KR101219407B1 - 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템에 관한 것으로; 에스컬레이터의 영상을 촬영하는 영상획득수단과, 상기 영상획득수단에서 획득한 영상정보를 분석하여 안전사고가 발생한 것으로 판단되면 에스컬레이터의 제어기로 정지제어신호를 전송하고 관제센터로 안내방송 및 영상정보를 전송하는 영상분석수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 에스컬레이터의 운행시 영상정보를 촬영 및 분석하여 안전사고가 발생하는 경우 신속하게 에스컬레이터를 정지하고 관제센터의 운영자에게 통보함으로써 에스컬레이터의 안전사고에 대해 실시간 자동감시체계 구축을 통한 사고 방지를 효과적으로 할 수 있는 장점이 있다.

Description

영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템 { escalator monitoring system using image processing technology }

본 발명은 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 에스컬레이터의 영상을 분석하여 에스컬레이터를 이용하는 이용객이 넘어지는 등의 안전사고가 발생하는 경우 에스컬레이터를 정지함은 물론 인명사고 등에 대한 신속한 대응이 이루어질 수 있도록 하는 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 에스컬레이터(escalator)는 철도 역사뿐만 아니라, 백화점, 쇼핑센터 등의 대형 건물 등의 내부에 설치되어 이용객이 편리하게 이동할 수 있도록 하는 운송수단이며, 이와 유사한 운송수단으로 무빙워크(moving walk) 등이 있다.

이와 같은 에스컬레이터는 혼잡시 이용객의 위험성이 가중됨은 물론, 일부 이용객이 에스컬레이터를 이용중 넘어지는 경우, 탑승한 이용객 모두에게까지 영향을 미칠 수 있다.

특히 탑승한 이용객이 넘어진 상태에서도 에스컬레이터가 지속적으로 작동되는 경우 대형 인명사고가 발생할 가능성이 매우 큰 문제점이 있다.

또한, 최근 철도 역사를 비롯한 대형건물 및 쇼핑몰 등에서 이동의 편의성 증진을 위해서 에스컬레이터 설치를 확대하고 있으나, 안전설비의 부재로 인해 이용객의 안전사고가 끊임없이 증대하고 있는 실정이다.

한편, 현재 철도 역사를 비롯한 대형 건물의 에스컬레이터는 이용객의 안전을 위해 단순히 CCTV에 의존한 수동적인 모니터링을 하고 있다. 따라서, 사고발생 여부를 중앙의 관제센터에서 육안에 의한 수동적인으로 모니터링을 해야만 하는데, 다수의 에스컬레이터를 운영자가 일일이 모니터링하기에는 너무 광범위할 뿐만 아니라, 에스컬레이터에 의한 인명사고가 발생하더라도 운영자가 육안으로 파악이 어려워 신속한 대응이 불가능하다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 에스컬레이터의 영상을 분석하여 에스컬레이터를 이용하는 이용객의 안전사고가 발생하는 경우 이를 자동으로 감지하여 즉시 에스컬레이터를 정지하고 관제센터의 운영자에게 통보하여 신속하게 인명사고에 대응할 수 있도록 하는 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

에스컬레이터의 영상을 촬영하는 영상획득수단과, 상기 영상획득수단에서 획득한 영상정보를 분석하여 안전사고가 발생한 것으로 판단되면 에스컬레이터의 제어기로 정지제어신호를 전송하고 관제센터로 안내방송 및 영상정보를 전송하는 영상분석수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템을 제공한다.

이때, 상기 영상획득수단은 에스컬레이터에 탑승한 이용객의 안전사고의 발생을 감시하도록 에스컬레이터 상단에 설치되는 하나 이상의 카메라인 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 카메라는 2차원 카메라, 열화상 카메라, 3차원 스테레오 카메라 중에 어느 하나를 적용하거나 또는 2가지 이상을 결합하여 적용함이 바람직하다.

