KR101262675B1 - 선원 피로도 측정 장치를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템 - Google Patents

선원 피로도 측정 장치를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피로도 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템에 관한 것으로, 측정대상자의 피로도를 측정하고 피로도가 높으면 선박의 운항을 제약함으로써, 해상에서의 선박 사고를 미연에 방지하도록 하고, 홍채인식기능을 통해 선박의 도난을 미연에 방지할 수 있는 것이다.
특히, 본 발명은 측정대상자의 눈에 빛을 조사하고 그에 따른 동공의 크기변화 및 회복시간을 측정하여 정확한 피로도 측정이 가능하도록 하고, 피로도 측정시 촬영된 안구영상을 영상인식처리하여 홍채인식에 의한 인증을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 선박뿐만 아니라 차량, 열차 및 항공기 등의 다양한 운송수단에 대해서도 동일 내지 유사하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 공사현장이나 공장 등에서도 이를 이용하여 안전사고를 예방할 수 있다.
따라서, 본 발명은 운송분야에서의 사고발생률을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론, 제품의 범용성, 사용자들에 대한 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

선원 피로도 측정 장치를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템{Anti-theft method and system for the ship using ship crew fatigue measurement equipment}
본 발명은 선원 피로도 측정 장치를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 측정대상자의 피로도를 측정하고 피로도가 높으면 선박의 운항을 제약함으로써, 해상에서의 선박 사고를 미연에 방지하도록 하고, 홍채인식기능을 통해 선박의 도난을 미연에 방지할 수 있는 것이다.
특히, 본 발명은 측정대상자의 눈에 빛을 조사하고 그에 따른 동공의 크기변화 및 회복시간을 측정하여 정확한 피로도 측정이 가능하도록 하고, 피로도 측정시 홍채를 촬영하여 측정대상자에 대한 인증을 수행할 수 있는 피로도 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도로상에서의 교통사고나 해상에서의 선박사고에 대한 주요 원인 중 하나로, 차량 운전자나 선박 항해사의 피로에 의한 집중력결핍 및 오조작 등이 있다.
특히, 선박사고의 경우에는 선박의 파손 및 인적 손실 등의 직접적인 피해는 물론, 선박의 파손에 따른 연료나 적재물의 유출 등으로 인하여 해양생태계의 파괴 및 어민의 생계위협 등의 막대한 2차 피해를 초래하고 있어, 그 사태의 심각성은 더욱 크다고 할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대한민국 공개실용신안공보 제20-1998-052745호 "운전자 피로측정 경보장치"는, 스티어링 휠에 온도센서를 설치하고 운전자의 손 온도를 측정하여, 운전자가 피로하다고 판단되면 이를 운전자에게 알려주는 기술이 나타나 있다.
그러나, 운전자의 손 온도는 차량의 내부온도, 에어컨 및 히터의 작동여부, 계절에 따른 외부온도 등에 영향을 받아 변화되기 쉽기 때문에, 실제 운전자의 피로도를 정확히 측정하기에는 어려움이 많았다.
한편, 대부분의 소형선박은 사람들이 자유롭게 오가는 개방된 항구에 정박을 하고 있기 때문에, 보안에 취약할 수밖에 없으며, 이로 인해 선박 및 적재물의 도난사고가 빈번하게 일어나고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0065543호 "선박의 침입자 감지 장치"는, 선박에 무단으로 침입한 사람을 확인하면 경보스피커나 경보등를 이용하여 이를 알리는 기술이 나타나 있다.
그러나, 인적인 드문 지역이나 시간에는 이러한 경보스피커나 경보등이 큰 효과를 발휘하기에 어려움이 있다. 그렇지 않은 경우(주위에 사람들이 존재하는 경우)라 하더라도, 침입자가 동작되는 경보스피커나 경보등을 무시하고 선박을 시동하여 도주하는 경우에는 특별한 대책이 없었다. 또한, 경보스피커나 경보등으로 인가되는 전원을 차단하여 도난사실을 외부에 알리지 못하도록 하는 경우도 발생될 수 있다.
