KR101184560B1 - 전방향 탐색이 가능한 열영상 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전방향 탐색이 가능한 열영상 감지 시스템에 관한 것으로, 기 설정된 정보 또는 사용자 요청에 따라 전방향 및 일방향에 대한 열영상 탐색을 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 열영상 감시 시스템은 반사경과 적외선 카메라를 포함한다. 반사경은 적외선을 전방향에 대하여 굴절시킨다. 그리고 적외선 카메라는 반사경에 의하여 굴절되는 적외선을 기반으로 전방향 열영상을 촬영하여 전방향 이미지를 제공할 수 있다.

Description

전방향 탐색이 가능한 열영상 감지 시스템{Thermal Image Detection System available to search all direction}

본 발명은 열영상 감지 시스템에 관한 것으로, 특히 기 설정된 정보 또는 사용자 요청에 따라 전방향 및 일방향에 대한 열영상 탐색을 수행할 수 있는 열영상 감지 시스템에 관한 것이다.

영상 감시 시스템은 감시 카메라로부터 입력받은 영상을 처리하여 디스플레이 장치에 화면을 디스플레이한다. 통상 감시 카메라는 가시광 영상을 촬영하는 가시광 카메라이며, 다수대가 설치된다. 다수대가 설치되는 경우에는 화면을 4분할, 8분할, 16분할 등으로 분할하여 각 감시 카메라로부터 출력되는 영상을 분할 화면에 디스플레이 처리한다. 이러한 종래 가시광 감시 시스템은 각각의 감시 영역을 한 화면에 디스플레이함으로 효과적으로 감시 업무를 수행할 수가 있다. 그러나 빛이 없는 야간이나 조명이 없거나 혹은 비나 눈이 내리거나 혹은 안개가 짙게 끼는 등의 요인으로 인해, 가시광 카메라로는 충분한 영상 감시가 이루어지지 못하는 한계가 있다.

한편 햇빛 같은 광원이 없는 상태에서 피사체를 촬영하기 위해서는 인공적인 발광원의 사용이 필요하다. 감시 카메라와 같이 야간에도 특정 지역을 계속 촬영해야 하는 경우 이러한 인공 발광원으로 가시광선을 사용하면 피감시자가 발광원을 미리 확인할 수 있어서 감시 효과가 급속하게 감소하며, 매우 밝은 조명을 계속해서 켜놓는 경우 전력소모가 많이 발생하는 문제점이 있다. 또한 가시광선으로 확보할 수 있는 가시거리에는 한계가 있다.

이러한 가시광선을 인공 발광원으로 사용하는 경우의 문제점을 해결하기 위하여 적외선을 인공 발광원으로 사용하는 기술이 개발되었다. 적외선을 인공 발광원으로 하는 기술은 크게 레이저 다이오드(LD)를 이용하는 기술과 발광 다이오드(이하 'LED')를 이용하는 기술로 분류될 수 있다. 이러한 적외선을 이용한 감시 기술은 조명을 밝게 하지 않아도 되는 지하 주차장 또는 야간의 공공장소 등에 다수 설치될 수 있으며 이에 따라 보안, 도난 방지 또는 주차 위반 단속, 화재 탐지 등 범죄예방에 많이 사용된다.

그러나 종래 열영상 감시 시스템은 특정 방향만을 감시할 수 있기 때문에 감시 영역이 한정되는 문제점이 있었다. 이를 보완하기 위하여 다수의 적외선 카메라를 배치하여 넓은 영역을 탐색하도록 할 수 있으나, 다수의 적외선 카메라를 배치할 수 있는 공간 확보의 문제뿐만 아니라, 적외선 카메라가 매우 고가의 장비이기 때문에 설치비용에 제약이 있어서 적절하게 적용할 수 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 하나의 열영상 카메라를 이용하여 전방향에 대한 열영상을 획득할 수 있도록 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 목적은 스케줄 정보 또는 관리자 요청에 따라 광역탐색은 물론 제한된 영역의 정밀 감시를 수행할 수 있도록 지원하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템은 반사경과 적외선 카메라를 포함한다. 여기서 상기 반사경은 적외선을 전방향에 대하여 굴절시키며, 상기 적외선 카메라는 상기 반사경에 의하여 굴절되는 적외선을 기반으로 전방향 열영상을 촬영하여 전방향 이미지를 제공한다.

여기서 상기 반사경은 높은 반사율을 가지는 금속 재질 표면에 일정 경사도를 가지는 원뿔 형상 및 반구 형성 중 어느 하나의 형태로 구성할 수 있으며, 상기 열영상 감시 시스템은 상기 반사경을 고정하기 위한 하우징, 상기 하우징에 상기 반사경을 고정시키는 고정부재를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 열영상 감시 시스템은 상기 적외선 카메라를 수평 방향에서 수직 방향으로 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 회전하도록 지원하는 수직 구동부 및 상기 적외선 카메라를 회전하도록 지원하는 회전 구동부 중 적어도 하나를 포함하는 방향 전환부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 열영상 감시 시스템은 상기 적외선 카메라의 열영상 수집을 제어하며, 상기 반사경을 기반으로 하는 전방향 이미지 수집 시 전방향 이미지를 인버스 워핑을 통한 원형 이미지로 변환하고, 특정 지점에 대한 방향과 거리를 연산한 후, 해당 방향과 거리에 대응하는 지점을 상기 적외선 카메라가 바라보도록 상기 방향 전환부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 제어부는 상기 적외선 카메라를 제어하여 상기 방향과 거리에 대응하는 지점에 대한 정밀 열영상을 획득하도록 제어할 수 있다.

