구체적으로 설명하도록 하겠다.
도 1에 도시한 적외선 영상 획득장치(200)는 적외선 영상을 촬영하여 영상 버퍼링처리부(110)에 전달하는 종래의 적외선 카메라로서 감시 대상 영역에 대하여 고정되어 있거나 제어시스템에 의해 회전이나 상하조절 가능한 형태로 구성된다.
상기 영상버퍼링처리부(110)는 적외선 카메라가 획득한 영상 열에서 일정한 시간 간격(주기)으로 영상 데이터를 샘플링하여 영상 버퍼(120)에 저장한다.
상기 기준영상설정및블록화부(130)는 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하게 된다.
상기 기준 영상은 적외선 영상 중 실제 화재 발생 여부를 판별하기 위한 대상이 되는 영상으로서, 기준 영상을 선정하는 이유는 획득한 적외선 영상 중 일부에 대해서만 화재 판별을 수행하여 시스템의 부하를 최소화하여 시스템의 화재 판별 효율성을 극대화하기 위한 것이다.
기준 영상의 선정 기준은 구현의 용이성 및 효율성을 고려할 때 일정 시간 간격에 따른 주기를 적용할 수 있는데, 예를 들어 초기에 기준 영상이 설정되어 있지 않은 상태에서는 버퍼링된 첫번째 영상을 기준영상으로 설정하고 이후부터는 일정 주기로 갱신하여 설정하게 된다.
이때, 기준 영상 획득주기는 적외선 영상 획득 주기와 일치할 수도 있으나 10초, 30초, 1분 등과 같이 설정할 수도 있으며, 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기를 채택하되, 시스템의 성능 및 부하를 고려하여 적절한 기준 영상 획득 주기를 선정할 수도 있다.
상기 블록은 기준 영상을 일정한 크기(8 x 8 화소, 16 x 16 화소 등)의 다수의 블록(매크로 블록)으로 세분하는 것을 의미하며, 상기 세분을 통해 작은 화염의 조기 발견이 가능하게 되는 것이다.
상기 블록평균명도처리부(140)는 기준영상설정및블록화부에 의해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 것이며, 수식 1에 의하여 산출된다.
Figure 112010086383069-pat00001
(수식1)
여기서, M1은 블록의 행 크기, N1은 블록의 열 크기, P(m,n)은 블록의 화소별 명도값을 나타낸다.
상기 화재후보블록처리부(150)는 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하게 된다.
화재 후보블록을 중심으로 화염이 확산될 수 있는 영역 즉, 화재 후보영역을 특정하게 되는데 화염이 주로 위쪽으로 움직이고 좌우로 확산되는 동적 특성을 반영하여 화재 후보블록을 중심으로 좌,우 및 상부에 위치한 블록을 포함하는 영역을 화재 후보영역으로 선정할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 3 x 3 배열 구조로 블록들을 선택하되, 화재후보블록은 3행2열(8번블록)에 위치함으로써 화재 후보블록을 중심으로 화염이 확산되는 동적 특성을 반영하고 있다.
상기 주파수스펙트럼평균값산출부(160)은 화재후보블록처리부에 의해 화재 후보블록 발생시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하게 된다.
상기와 같이 선정된 화재 후보영역에 대한 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하기 위한 과정은 다음과 같다.
화재 후보 기준 영상을 포함한 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역 내 블록들의 일차원 수열은 아래의 수식(2)로 정의되며, 상기 수열 zi 의 생성 과정을 도 2에 도시하였다.
Figure 112010086383069-pat00002
수식(2)
여기서, m은 연속되는 열영상의 인덱스이며, 1 ≤ m ≤ N 이고, i는 화재 후보 영역 내 블록들을 구분하는 인덱스이며 1 ≤ i ≤ L 이다.
연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보영역의 주파수 변환을 위하여 수열 zi(m)에 1차원 DFT(Discrete Fourier Transform) 알고리즘을 적용한다.
DFT는 이산신호의 주파수 분석에 사용되는 알고리즘으로써 N개의 수열로 이루어진 이산신호 zi(m)의 DFT는 아래의 수식(3)과 같이 표현된다.