대한민국 공개실용신안공보 제20-1998-052745호 "운전자 피로측정 경보장치" 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0065543호 "선박의 침입자 감지 장치"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 선박을 운항하기 전에, 선원(특히, 항해사)의 눈에 빛을 조사하고 그에 따른 동공의 크기변화 및 회복시간을 측정하여, 해당 선원의 피로도를 정확히 알 수 있도록 하는 피로도 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 측정장비의 신호간섭이나 잡음신호발생, 측정대상자의 불필요한 동작에 의해 발생되는 측정오류정보를 필터링함으로써, 보다 정확한 피로도를 측정할 수 있는 피로도 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피로도 측정 장치를 이용하여 측정된 안구영상을 이용하여 홍채인식 및 인증을 수행함으로써, 피로도 측정 장치가 설치된 선박에 대한 도난을 미연에 방지할 수 있도록 하는 피로도 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 피로도 측정 방법은, 측정영역에 측정대상자의 눈이 위치하면, 상기 측정대상자의 동공크기를 측정하는 동공크기확인단계; 설정된 측정제어신호에 따라 상기 측정대상자의 눈에 빛을 방출하는 동공자극단계; 상기 측정대상자의 동공변화를 측정하는 동공변화측정단계; 및 측정된 상기 동공변화에 기초하여 상기 측정대상자의 피로도를 산출하는 피로도산출단계를 포함한다.
또한, 상기 동공변화측정단계는 상기 측정대상자의 동공 크기변화를 측정하는 단계; 및 상기 측정대상자의 동공이 회복되기까지의 시간을 측정하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 동공변화측정단계는 상기 측정대상자의 동공변화를 일정시간마다 반복 측정하여 적어도 두 개의 측정데이터를 생성하는 단계; 및 상기 측정데이터를 상기 측정대상자의 신상정보와 매칭하여 누적저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 피로도산출단계는 상기 측정대상자의 동공변화를 측정한 측정데이터를 확인하는 단계; 상기 측정데이터가 적어도 두 개인 경우, 상기 측정데이터의 평균값을 산출하는 단계; 및 상기 측정데이터의 평균값에 기초하여 상기 측정대상자의 피로도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피로도산출단계는 상기 측정대상자의 동공변화를 측정한 적어도 두 개의 측정데이터에 대한 분포를 확인하는 단계; 및 확인된 상기 측정데이터의 분포특성에 따라 상기 측정데이터를 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 피로도 측정 장치는, 접안된 측정대상자의 동공을 촬영하면서 상기 측정대상자의 눈에 빛을 조사하고 상기 조사된 빛에 따른 동공변화영상을 출력하는 동공변화측정부; 촬영된 상기 동공변화영상을 영상인식처리하여 상기 측정대상자의 동공변화에 따른 피로도를 산출하는 피로도측정부; 및 측정된 상기 측정대상자의 피로도를 외부장치 및 디스플레이장치 중 적어도 하나로 전송하는 피로도출력부를 포함한다.
또한, 상기 동공변화측정부는 상기 측정대상자의 눈이 밀착되는 접안모듈; 측정제어신호에 따라 상기 측정대상자의 눈에 빛을 조사하는 광방출모듈; 및 상기 접안모듈에 밀착된 눈을 촬영하는 동공촬영모듈을 포함하고, 상기 피로도측정부는 상기 동공촬영모듈에서 촬영된 영상을 수신하여 영상인식처리하는 영상인식모듈; 및 상기 영상인식모듈에서 확인된 상기 측정대상자의 동공변화에 기초하여 피로도를 산출하는 피로도산출모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 피로도측정부는 상기 광방출모듈에 측정제어신호를 전송하는 측정제어모듈을 더 포함하고, 상기 측정제어모듈은 상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 눈이 접안된 것으로 확인되면 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송할 수 있다.
또한, 상기 측정제어모듈은 상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 동공이 회복된 것으로 확인되면, 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송할 수 있다.
또한, 상기 측정제어모듈은 상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 동공이 회복된 것으로 확인되면, 일정시간이 경과된 후 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 선박 도난방지 방법은, 측정대상자의 눈을 촬영한 영상을 수신하는 안구영상수신단계; 상기 영상을 영상인식처리하여 홍채를 확인하고, 상기 측정대상자의 탑승권한을 확인하는 홍채인식 및 인증단계; 상기 홍채인식에 따른 탑승권한 인증이 완료되면, 상기 측정대상자의 눈에 빛을 조사하여 동공변화에 따른 피로도를 측정하는 피로도측정단계; 및 상기 측정대상자의 피로도를 확인하고, 상기 측정대상자에 대한 인증 및 피로도에 따라 선박의 운항여부를 결정하는 선박운항결정단계를 포함한다.