상기 본 발명의 열영상 감시 시스템은 상기 전방향 이미지 및 상기 정밀 열영상 중 적어도 하나의 영상을 출력하는 표시부 및 상기 전방향 이미지 및 상기 정밀 열영상 중 적어도 하나의 영상을 외부 감시 장치에 전송하는 무선통신부 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

한편 상기 제어부는 주변 영상에 대하여 1:1 매칭되는 전방향 이미지를 이용하여 사용자가 관심이 있는 온도범위를 관심영역으로 지정할 경우, 열영상에서 얻어지는 원형의 열영상에 대하여 관심 온도 범위만 마스킹하여 관심영역을 1차적으로 찾도록 제어하며, 상기 마스킹후 남아있는 관심영역에 대하여 원형이미지의 중심점으로부터 관심영역의 중심점에 대하여 거리와 각도를 계산한 후, 상기 방향 전환부를 제어하여 상기 각도를 기반으로 상기 적외선 카메라를 관심영역의 방향으로 위치시키며, 상기 거리를 기반으로 관심영역의 수직방향 높이로 환산된 관심영역을 검출하도록 제어하고, 상기 관심 영역 검출시 다수의 관심영역이 검출될 경우 가장 영역의 넓이가 넓은 부분을 순차적으로 검출하도록 제어할 수 있다.

그리고 본 발명의 열영상 감시 시스템은 기 설정된 스케줄 정보에 따라 상기 반사경을 기반으로 전방향 이미지를 획득하도록 제어하거나, 상기 방향 전환부를 제어하여 적외선 카메라의 방향을 일정 방향으로 위치시키되 상기 적외선 카메라의 일정 방향에 대한 상기 방향 전환부의 모터 구동 값을 기반으로 자동으로 위치시킨 후 상기 일정 방향에 대한 정밀 열영상을 획득하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

그리고 본 발명은 또한, 반사경, 적외선 카메라, 방향 전환부, 제어부 및 저장부를 포함하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템을 제공한다. 상기 반사경은 전방향에 대한 적외선을 굴절시킨다. 상기 적외선 카메라는 상기 반사경에 의하여 굴절되는 적외선을 기반으로 전방향 열영상을 촬영하여 전방향 이미지를 제공한다. 상기 방향 전환부는 상기 적외선 카메라를 수평 방향에서 수직 방향으로 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 운동하도록 지원하는 수직 구동부와, 상기 적외선 카메라를 회전하도록 지원하는 회전 구동부 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제어부는 기 설정된 스케줄 정보 또는 사용자 요청에 따라 상기 반사경을 기반으로 전방향 이미지를 획득하도록 제어하거나 상기 방향 전환부를 제어하여 적외선 카메라의 방향을 일정 방향으로 위치시키되, 상기 적외선 카메라의 일정 방향에 대한 상기 방향 전환부의 모터 구동 값을 기반으로 자동으로 위치시킨 후 상기 일정 방향에 대한 정밀 열영상 또는 전방향 이미지를 획득하도록 제어한다. 그리고 상기 저장부는 상기 모터 구동 값을 저장한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템에 따르면, 본 발명은 기존 연구의 제한점인 열영상 카메라의 제한된 탐색영역문제와 전방향 탐색을 위해 다수의 열영상 카메라를 이용하던 문제를 해결하여 저비용의 반사경을 사용함으로써 전방향 탐색이 가능하게 하고, 추가로 팬틸트 기구와 같은 방향 전환부를 사용하여 전방향 중 정밀 탐색이 요구되는 영역을 용이하게 정밀 탐색할 수 있도록 지원한다.