또한, 상기 영상분석수단은; 상기 영상획득수단에 의해 촬영되는 영상정보를 디지털신호로 전환하는 A/D컨버터와, 그 A/D컨버터를 거쳐 디지털화된 영상정보를 분석하여 안전사고 발생유무를 판정하는 연산처리부와, 상기 연산처리부에서 안전사고 발생으로 판정하여 생성되는 정지제어신호와 안내방송 및 영상정보를 에스컬레이터 제어기 및 관제센터로 전송하는 신호전송부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 연산처리부는 상기 영상정보를 다수의 영상블록으로 나눈 후에 각 영상블록의 움직임 벡터(Motion Vector) 및 밝기 변화량을 계산하여 움직임 벡터 및 밝기 변화량이 경계값(threshold) 이상이면 사고상황으로 판단하여 에스컬레이터의 구동정지를 위한 정지제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 영상정보는 상기 신호전송부를 거쳐 관제센터의 에스컬레이터 관제용 모니터로 표시하고, 상기 안내방송은 관제용 스피커를 통해 안내방송을 음성출력되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안내방송은 현장 스피커를 통해 음성출력되는 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 에스컬레이터의 운행시 영상정보를 촬영 및 분석하여 안전사고가 발생하는 경우 신속하게 에스컬레이터를 정지하고 관제센터의 운영자에게 실시간으로 통보함으로써 에스컬레이터의 안전사고에 대해 실시간 자동감시체계 구축을 통한 사고 방지를 효과적으로 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 무빙워크 등의 운송수단 또는 이용객의 이동량이 많은 계단 등에도 폭넓게 적용하여 안전 사고 등에 신속한 대처를 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 카메라 감시영역을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 카메라 감시영역에 대한 정상상황에서의 영상블록과 움직임 벡터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 카메라 감시영역에 대한 사고상황에서의 영상블록과 움직임 벡터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템의 다른 예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 3에 의하면 본 발명에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템은 에스컬레이터(1)에 탑승한 이용객(2)이 넘어져 안전사고가 발생하는 경우 영상처리기술을 통해 즉각적으로 인지하고 상황에 대한 신속한 대처를 할 수 있도록 하기 위해 에스컬레이터(1)를 향해 설치되어 영상을 촬영하는 영상획득수단(100)과, 상기 영상획득수단(100)에서 획득한 모니터링 영상정보를 분석하여 안전사고가 발생한 것으로 판단되면 에스컬레이터(1)의 제어기(10)로 정지제어신호를 전송하고 관제센터(300)로 안내방송 및 영상정보를 전송하는 영상분석수단(200)으로 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템은 에스컬레이터(1) 뿐만 아니라 수평방향으로 탑승한 이용객을 운송하는 무빙워크(moving walk)에도 적용할 수 있는 것으로, 무빙워크 역시 에스컬레이터(1)와 동일한 기술적 범주에 속하는 것으로 이해된다.

이하, 각각의 구성요소들을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 상기 영상획득수단(100)은 에스컬레이터(1)에 탑승한 이용객(2)의 안전사고의 발생을 감시하도록 에스컬레이터(1) 상단에 설치되는 하나 이상의 카메라(110)로 이루어진다. 이때, 상기 카메라(110)는 2차원 영상을 촬영하는 일반 카메라를 사용할 수 있다.

또한, 상기 카메라(110)는 에스컬레이터(1)에 여러 대를 설치하는 경우에는 독자적인 감시 영역을 가지도록 설치하여 서로 중복되게 영상이 촬영되는 것을 방지함이 바람직하다.

한편, 상기 영상분석수단(200)은 상기 영상획득수단(100)이 하나 이상의 카메라(110)로부터 획득한 모니터링 영상정보를 영상처리 알고리즘에 의해 일반적인 탑승상황이 아닌 경우를 자동적으로 판별하여 이용객의 넘어짐으로 인한 안전사고의 발생 유무를 판단한다.

특히, 상기 영상분석수단(200)은 에스컬레이터(1) 이용객(2)의 안전사고로 판단되면, 즉시 에스컬레이터(1)의 작동을 정지하고, 에스컬레이터(1) 이용객 등에게 안전사고 등의 안내방송을 출력하고, 동시에 관제센터(300)의 운영자에게 영상정보 및 안전사고 안내방송 등을 통보하는 기능을 가진다.

이와 같은 영상분석수단(200)은 에스컬레이터(1) 쪽으로 향하도록 설치되는 영상획득수단(100)에 의해 촬영되는 모니터링 영상정보를 디지털신호로 전환하는 A/D컨버터(210)와, 상기 A/D컨버터(210)를 거쳐 디지털화된 영상정보를 분석하여 안전사고 발생유무를 판정하는 연산처리부(220)와, 상기 연산처리부(220)에서 안전사고 발생으로 판정하여 생성되는 정지제어신호와 안내방송 및 영상정보를 에스컬레이터(1)의 제어기(10) 및 관제센터(300)로 전송하는 신호전송부(230)로 구성된다.