또한, 상기 홍채인식 및 인증단계는 상기 측정대상자의 눈을 촬영한 영상을 영상인식처리하여 홍채정보를 확인하는 홍채인식단계; 확인된 상기 홍채정보와 데이터베이스에 저장된 홍채정보를 비교하는 홍채비교단계; 및 상기 비교결과, 일치하는 홍채정보가 있는 경우, 일치한 홍채정보에 매칭되어 저장된 탑승권한을 확인하는 인증단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 홍채인식단계는 상기 영상에 포함된 눈의 홍채크기, 평상시 동공크기, 홍채색상 및 특징점 중 적어도 하나를 포함하는 홍채정보를 확인할 수 있다.
또한, 상기 피로도측정단계는 상기 인증이 완료되면, 상기 측정대상자의 눈에 빛을 방출하고 상기 측정대상자의 동공 크기변화 및 회복시간 중 적어도 하나를 포함하는 동공변화를 측정하는 동공변화측정단계; 및 측정된 상기 동공변화에 기초하여 상기 측정대상자의 피로도를 산출하는 피로도산출단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 동공변화측정단계는 상기 측정대상자의 동공변화를 일정시간마다 반복 측정하여 적어도 두 개의 측정데이터를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 피로도산출단계는, 상기 측정데이터의 평균값을 산출하는 단계; 및 상기 측정데이터의 평균값에 기초하여 상기 측정대상자의 피로도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피로도산출단계는 상기 측정대상자의 동공변화를 측정한 적어도 두 개의 측정데이터에 대한 분포를 확인하는 단계; 및 확인된 상기 측정데이터의 분포특성에 따라 상기 측정데이터를 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선박운항결정단계는 확인된 상기 측정대상자의 피로도와 설정된 선박별 및 선박내의 보직별 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 비교결과, 정상인것으로 판단되면 상기 측정대상자가 탑승할 선박의 운항제한을 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 선박 도난방지 시스템은, 측정대상자의 눈을 촬영한 영상을 영상인식처리하며, 상기 측정대상자의 눈에 빛을 방출하고 상기 측정대상자의 동공 크기변화 및 회복시간 중 적어도 하나를 포함하는 동공변화에 기초하여 피로도를 산출하는 피로도측정장치; 및 상기 피로도측정장치에서 촬영된 영상을 수신하여 영상인식처리하고 상기 측정대상자의 홍채에 대한 홍채정보를 데이터베이스에 저장된 홍채정보와 비교하여 탑승권한을 확인하며, 상기 탑승권한이 확인되면 상기 피로도측정장치에 상기 측정대상자의 피로도측정을 요청하고, 수신된 상기 측정대상자의 피로도 및 상기 탑승권한에 따라 운항제한여부를 판단하는 데이터처리장치를 포함한다.
또한, 상기 데이터처리장치에서 판단된 운항제한여부에 따라 선박의 엔진시동을 제어하는 선박구동제어장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터처리장치는 상기 피로도측정장치에서 촬영된 영상 및 상기 측정대상자의 피로도를 수신하는 데이터수신부; 상기 영상에 포함된 눈의 홍채크기, 평상시 동공크기, 홍채색상 및 특징점 중 적어도 하나를 포함하는 홍채정보를 확인하는 홍채인식부; 상기 홍채인식부에서 확인된 홍채정보와 상기 데이터베이스에 저장된 홍채정보를 비교하여 상기 측정대상자의 탑승권한을 확인하는 인증부; 및 상기 인증부에서 탑승권한이 확인된 상기 측정대상자의 피로도측정을 상기 피로도측정장치에 요청하고, 수신된 상기 측정대상자의 피로도 및 상기 탑승권한에 따라 운항제한여부를 판단하는 운항제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피로도측정장치는 접안된 측정대상자의 동공을 촬영하여 상기 데이터처리장치에 전송하고, 상기 측정대상자의 눈에 빛을 조사하고 상기 조사된 빛에 따른 동공변화영상을 출력하는 동공변화측정부; 상기 운항제어부의 피로도측정 요청에 따라 상기 동공변화측정부가 동공변화영상을 촬영하도록 제어하며, 촬영된 상기 동공변화영상을 영상인식처리하여 상기 측정대상자의 동공변화에 따른 피로도를 산출하는 피로도측정부; 및 측정된 상기 측정대상자의 피로도를 상기 데이터처리장치로 전송하는 피로도출력부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 동공변화측정부는 상기 측정대상자의 눈이 밀착되는 접안모듈; 측정제어신호에 따라 상기 측정대상자의 눈에 빛을 조사하는 광방출모듈; 및 상기 접안모듈에 밀착된 눈을 촬영하여 상기 데이터처리장치 및 피로도측정부 중 적어도 하나로 전송하는 동공촬영모듈을 포함하고, 상기 피로도측정부는 상기 동공촬영모듈에서 촬영된 영상을 수신하여 영상인식처리하는 영상인식모듈; 및 상기 영상인식모듈에서 확인된 상기 측정대상자의 동공변화에 기초하여 피로도를 산출하는 피로도산출모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 피로도측정부는, 상기 광방출모듈에 측정제어신호를 전송하는 측정제어모듈을 더 포함하고, 상기 측정제어모듈은, 상기 운항제어부로부터 피로도측정이 요청되면 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송할 수 있다.