또한 본 발명은 전방향 탐색의 영상으로부터 간단한 방법으로 관심영역을 추출할 수 있음으로 인해 복잡한 연산장치의 필요성을 감소시킴으로써, 화재현장에서 화점탐지, 전투현장에서 적의 탱크, 화기 등의 위치탐지 및 재난현장에서 재난자의 탐지 등 기존의 열영상을 이용하여 수행하던 작업에서 좁은 탐색영역의 한계를 해결하면서도 기존의 정확도를 함께 보유할 수 있도록 지원한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템의 구성을 블록을 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 반사경의 구조를 보다 상세히 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 전방향 열영상 획득에 대한 적외선 조사를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일방향 정밀 열영상 획득을 위한 적외선 카메라의 배치 운용을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전방향 이미지와 원형 이미지의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 열영상 감시 시스템이 실제 적용되어 촬영한 전방향 열영상을 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템의 외형을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 반사경(103)의 형태에 대한 일예를 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 반사모듈(100) 및 적외선(Infrared : 이하 IR) 카메라(200)를 포함하며, 제한된 영역의 정밀 감시와 광역 탐색을 기 설정된 스케줄 정보 또는 요청에 따라 선택적으로 수행하기 위한 방향 전환부(500)의 구성을 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 영상 감시를 위한 적외선 영상 전송 및 IR 카메라(200) 제어를 위하여 제어부(160)와 표시부(140) 및 무선통신부(110)를 포함할 수 있다. 여기서 표시부(140)는 IR 카메라(200)와 일정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 표시부(140)는 상기 제어부(160)와 유선 케이블로 연결되어 적외선 영상을 전송받을 수 있다. 또한 상기 열영상 감시 시스템(10)은 상기 표시부(140) 없이 상기 무선통신부(110)를 기반으로 적외선 영상을 전달받을 수 있는 표시부 또는 외부 감시 장치를 마련할 수 있다. 그러면 상기 제어부(160)는 획득된 적외선 영상을 상기 표시부 또는 외부 감시 장치에 무선통신부(110)를 기반으로 전송할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 반사모듈(100)의 반사경(103)을 통하여 IR 카메라(200)에 조사되는 적외선을 IR 카메라(200)가 획득하고, 반사경(103)이 커버하는 전방향에 대한 일정한 형태의 화면으로 구성한 뒤, 구성된 화면을 사용자 또는 관리자가 확인할 수 있도록 제공할 수 있다. 이때 상기 반사경(103)은 반사율이 높은 금속 재질 표면으로 형성될 수 있으며 배치된 위치 상에서 전방향에 대한 적외선을 수집할 수 있는 일정한 형태를 가지고, 전방향으로부터 수집된 적외선을 IR 카메라(200)에 조사되는 각도로 배치될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 전방향의 적외선 탐지가 가능하도록 형성된 각도를 가지는 반사경(103)을 기반으로 전방향 열영상을 획득할 수 있다. 또한 상기 열영상 감시 시스템(10)은 방향 전환부(500)를 기반으로 반사경(103)이 배치된 위치를 기준으로 수평 방향에서 수직 방향으로 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 회전하거나 수평 방향에서 전방향 중 특정 방향으로 회전하도록 지원하여 제한된 영역에 대한 정밀 열영상을 획득 및 감시할 수 있도록 지원할 수 있다. 이하 상기 열영상 감시 시스템(10)의 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 IR 카메라(200)는 적외선을 기반으로 영상을 촬영하는 감시 장치이다. 이러한 IR 카메라(200)는 보다 선명한 적외선 영상을 획득하기 위하여 적외선 발산수단을 마련할 수 있다. 상기 적외선 발산수단은 LED 형태로 구비될 수 있다. 적외선 발산수단에서 적외선이 생성되면, 상기 IR 카메라(200)는 생성된 적외선은 상기 반사경(103)의 표면을 통하여 전방향으로 조사되도록 지원한다. 그리고 상기 IR 카메라(200)는 조사된 적외선에 대하여 반사되는 적외선을 촬영함으로써 보다 선명한 적외선 영상을 획득할 수 있도록 지원할 수 있다. 여기서 상기 IR 카메라(200)는 적외선 발산수단에서 조사된 적외선이 본체의 카메라로 재입사되지 않도록 적외선 발산수단 사이에 파이프 형상의 차단링을 구비하여 적외선에 의한 간섭을 방지할 수 있다. 또한 상기 IR 카메라(200)는 적외선 발산수단 및 본체의 전원 공급용 회로에서 발생되는 열을 방출하기 위하여 팬을 더 구비할 수 도 있다. 또한 상기 IR 카메라(200)는 도시하지는 않았지만 볼록렌즈나 오목렌즈로 구성된 일군의 광학렌즈를 포함하는 구성으로 마련될 수 있으며, 렌즈들의 상대적인 위치를 조절함으로써 줌기능을 수행할 수 있다. 상기 렌즈들의 상대적인 위치를 조절하기 위한 신호는 상기 제어부(160)에서 설정된 스케줄 정보 또는 사용자 요청에 따라 생성될 수 있다. 한편 상기 적외선 발산수단은 적외선 광원과 발산각 조절수단으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 발산각 조절수단은 상기 적외선 광원에서 나온 적외선의 발산각을 조절하기 위한 것으로 상기 IR 카메라(200)의 시야각에 맞추도록 조절될 수 있다. 즉 상기 IR 카메라(200)의 발산각 조절수단은 배치되는 반사경(103)과의 거리에 따라 보다 넓은 면의 전방향 영상을 획득하기 위해서 발산각을 넓힐 수 있다. 또한 상기 IR 카메라(200)의 발산각 조절수단은 배치되는 반사경(103)을 통하여 보다 먼 거리의 전방향 영상을 획득하기 위하여 발산각을 좁아지게 조절할 수 있다. 상기 적외선 발산각 조절수단 역시 볼록렌즈와 오목렌즈로 구성된 일군의 광학렌즈로 이루어지며, 광학렌즈들 사이의 상대적 거리를 조절함으로써 적외선의 발산각을 변경한다. 상기 발산각 조절수단을 제어하는 신호는 기 설정된 스케줄 정보 또는 사용자 제어에 따라 상기 제어부에서 생성된다.

한편 상술한 본 발명의 IR 카메라(200)는 반사경(103)을 통하여 획득되는 적외선 영상을 제어부(160)를 통하여 외부 감시 장치의 표시부에 전달하거나, 유선으로 연결된 표시부(140)에 직접적으로 전송하도록 지원할 수 있다. 여기서 상기 열영상 감시 시스템(10)은 외부 감시 장치로 획득된 적외선 영상을 전송하기 위하여 무선통신부(110)를 운용할 수 있으며, 표시부(140)로 획득된 적외선 영상을 전송하기 위하여 유선 케이블을 더 마련할 수 도 있을 것이다.