Figure 112010086383069-pat00003
수식(3)
여기서, 데이터 zi(m) 은 이산신호로서 데이터가 1 에서 N 으로서 모두 N개이고, k는 주파수 계수의 인덱스이며 0 ≤ k ≤ (N - 1) 이다.
zi(m)에 복소수 회전인자
Figure 112010086383069-pat00004
를 곱한 다음 m이 1 에서 N 까지 합하여 주파수 k에 대한 Zi(k)을 얻는다.
이 회전인자들은 단위원상의 어느 한 점에 위치하며 반복성을 가지고 있다.
이러한 변환 특성에 의해 구해진 N개의 Zi(k)에서 N/2개만을 취함으로써 이산신호의 주파수 성분을 모두 파악할 수 있다.
화재 후보영역의 주파수 스펙트럼 평균(SMCR)은 수열 zi(m)의 1차원 DFT 결과의 절대값 크기를 이용하여 평균처리 한다.
이것은 아래의 수식(4)와 같이 표현된다.
Figure 112010086383069-pat00005
수식(4)
여기서, i는 화재 후보영역 내 블록들의 인덱스이며, 블록의 총 개수 L 까지 증가한다.
구해진 화재 후보영역의 주파수 스펙트럼 평균(SMCR)은 직류성분(SMCRDC)과 교류성분(SMCRAC)으로 화염의 동적 특성을 구분하며, 이때 상기 화재판정부(170)는 화재 검출을 위하여 교류 계수 평균 합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이상인 경우와,
최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이하인 경우에 화재 영역으로 판정한다.
이 조건은 수식(5)과 같다.
Figure 112010086383069-pat00006
수식(5)
여기서, λSAC = 20 와 λHAC = 10은 화염의 동적 특성과 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치이다.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 방법은,
영상버퍼링처리부에 의해 적외선 영상을 일정한 주기로 영상 버퍼에 갱신 저장하는 영상버퍼링단계(S100)와;
기준영상설정및블록화부에 의해 상기 영상 버퍼에 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화단계(S200)와;
블록평균명도처리부에 의해 상기 기준영상설정및블록화부를 통해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리단계(S300)와;
화재후보블록처리부에 의해 상기 계산된 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록선정단계(S400)와;
주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 상기 화재후보블록처리부를 통해 화재 후보블록 선정시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출단계(S430)와;
화재판정부에 의해 주파수스펙트럼평균값산출부를 통해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정단계(S500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성을 참조하여 설명하자면, 영상버퍼링처리부에 의해 적외선 영상을 일정한 주기로 영상 버퍼에 갱신 저장(S100)하게 된다.
이후, 기준영상설정및블록화부에 의해 상기 영상 버퍼에 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분화(S200)하게 된다.
이후, 블록평균명도처리부에 의해 상기 기준영상설정및블록화부를 통해 세분화된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산(S300)하게 된다.
상기 계산은 이미 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하였다.
이후, 화재후보블록처리부에 의해 상기 계산된 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정(S400)하게 된다.
이때, 화재 후보블록이 선정되지 않으면 영상버퍼링단계(S100)로 복귀하게 된다.
이후, 주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 상기 화재후보블록처리부를 통해 화재 후보블록 선정시, 화재 후보 영역을 선정(S410)하게 되며, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출(S430)하게 된다.
만약, 연속되는 N개의 영상이 획득되지 않을 경우에는 영상버퍼링단계로 복귀하게 된다.
이후, 화재판정부에 의해 주파수스펙트럼평균값산출부를 통해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정(S500)하게 되는데, 이때, 화재 검출을 위하여 교류 계수 평균합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이상인 경우와, 최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이하인 경우의, 상기 두 가지 조건을 모두 만족할 경우에 화재 영역으로 판정(S510)하게 되며 화재 알람을 발생시키게 되는 것이다.
만약, 교류 계수 평균합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 미만인 경우와, 최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 초과인 경우에 선정된 화재 후보영역을 제거하고, 영상버퍼링단계로 복귀하게 된다.
한편, 기준영상설정및블록화단계에서 블록의 크기는 바람직하게는 8 X 8 또는 16 X 16 화소인 것을 특징으로 한다.