또한, 상기 측정제어모듈은, 상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 동공이 회복된 것으로 확인되면, 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송할 수 있다.
또한, 상기 측정제어모듈은 상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 동공이 회복된 것으로 확인되면, 일정시간이 경과된 후 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송할 수 있다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 선박을 운항하기 전에, 선원의 피로도를 정확히 측정하고, 그 결과에 따라 선박의 운항여부를 결정하도록 함으로써, 해상에서의 선박사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 피로도 측정 장치를 선박의 시동장치와 연동하도록 설치하고, 피로도 측정 장치를 통해 획득된 안구영상을 영상인식처리하여 홍체인식을 이용한 인증을 수행함으로써, 선박의 도난을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 선박의 도난 방지를 위한 별도의 시스템을 필요로 하지 않으므로, 도난방지시스템의 구축비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 선박뿐만 아니라 차량, 열차 및 항공기 등의 다양한 운송수단에 대해서도 동일 내지 유사하게 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 크레인 등의 대형기계장치를 이용하는 공사현장이나 대형설비들이 설치된 공장 등에서도 이용할 수 있으므로, 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명은 운송분야에서의 사고발생률을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론, 제품의 범용성, 사용자들에 대한 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 피로도 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 도 1의 단계 "S130"을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 1의 단계 "S140"을 설명하는 순서도이다.
도 4는 도 3의 단계 "S144"를 설명하는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 피로도 측정 장치를 설명하는 구성도이다.
도 6은 도 5의 광방출모듈로 인가되는 측정제어신호를 설명하는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 선박 도난방지 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 도 7의 단계 "S220"을 설명하는 순서도이다.
도 9는 도 7의 단계 "S240"을 설명하는 순서도이다.
도 10은 본 발명에 따른 선박 도난방지 시스템을 설명하는 구성도이다.
본 발명에 따른 피로도 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 피로도 측정 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 2는 도 1의 단계 "S130"을 설명하는 순서도이며, 도 3은 도 1의 단계 "S140"을 설명하는 순서도이고, 도 4는 도 3의 단계 "S144"를 설명하는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 카메라가 촬영하고 있는 측정영역에 측정대상자의 눈이 위치하면, 피로도 측정 장치는 카메라를 통해 측정대상자의 안구영상을 촬영하고 영상인식처리하여 측정대상자의 동공크기를 측정한다(단계 S110). 여기서 촬영되어 측정된 동공크기는 측정대상자의 평상시 동공크기로서, 이후 변화된 동공이 원래의 크기로 회복되는 것을 판단하는 기준이 될 수 있다.
이후, 피로도 측정 장치는 설정된 측정제어신호에 따라 측정대상자의 눈에 빛을 방출한다(단계 S120). 이때, 피로도 측정 장치는 측정대상자의 평상시 동공크기를 측정한 후 자동제어에 의해 빛을 방출할 수 있다. 물론, 필요에 따라 측정자의 조작에 의해 빛을 방출할 수도 있다. 여기서, 측정제어신호는 빛을 방출하는 램프의 점멸을 위한 펄스신호를 포함할 수 있다.
피로도 측정 장치는 빛을 방출한 후, 카메라를 통해 측정대상자의 눈을 연속적으로 촬영하고, 촬영된 영상을 영상인식처리하여 측정대상자의 동공변화를 측정한다(단계 S130). 여기서, 동공변화는 동공의 크기변화 및 회복시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2에서, 피로도 측정 장치는 측정대상자의 동공 크기변화를 지속적으로 측정하면서(단계 S131), 동공이 평상시 크기로 회복되는지를 확인할 수 있다(단계 S132).
동공의 크기가 평상시의 크기로 회복되면, 피로도 측정 장치는 빛을 방출한 시점부터 측정대상자의 동공이 회복되기까지의 시간을 측정할 수 있다(단계 S133).