상기 반사모듈(100)은 전방향 적외선을 수집하는 반사경(103)과, 반사경(103)을 고정할 하우징(101) 및 반사경(103)을 하우징(101)에 견착시키는 고정부재(102)를 포함할 수 있다. 상기 반사경(103)은 도 3의 103a에 나타낸 바와 같이 원뿔 형태로 형성될 수 있다. 이때 상기 원뿔 형태의 반사경(103a)의 경사도는 IR 카메라(200)로부터 조사되는 적외선이 전방향으로 조사되는 각도 및 조사된 전방향의 적외선이 반사되어 IR 카메라(200)로 입사되는 각도를 가지도록 형성될 수 있다. 원뿔 형태의 반사경(103a) 내부는 빈 형태로 남겨지거나 외피와 동일재질로 채워지거나 특정 재질로 채워질 수 있다. 또한 본 발명의 반사경(103)은 도 3의 103b에 도시한 바와 같이 반구형 형태로 형성될 수 도 있다. 반구형 형태의 반사경(103b) 역시 원뿔 형태의 반사경(103a)과 동일하게 전방향에서 발산하는 적외선을 IR 카메라(200)로 입사되도록 배치될 수 있다. 상기 반사경(103)의 표면은 적외선을 반사시키기 위하여 높은 반사율을 가지는 금속 재질로 형성되거나 표면 처리될 수 있다. 이러한 반사경(103)은 상기 IR 카메라(200)가 전방향에 대한 열영상을 획득하기 위해서 상기 반사경(103)의 중심점이 IR 카메라(200)의 렌즈 방향으로 대면되도록 배치될 수 있다. 상기 반사경(103)이 배치되는 하우징(101)은 건물 내부 천정의 특정 지점이거나 상기 반사경(103)이 배치되어 전방향에 대한 열영상을 촬상할 수 있는 특정 구조물이 될 수 있다. 상기 하우징(101)과 상기 반사경(103) 사이에는 고정부재(102)가 마련되어 상기 반사경(103)을 상기 하우징(101)에 고정시킬 수 있다. 여기서 상기 고정부재(102)는 상기 반사경(103) 및 하우징(101)의 특성에 따라 접착물 형태로 형성되거나 볼트나 나사 결합과 같은 결합 구조물 형태로 형성될 수 있다.

상기 방향 전환부(500)는 상기 IR 카메라(200)를 고정시킴과 아울러 제어부(160)의 제어에 따라 상기 IR 카메라(200)를 일정 방향으로 회전할 수 있도록 지원하는 구성이다. 이러한 방향 전환부(500)는 크게 카메라 지지부(310)와 수직 구동부(300), 회전 구동부(400) 및 구동 연결부(350)를 포함할 수 있다.

상기 카메라 지지부(310)는 상기 IR 카메라(200)와 상기 수직 구동부(300)를 서로 연결하여 고정시키는 구성이다. 이를 위하여 상기 카메라 지지부(310)는 상기 IR 카메라(200)의 양측을 지지하는 제1 지지부(301), 상기 제1 지지부(301)와 연결되어 상기 제1 지지부(301) 및 상기 제1 지지부(301)와 연결된 IR 카메라(200)를 지지하는 제2 지지부(303), 상기 제2 지지부(303)와 연결됨과 아울러 상기 수직 구동부(300)의 양측과 연결되는 제3 지지부(305)를 포함할 수 있다.

상기 수직 구동부(300)는 상기 IR 카메라(200)를 수직 또는 수평하게 배치시킬 수 있도록 운동하는 구성이다. 즉 상기 수직 구동부(300)는 자체적으로 수직 또는 수평 방향으로 회전함으로써 상기 IR 카메라(200)를 수직하게 운동시키거나 상기 카메라 지지부(310)를 일정 방향으로 회전하도록 함으로써 상기 IR 카메라(200)의 수직 운동을 지원할 수 있다. 이를 위하여 상기 수직 구동부(300)는 모터와 기어 등을 마련할 수 있다. 상기 수직 구동부(300)의 운용에 따라 상기 IR 카메라(200)는 상기 반사경(103) 방향으로 수직하게 배치됨으로써 렌즈를 반사경(103)과 대면되도록 함으로써 전방향 열영상을 획득할 수 있다. 또한 상기 IR 카메라(200)는 상기 수직 구동부(300) 운용에 따라 상기 반사경(103)과 대면되지 않고 상기 반사경(130)과 나란한 수평 방향으로 배치되어 일정 공간의 제한된 영역에 대한 정밀 열영상을 획득할 수 있다.

상기 회전 구동부(400)는 상기 IR 카메라(200)가 일정 공간의 특정 영역을 주시할 수 있도록 IR 카메라(200)를 수평 방향으로 회전하도록 지원한다. 이를 위하여 상기 회전 구동부(400)는 모터와 기어를 마련하여 상기 IR 카메라(200)가 고정된 수직 구동부(300)를 360도 회전이 가능하도록 운동할 수 있다. 여기서 상기 회전 구동부(400)와 상기 수직 구동부(300) 사이에는 각 구성들을 연결하는 구동 연결부(350)가 마련될 수 있다.