이때, 상기 연산처리부(220)는 영상획득수단(100)인 카메라(110)의 감시영역에서 촬영한 영상정보를 분석하는 것으로, 이와 같은 연산처리부(220)에서 분석하는 영상정보는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같다.

그리고, 도 4는 에스컬레이터(1)가 작동되고 있고 이용객(2) 역시 정상적으로 이용하고 있는 경우인 정상적인 상황에서 촬영된 영상정보이고, 도 5는 에스컬레이터(1)가 작동중에 이용객이 넘어져 안전사고가 발생한 경우인 사고 상황에서 촬영된 영상정보이다.

이때, 영상획득수단(100)인 카메라(110)를 통해 촬영된 감시영역의 영상정보(101)는 연산처리부(220)에서 분석되는데, 특히 획득된 영상정보(101)는 다수의 영상블록(101a)으로 나눈 후에 각 영상블록(101a)의 움직임 벡터(Motion Vector)를 계산한다.

좀 더 상세하게 설명하면, 영상정보(101)의 이전 프레임의 영상블록(101a)인 IB_prev(x_i, y_j)에 해당하는 현재 프레임 영상블록(101a')을 IB_curr(x_i', y_j')을 검색한다.

그리고, 현재프레임의 영상블록(101a) 인덱스(x_i',y_j')와 이전 프레임의 영상블록(101a') 인덱스(x_i, y_j)의 차(-)를 구하면 하나의 영상블록(101a)에 해당하는 움직임 벡터 및 밝기 변화량을 구할 수 있다.

이때, 정상적인 에스컬레이터의 운행상황에서는 영상정보(101)를 이루는 각각의 영상블록(101a)의 움직임 벡터는 에스컬레이터(1) 진행방향과 일치하게 되지만, 에스컬레이터(1)에 탑승한 이용객(2)의 넘어짐과 같은 돌발적인 사고 상황에서는 움직임 벡터 및 밝기 변화량 값이 현격한 차이를 보이게 된다.

즉, 에스컬레이터(1)가 상향 운행하던 중 이용객이 넘어지면 에스컬레이터(1)의 진행방향과는 반대방향으로 하향 이동하게 되어, 움직임 벡터 및 밝기 변화량이 현저한 차이를 보이며, 에스컬레이터(1)가 하향 운행하던 중 이용객(2)이 넘어지면 진행방향은 같지만 움직임 벡터의 크기와 밝기 변화량에서 차이를 보이게 된다.

따라서, 일정 경계값(threshold) 이상으로 하나 이상의 움직임 벡터 및 밝기 변화량 값이 차이를 보이면 사고상황으로 판단한다.

그리고, 사고상황의 경우 에스컬레이터(1)의 구동정지를 위한 정지제어신호를 생성하고, 신호전송부(230)를 통해 에스컬레이터(1)의 제어기(10) 및 관제센터(300)로 정지제어신호와 안내방송 및 영상정보를 전송하게 된다.

즉, 연산처리부(220)는 움직임 벡터 및 밝기 변화량을 분석하여 정상적인 상황 및 사고상황에 대한 통계치를 바탕으로 기준 경계값 (threshold)를 정해놓고, 현재 입력영상에서의 계산된 움직임 벡터 및 밝기 변화량을 기준 경계값과 비교하여 상황을 판단하는데, 연산처리부(220)에서 영상정보(101)를 분석하여 사고 상황으로 판단되면 정지제어신호를 생성하여 신호전송부(230)를 통해 출력한다.

이때, 정지제어신호는 상기 신호전송부(230)를 통해 에스컬레이터(1)의 제어기(10)로 전송되어 에스컬레이터(1)의 구동을 정지시키게 된다.

또한, 안내방송 및 영상정보는 상기 신호전송부(230)를 거쳐 관제센터(300)의 에스컬레이터 관제용 모니터(310)로 표시하고, 관제용 스피커(320)를 통해 안내방송을 음성출력시켜 줌으로써 운영자가 신속한 사고 대응이 가능하게 한다. 또한, 에스컬레이터(1) 설치지역에 현장 스피커(20)를 통해 안내방송을 음성출력하여 이용객의 에스컬레이터(1) 사용을 중지하도록 한다.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템을 설명하기 위한 것으로, 영상획득수단(100)은 2차원 카메라 대신 열화상 카메라(미도시됨) 또는 스테레오 카메라(120)로 구현할 수 있다.