결국, 상기와 같은 구성 및 동작을 통해 적외선 열 영상에서 문턱처리에 의해 선정된 화재 후보영역을 연속되는 영상 간에 주파수 스펙트럼 평균을 구하여 화재의 확산이나 움직임과 같은 동적 특성을 판별하여 화재를 검출함으로써, 화재와 비슷한 특성을 보이는 높은 온도를 갖는 물체의 지속적인 흔들림을 구분하여 화재 오류 요소로 분류할 수 있으며, 그 외에 다른 주파수 성분들을 분석해봄으로써 화재의 특성을 더욱 세밀하게 분석해볼 수 있는 효과를 제공하게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 적외선 열영상 화재검출 시스템
110 : 영상버퍼링처리부
120 : 영상 버퍼
130 : 기준영상설정및블록화부
140 : 블록평균명도처리부
150 : 화재후보블록처리부
160 : 주파수스펙트럼평균값산출부
170 : 화재판정부
200 : 적외선 영상획득장치

Claims (8)

  1. 적외선 열영상 화재검출 시스템에 있어서,
    적외선 영상을 일정주기로 영상 버퍼에 갱신저장하는 영상버퍼링처리부와;
    상기 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화부와;
    상기 기준영상설정및블록화부에 의해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리부와;
    상기 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록처리부와;
    상기 화재후보블록처리부에 의해 화재 후보블록 발생시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출부와;
    상기 주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정부;를 포함하여 구성되되,
    상기 화재판정부는,
    화재 검출을 위하여 교류 계수 평균합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이상인 경우와, 최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이하인 경우의, 상기 두 가지 조건을 모두 만족할 경우에 화재 영역으로 판정하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 시스템.
  2. 삭제
  3. 적외선 열영상 화재검출 방법에 있어서,
    영상버퍼링처리부에 의해 적외선 영상을 일정한 주기로 영상 버퍼에 갱신 저장하는 영상버퍼링단계와;
    기준영상설정및블록화부에 의해 상기 영상 버퍼에 갱신 저장된 적외선 영상 중에서 적외선 영상 획득 주기 이상의 주기로 기준영상을 선정하고 이를 다수의 블록으로 세분하는 기준영상설정및블록화단계와;
    블록평균명도처리부에 의해 상기 기준영상설정및블록화부를 통해 세분된 블록별 블록평균명도(BML: Block Mean of Luminance)를 계산하는 블록평균명도처리단계와;
    화재후보블록처리부에 의해 상기 계산된 블록 평균명도 값과 설정된 기준치를 비교하여 초과하는 블록을 화재 후보블록으로 선정하는 화재후보블록선정단계와;
    주파수스펙트럼평균값산출부에 의해 상기 화재후보블록처리부를 통해 화재 후보블록 선정시, 화재 후보 영역을 선정하고, 연속되는 N개의 영상에서 동일한 화재 후보 영역의 주파수 스펙트럼 평균값을 산출하는 주파수스펙트럼평균값산출단계와;
    화재판정부에 의해 주파수스펙트럼평균값산출부를 통해 산출된 주파수 스펙트럼 평균의 교류 계수 평균합과 최고 고주파수 계수 평균을 문턱치와 비교하여 화재를 판정하는 화재판정단계;를 포함하여 이루어지되,
    상기 화재판정단계는,
    화재 검출을 위하여 교류 계수 평균합(SMCRSAC)을 화염의 동적 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이상인 경우와, 최고 고주파수 계수 평균(SMCRHAC)을 카메라의 흔들림 특성을 반영한 문턱치와 비교하여 문턱치 이하인 경우의, 상기 두 가지 조건을 모두 만족할 경우에 화재 영역으로 판정하는 것을 특징으로 하되,
    상기 화재후보블록선정단계에서,
    화재 후보블록이 선정되지 않으면 영상버퍼링단계로 복귀하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 연속되는 N개의 영상이,
    획득되지 않을 경우에는 영상버퍼링단계로 복귀하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 분석을 이용한 적외선 열영상 화재검출 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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