한편 상술한 설명에서 상기 방향 전환부(500)는 IR 카메라(200)를 고정하기 위하여 카메라 지지부(310)를 마련하는 것을 예로 하여 설명하였지만 본 발명이 도시된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 방향 전환부(500)는 실질적으로 상기 IR 카메라(200)를 고정시킴과 아울러 IR 카메라(200)의 렌즈 방향을 기준으로 상기 IR 카메라(200)를 수평 방향에서 수직 방향으로 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 회전이 가능하도록 지원하는 구동부와, 수평 방향에서 회전이 가능하도록 지원하는 구동부를 가지는 특정 형태로 구성될 수 있을 것이다.

상기 제어부(160)는 본 발명의 실시 예에 따른 열영상 감시 시스템(10)에서 상기 IR 카메라(200)를 운용하여 전방향 열영상을 획득하도록 지원하거나, 스케줄 정보 또는 입력부(120)로부터 입력되는 사용자 요청에 따라 제한된 영역의 정밀 열영상을 획득하도록 제어하는 구성이다. 특히 상기 제어부(160)는 상기 IR 카메라(200)의 전원 공급을 제어하는 한편 상기 수직 구동부(300) 및 상기 회전 구동부(400)를 제어하여 상기 IR 카메라(200)의 렌즈 방향이 상기 반사경(103) 방향을 바라보도록 배치하거나, 상기 IR 카메라(200)가 특정 방향을 바라보도록 배치시킬 수 있다. 이때 상기 제어부(160)는 전방향 열영상을 획득할 수 있는 수직 구동부(300)와 회전 구동부(400)의 배치 위치를 저장부(150)에 저장할 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 상기 제어부(160)는 IR 카메라(200)가 반사경(103)을 통하여 전방향 열영상을 획득할 수 있는 수직 구동부(300)의 모터 구동 값 및 회전 구동부(400)의 모터 구동 값을 저장부(150)에 저장할 수 있다.

또한 상기 제어부(160)는 IR 카메라(200)를 통하여 일정 방향에 대한 정밀 열영상을 획득할 수 있는 수직 구동부(300)의 모터 구동 값 및 회전 구동부(400)의 모터 구동 값을 저장할 수 있다. 이에 따라 상기 제어부(160)는 사용자에게 특정 방향에 대한 열영상 획득을 위한 선택 리스트를 출력하도록 지원할 수 있다. 즉 제어부(160)는 표시부(140)를 통하여 전방향 열영상 감시 항목, 제1 방향 열영상 감시 항목, 제2 방향 열영상 감시 항목 등을 포함하는 감시 항목 리스트를 출력하도록 제어할 수 있다. 여기서 제1 방향 및 제2 방향은 IR 카메라(200)가 수평 방향으로 배치된 상태에서 일정 방향을 의미할 수 있으며 사용자 설정 등에 따라 더 많은 방향의 개수가 상기 감시 항목 리스트에 포함되거나 삭제될 수 있다. 이러한 감시 항목 리스트가 출력되면 사용자는 특정 항목을 간단하게 선택함으로써 전방향 열영상 또는 일정 방향 열영상을 손쉽게 획득할 수 있다. 이를 위하여 상기 각 감시 항목은 방향 전환부(500)의 모터 구동 값들을 포함하고, 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 선택에 따라 모터 구동 값에 따라 모터를 동작시킴으로써 IR 카메라(200)가 특정 방향으로 배치되도록 지원할 수 있다.

한편 상기 열영상 감시 시스템(10)이 화재 감시 장비에 적용되는 경우, 전방향 열영상을 획득한 상태에서 일정 지점에 일정 크기 이상의 핫 스팟이 검출되면, 상기 제어부(160)는 해당 지점에 대한 공간 산출 즉 방향과 거리 산출을 수행할 수 있다. 이후 상기 제어부(160)는 사용자 설정에 따라 IR 카메라(200)를 회전시켜 해당 지점에 대한 정밀 열영상을 획득하도록 자동 제어할 수 있다. 상술한 동작에서 획득된 전방향 열영상 및 일정 방향의 정밀 열영상은 표시부(140)에 출력되거나 무선통신부(110)를 통하여 외부 감시 장치에 전송될 수 있다.

상기 입력부(120)는 상기 제어부(160)를 통하여 상기 IR 카메라(200)의 위치를 조정하거나 IR 카메라(200)의 구동을 제어하기 위한 입력 신호를 생성하는 구성이다. 이러한 입력부(120)는 다양한 형태의 키 버튼이나, 표시부(140) 상에 터치 패널을 배치한 터치스크린, 조이 스틱 등의 형태로 형성될 수 있다. 사용자는 상기 입력부(120)를 통하여 상기 IR 카메라(200)의 운용 스타일 즉 전방향 열영상 감시 시간과 일방향 감시 시간 등을 제어하기 위한 스케줄 정보 입력 및 특정 방향 수동 검색 등을 수행할 수 있다.

상기 무선통신부(110)는 외부 감시 장치와 통신하기 위한 구성이 될 수 있다. 즉 상기 무선통신부(110)는 제어부(160) 제어에 따라 획득된 전방향 열영상 및 일정 방향에 대한 정밀 열영상을 외부 감시 장치에 전송할 수 있다. 따라서 상기 열영상 감시 시스템(10)이 획득된 열영상을 외부 감시 장치에 전송하지 않는 구조로 형성되는 경우, 상기 무선통신부(110)는 생략될 수 있다.