이때, 열화상 카메라는 열 정보(Thermal Information)을 이용하여 대상물을 인식하므로 주변 환경과 동일한 열을 가지는 사물은 제외하고 사람과 동물을 인식하며 주변의 조도에 영향을 받지 않기 때문에 어두운 곳 또는 야간 등에 적합하다.

또한, 본 발명은 2차원 카메라가 아닌 3차원 스테레오 카메라(120)를 이용하여 적용이 가능하다. 3차원 스테레오 카메라(120)는 대상물 및 검지영역을 3차원(x, y, z) 좌표로 표현이 가능하므로 좀더 정확한 사고상황의 검지가 가능하다.

그리고, 본 발명은 다수의 카메라를 이용하는 경우에는 열화상카메라와 2차원영상 카메라(110) 또는 3차원 스테레오 카메라(120)를 함께 적용함도 가능하다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참고로 본 발명에 따른 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템의 작동과정을 설명한다.

에스컬레이터(1)에 설치되는 영상획득수단(100)인 카메라(110)를 통해 획득되는 영상정보는 영상분석수단(200)으로 입력된다.

즉, 에스컬레이터(1) 쪽으로 향하도록 설치되는 영상획득수단(100)에 의해 촬영되는 모니터링 영상정보는 A/D컨버터(210)를 통해 디지털화된 영상정보로 변환되어 연산처리부(220)로 입력된다.

이와 같은 연산처리부(220)는 카메라(110)의 영상정보(101)를 다수의 영상블록(101a)으로 나눈 후에 각 영상블록(101a)의 움직임 벡터(Motion Vector)를 계산하여 일정 경계값(threshold) 이상인 움직임 벡터가 감지되면 사고상황으로 판단하여 에스컬레이터(1)의 구동정지를 위한 정지제어신호를 생성하고, 신호전송부(230)를 통해 에스컬레이터(1)의 제어기(10)와 관제센터(300)로 정지제어신호와 안내방송 및 영상정보를 전송하여 에스컬레이터(1)의 구동을 정지시키고, 안내방송 및 영상정보를 관제센터(300)로 전송하여 관제용 모니터(310) 및 관제용 스피커(320)를 통해 표시 및 출력시켜 줌으로써 운영자가 안전 사고에 대해 신속하게 대응을 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

1: 에스컬레이터 2: 이용객
10: 제어기 100: 영상획득수단
101: 영상정보 101a,101a: 영상블록
110: 카메라 200: 영상분석수단
210: A/D컨버터 220: 연산처리부
230: 신호전송부 300: 관제센터

Claims (9)

1. 에스컬레이터에 탑승한 이용객의 안전사고의 발생을 감시하도록 에스컬레이터 상단에 설치되는 열화상 카메라와 3차원 스테레오 카메라를 포함하여 구성되어 에스컬레이터의 영상을 촬영하는 영상획득수단과;
   상기 영상획득수단에서 획득한 영상정보를 분석하여 안전사고가 발생한 것으로 판단되면 에스컬레이터의 제어기로 정지제어신호를 전송하고 관제센터로 안내방송 및 영상정보를 전송하는 영상분석수단;을 포함하여 구성되되,
   상기 영상분석수단은;
   상기 영상획득수단에 의해 촬영되는 영상정보를 디지털신호로 전환하는 A/D컨버터와, 그 A/D컨버터를 거쳐 디지털화된 영상정보를 분석하여 안전사고 발생유무를 판정하는 연산처리부와, 상기 연산처리부에서 안전사고 발생으로 판정하여 생성되는 정지제어신호와 안내방송 및 영상정보를 에스컬레이터 제어기 및 관제센터로 전송하는 신호전송부로 구성되고,
   상기 영상정보는 신호전송부를 거쳐 관제센터의 에스컬레이터 관제용 모니터로 표시되고, 상기 안내방송은 관제센터의 관제용 스피커 및 에스컬레이터 설치지역의 현장 스피커를 통해를 통해 음성출력되며,
   상기 연산처리부는 상기 영상정보를 다수의 영상블록으로 나눈 후에 각 영상블록의 움직임 벡터(Motion Vector) 및 밝기 변화량을 계산하여 움직임 벡터 및 밝기 변화량이 경계값(threshold) 이상이면 사고상황으로 판단하여 에스컬레이터의 구동정지를 위한 정지제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상처리기술을 이용한 에스컬레이터 모니터링 시스템.
   
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