상기 외부 감시 장치는 무선통신부(110)와 통신할 수 있는 무선 통신 모듈을 포함하여, 수신된 적외선 영상을 출력할 표시 장치를 포함할 수 있다. 여기서 상기 외부 감시 장치는 설계자의 의도에 따라 생략될 수 있다. 외부 감시 장치가 생략되는 경우 앞서 설명한 바와 같이 상기 무선통신부(110)의 구성 또한 생략될 수 있을 것이다.

상기 표시부(140)는 상기 IR 카메라(200)가 획득한 열영상을 출력하는 구성이다. 이를 위하여 상기 표시부(140)는 상기 IR 카메라(200)를 제어하는 제어부(160)와 유선으로 연결될 수 있다. 상기 표시부(140)는 감시 항목 리스트를 출력할 수 있다. 상기 표시부(140)는 상부에 터치 패널을 배치하여 터치스크린 기능을 제공할 수 도 있다. 이러한 표시부(140)는 상기 열영상 감시 시스템(10)의 사용 목적에 따라 상기 IR 카메라(200)가 배치된 영역과 일정 거리 이격된 거리 예를 들면 상기 열영상 감시 시스템(10)이 배치된 영역을 감시할 수 있는 일정 공간에 배치되거나 상기 IR 카메라(200)가 배치된 영역과 인접한 영역에 배치될 수 있다. 또한 상기 표시부(140)는 무선통신모듈을 포함하는 독립된 구성으로 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 무선통신부(110)를 통하여 전송된 열영상을 출력할 수 도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 열영상 감시 시스템(10)은 전방향 적외선 촬상이 가능한 반사경(103)을 기반으로 전방향에 대한 열영상을 획득할 수 있도록 지원한다. 또한 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 방향 전환부(500)를 이용하여 전방향에 대한 열영상뿐만 아니라 사용자 요청, 설정된 스케줄 정보 또는 전방향 열영상에서 획득된 정보 등에 따라 특정 영역에 대한 정밀 열영상을 자동으로 또는 수동으로 획득할 수 있도록 지원할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 열영상 감시 시스템(10)의 구성과 각 구성들의 역할에 대하여 설명하였다. 다음으로 본 발명의 전방향 열영상 획득 및 정밀 영역 열영상 획득 운용에 대하여 도 4 및 도 5를 기반으로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열영상 감시 시스템(10)에 의하여 운용되는 감시 범위를 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 IR 카메라(200)로부터 적외선이 발산하여 반사경(103)에 조사된다. 그러면 반사경(103)은 IR 카메라(200)로부터 조사된 적외선을 자체 경사도에 따라 굴절시킴으로써 전방향으로 적외선이 조사되도록 지원한다. 이를 위하여 상기 반사경(103)의 중심은 IR 카메라(200)의 렌즈 중앙과 대면되도록 배치되며, 반사경(103)을 통하여 전방향으로 적외선을 굴절시킬 수 있도록 IR 카메라(200)와 일정한 간격을 가지며 배치될 수 있다. 여기서 상기 반사경(103)과 상기 IR 카메라(200) 사이의 이격 거리는 반사경(103)의 경사도 및 상기 IR 카메라(200)의 적외선 발산 각도에 따라 달라질 수 있다. 또한 상기 반사경(103)과 상기 IR 카메라(200) 사이의 이격 거리는 상기 반사경(103)을 통하여 획득하고자 하는 전방향의 거리나 전방향의 폭에 따라 조절될 수 있을 것이다. 즉 상기 IR 카메라(200)의 적외선 발산각도가 좁아지거나 상기 IR 카메라(200)가 반사경(103)과 가까이 근접하게 되면 조사되는 적외선의 폭이 좁아지게 되어 결과적으로 폭이 좁고 거리가 먼 즉 줌 아웃된 전방향의 열영상을 획득할 수 있다. 또한 반대의 경우 IR 카메라(200)는 폭이 넓고 거리가 가까운 즉 줌 인된 전방향 열영상을 획득할 수 있다. 실질적으로 IR 카메라(200)가 획득하여 출력하는 전방향 열영상의 크기는 설정에 따라 일정하게 유지될 수 있으며 상술한 IR 카메라(200)와 반사경(103)과의 거리에 따라 해당 전방향 열영상의 줌인/줌아웃의 상태가 달라질 수 있다. 따라서 상기 IR 카메라(200)와 반사경(103)의 이격 거리는 다양한 환경 조건에 의하여 변경될 수 있으며, 설치자의 의도에 따라 그 위치가 조절될 수 있을 것이다.

한편 상술한 설명에서는 IR 카메라(200)가 적외선을 발산하여 상기 반사경(103)에 조사하는 것으로 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 IR 카메라(200)가 적외선을 발산하여 반사경(103)을 통하여 주위 공간에 조사하는 것은 보다 높은 선명도를 가지는 적외선 영상을 얻기 위한 것으로, 주위 환경 자체에서 발산되는 적외선이 상기 반사경(103)을 통하여 상기 IR 카메라(200)에 입사될 수 있을 것이다. 이에 따라 상기 IR 카메라(200)는 상기 적외선 발산을 통하여 높은 선명도를 가지는 열영상을 획득하도록 제어되거나 주위 환경에서 자체적으로 발산되는 적외선을 기반으로 열영상을 획득하도록 제어될 수 도 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열영상 감시 시스템(10)의 제한 영역에 대한 정밀 감시 운용을 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 4의 설명에서 반사경(103)을 통하여 전방향 열영상을 획득하도록 설계된 상태를 기준으로 사용자의 요청 또는 스케줄 정보에 따라 IR 카메라(200)가 일정 방향에 대한 열영상을 획득하도록 요구될 수 있다. 그러면 상기 제어부(160)는 상기 방향 전환부(500)를 제어하여 상기 IR 카메라(200)의 렌즈가 수평방향으로 배치되도록 구동시키고, 이 상태에서 일정 방향으로 회전시킴으로써 원하는 방향에 대한 정밀 열영상을 획득하도록 지원할 수 있다. 이때 상기 일정 방향에 대한 정밀 열영상을 획득하기 위해서는 우선적으로 수직 구동부(300)를 제어하여 반사경(103)을 바라보는 수직 상태의 IR 카메라(200)를 수평 상태로 배치하도록 제어할 수 있다. 그리고 수평 상태로 배치된 IR 카메라(200)를 원하는 방향을 바라보도록 회전 구동부(400)를 구동하여 IR 카메라(200)가 고정된 수직 구동부(300)를 회전시킴으로써 IR 카메라(200)가 특정 방향을 주시하도록 배치시킬 수 있다.

한편 수동의 방식에서 상술한 수직 구동부(300) 및 회전 구동부(400)의 동작 제어를 위한 정확한 모터 제어가 어려울 수 있다. 이에 따라 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 앞서 설명한 바와 같이 일정 방향에 대한 모터 구동 값을 미리 저장하고 있다가, 일정 방향에 대한 정밀 열영상 요청이 발생하면 저장부(150)에 저장된 모터 구동 값을 확인하여 자동으로 IR 카메라(200)가 배치되도록 제어할 수 있다. 한편 상기 제어부(160)는 일정 방향에 대한 정밀 열영상을 획득하기 위하여 수직 구동부(300) 및 회전 구동부(400)를 운용하는 경우, 해당 방향을 관심 방향으로 설정할 수 있도록 지원할 수 있다. 그리고 상기 제어부(160)는 일정 방향이 관심 방향으로 설정된 경우, 일정 주기별로 해당 관심 방향에 대한 정밀 열영상을 획득하여 표시부(140)에 출력하거나 외부 감시 장치에 전달할 수 있다. 그리고 이를 자동으로 운용하기 위하여 상기 제어부(160)는 관심 방향에 대한 모터 구동 값을 저장부(150)에 저장하고, 저장된 모터 구동 값을 기반으로 IR 카메라(200)의 배치 위치를 자동으로 제어할 수 있다. 또한 상기 제어부(160)는 방향 전환부(500)의 각 구성들에 배치된 모터들의 운동 역량에 대한 정보를 바탕으로 특정 방향이 지시되는 경우, 해당 방향으로 IR 카메라(200)가 배치되도록 모터들을 제어할 수 도 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 열영상 감시 시스템(10)에 의하여 획득되는 전방향 이미지를 나타낸 것이다. 특히 상기 도 6은 IR 카메라(200)에 투사되는 전방향 이미지와 IR 카메라(200)에서 검출된 원형의 이미지를 나타낸 것이다.

상기 도 6을 참조하면, 원형의 이미지는 전방향 이미지를 인버스 워핑(Inverse Warping)한 이미지가 될 수 있다. 여기서 열영상에서 얻어지는 전방향 이미지는 주변 영상에 대하여 1:1 매칭이 가능하다. 이를 기반으로 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 사용자가 관심이 있는 온도범위를 관심영역으로 하였을 때 열영상에서 얻어지는 원형의 열영상에 대하여 관심 온도범위를 1로 채우고, 나머지 영역 0으로 채우는 등의 방법으로 관심 온도범위만 마스킹함으로써 사용자의 관심영역을 1차적으로 찾을 수 있도록 지원한다.

이후 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 마스킹후 남아있는 관심영역에 대하여 원형이미지의 중심점으로부터 관심영역의 중심점에 대하여 거리와 각도를 계산한 후, 각도는 관심영역의 방향으로, 거리는 관심영역의 수직방향 높이로 환산하여 관심영역을 자동 검출하도록 지원할 수 있다. 그리고 열영상 감시 시스템(10)은 계산된 관심영역의 방향과 높이를 방향 전환부(500) 제어에 적용하여 IR 카메라(200)를 원하는 방향으로 배치시킬 수 있다.

여기서 상기 열영상 감시 시스템(10)은 관심 영역 검출 시 다수의 관심영역이 검출될 경우 가장 넓은 영역을 가지는 관심영역을 1순위로 하고, 두 번째 넓은 부분을 2순위로 하는 등의 우선순위 설정이 가능하도록 지원한다. 그리고 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)은 상기에서 방향 전환부(500)를 이용하여 검출된 관심영역으로 IR 카메라(200)를 배치하고 정밀 열영상 획득을 위한 정밀 탐색모드 운용을 수행할 수 있다.

이에 따라 본 발명의 열영상 감시 시스템은 전방향 열영상 이미지를 이용하여 복잡한 영상처리 없이 관심 영역을 쉽고 용이하게 검출할 수 있도록 지원할 수 있으며, 관심 영역에 대한 정밀 열영상 획득을 수행할 수 있다. 상술한 본 발명의 열영상 감시 시스템은 로봇, 전차, 자동차, 소방차, 소방장치 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것이다.

본 발명의 열영상 감시 시스템(10)을 기반으로 전방향 열영상 이미지를 실제 촬영한 자료를 도 7에 나타내었다. 도 7에서 각 표시점들은 핫 스팟 영역으로서 도시된 바와 같이 본 발명의 열영상 감시 시스템(10)을 통하여 전방향의 열영상 이미지를 손쉽게 획득할 수 있음을 알 수 있다. 상기 전방향 열영상 이미지는 도 6에서 설명한 바와 같은 인버스 워핑을 통하여 공간의 방향과 거리 산출하는데 이용되고 이를 통하여 해당 지점에 대한 정밀 열영상 획득을 위한 IR 카메라(200) 운용을 가능하도록 지원할 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

10 : 열영상 감시 시스템 100 : 반사모듈
101 : 하우징 102 : 고정부재
103, 103a, 103b : 반사경 110 : 무선통신부
120 : 입력부 140 : 표시부
150 : 저장부 160 : 제어부
200 : IR 카메라 300 : 수직 구동부
310 : 카메라 지지부 350 : 구동 연결부
400 : 회전 구동부 500 : 방향 전환부

Claims (8)

1. 전방향에 대한 적외선을 굴절시키는 반사경;
   상기 반사경에 의하여 굴절되는 적외선을 기반으로 전방향 열영상을 촬영하여 전방향 이미지를 제공하는 적외선 카메라;
   상기 적외선 카메라를 수평 방향에서 수직 방향으로 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 운동하도록 지원하는 수직 구동부와 상기 적외선 카메라를 회전하도록 지원하는 회전 구동부 중 적어도 하나를 포함하는 방향 전환부;
   상기 적외선 카메라의 열영상 수집을 제어하며, 상기 반사경을 기반으로 수집된 전방향 이미지를 통하여 특정 지점에 대한 방향과 거리를 연산한 후, 해당 방향과 거리에 대응하는 지점을 상기 적외선 카메라가 바라보도록 상기 방향 전환부의 동작을 제어하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 제어부는 사용자가 관심이 있는 온도범위를 관심영역으로 지정할 경우, 주변 영상에 대하여 1:1 매칭되는 전방향 이미지 및 상기 전방향 이미지를 인버스 워핑을 통해 변환한 원형 이미지에 대하여 관심 온도 범위만 마스킹하여 관심영역을 1차적으로 찾도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반사경을 고정하기 위한 하우징; 및
   상기 하우징에 상기 반사경을 고정시키는 고정부재;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 반사경은 금속 재질 표면에 상기 적외선 카메라로부터 조사되는 적외선이 전방향으로 조사되는 각도 또는 상기 적외선 카메라로부터 조사된 전방향의 적외선이 반사되어 상기 적외선 카메라로 입사되는 각도를 가지도록 형성된 원뿔 형상 및 반구 형상 중 어느 하나의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 적외선 카메라를 제어하여 상기 방향과 거리에 대응하는 지점에 대한 정밀 열영상을 획득하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 수집한 전방향 이미지를 인버스 워핑을 통해 변환한 상기 원형 이미지를 이용하여 특정 지점에 대한 방향과 거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 마스킹후 남아있는 관심영역에 대하여 원형이미지의 중심점으로부터 관심영역의 중심점에 대하여 거리와 각도를 계산한 후, 상기 방향 전환부를 제어하여 상기 각도를 기반으로 상기 적외선 카메라를 관심영역의 방향으로 위치시키며, 상기 거리를 기반으로 관심영역의 수직방향 높이로 환산된 관심영역을 검출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 관심 영역 검출시 다수의 관심영역이 검출될 경우 가장 넓은 영역을 가지는 관심영역부터 순차적으로 검출할 수 있는 설정 제어를 지원하는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.
8. 전방향에 대한 적외선을 굴절시키는 반사경;
   상기 반사경에 의하여 굴절되는 적외선을 기반으로 전방향 열영상을 촬영하여 전방향 이미지를 제공하는 적외선 카메라;
   상기 적외선 카메라를 수평 방향에서 수직 방향으로 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 운동하도록 지원하는 수직 구동부와, 상기 적외선 카메라를 회전하도록 지원하는 회전 구동부 중 적어도 하나를 포함하는 방향 전환부;
   기 설정된 스케줄 정보 또는 사용자 요청에 따라 상기 반사경을 기반으로 전방향 이미지를 획득하도록 제어하거나 상기 방향 전환부를 제어하여 적외선 카메라의 방향을 일정 방향으로 위치시키되, 상기 적외선 카메라의 일정 방향에 대한 상기 방향 전환부의 모터 구동 값을 기반으로 자동으로 위치시킨 후 상기 일정 방향에 대한 정밀 열영상 또는 전방향 이미지를 획득하도록 제어하는 제어부;
   상기 모터 구동 값을 저장하는 저장부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 탐색이 가능한 열영상 감시 시스템.

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