이와 같이, 측정대상자의 동공변화가 측정되면, 피로도 측정 장치는 측정된 데이터를 저장할 수 있고(단계 S134), 추가적인 측정이 필요한지를 확인할 수 있다(단계 S135).
만약, 측정대상자의 피로도 측정 횟수가 2회 이상으로 설정된 경우, 피로도 측정 장치는 측정대상자의 동공변화를 일정시간마다 반복 측정하여 적어도 두 개의 측정데이터를 생성할 수 있다(단계 S135).
피로도 측정 장치는 설정된 측정 횟수에 해당하는 측정 및 측정데이터의 생성이 완료되면, 측정데이터를 상기 측정대상자의 신상정보와 매칭하여 누적저장할 수 있다(단계 S136). 이러한 누적정보는 이후 통계자료 등으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 측정대상자의 보직(업무)와 관련하여 측정대상자의 건강 및 컨디션 등을 관리할 수 있는 자료로 사용될 수 있다.
피로도 측정 장치는 측정대상자의 동공변화에 대한 측정이 모두 완료되면, 측정된 데이터에 따른 동공변화에 기초하여, 측정대상자의 피로도를 산출한다(단계 S140).
도 3에서, 피로도 측정 장치는 측정대상자의 동공변화를 측정한 측정데이터를 확인한 후(단계 S141), 측정대상자의 동공변화를 측정한 측정데이터의 분포를 확인하고(단계 S142), 필터링여부를 결정할 수 있다(단계 S143).
이때, 회복시간에 대한 측정데이터의 분포가 도 4의 (a)와 같이 일정영역(정상상태영역, Normal-state)에 존재하는 경우, 피로도 측정 장치는 필터링을 거치지 않고, 확인된 측정데이터 전부에 대한 평균값을 산출할 수 있고(단계 S145), 산출된 측정데이터의 평균값에 기초하여 측정대상자의 피로도를 산출할 수 있다(단계 S146).
만약, 회복시간에 대한 측정데이터의 분포가 도 4의 (b)와 같이 정상상태영역을 벗어난 경우(E1 내지 E4), 피로도 측정 장치는 필터링이 필요한 것으로 판단하고(단계 S143), 확인된 측정데이터를 필터링할 수 있다(단계 S144). 여기서, 회복시간에 대한 측정데이터가 도 4의 (b)와 유사하게 나타나는 경우, 피로도 측정 장치는 측정장비의 신호간섭이나 잡음신호발생, 측정대상자의 불필요한 동작에 의해 발생되는 측정오류로 판단하여, 해당 오류데이터만을 제거하는 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 회복시간에 대한 측정데이터의 분포가 도 4의 (c)와 같이 일정시점 이후의 측정데이터가 정상상태영역을 벗어난 경우(E5)에도, 피로도 측정 장치는 필터링이 필요한 것으로 판단하고(단계 S143), 확인된 측정데이터를 필터링할 수 있다(단계 S144). 여기서, 회복시간에 대한 측정데이터가 도 4의 (c)와 유사하게 나타나는 경우, 피로도 측정 장치는 측정대상자의 눈이 반복된 측정으로 인해 잠시 회복기능이 저하된 경우로 판단하여 추가적인 측정을 중단할 수 있고, 측정데이터의 분포기울기가 달라지는 시점 이후의 데이터를 제거하는 필터링을 수행할 수 있다.
피로도 측정 장치는 상기와 같은 단계에 의해 측정된 피로도를 측정대상자의 신상정보와 매칭하여 저장할 수 있다(단계 S147). 이러한 누적정보는 이후 통계자료 등으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 어느 정도의 피로도에서 어떠한 사고가 발생하는 지 등의 정보를 얻을 수 있으며, 이러한 정보는 이후 선박의 항해 허용을 위한 기준정보로 활용될 수 있다.
이하에서, 상기와 같은 피로도 측정 방법을 적용한 피로도 측정 장치에 대하여 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 피로도 측정 장치를 설명하는 구성도이고, 도 6은 도 5의 광방출모듈로 인가되는 측정제어신호를 설명하는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 피로도측정장치(100)는 동공변화측정부(110), 피로도측정부(120) 및 피로도출력부(130)를 포함한다.
동공변화측정부(110)는 접안된 측정대상자의 동공을 촬영하면서 측정대상자의 눈에 빛을 조사하여 눈의 동공변화영상을 안구영상으로 출력하는 것으로, 접안모듈(111), 광방출모듈(112) 및 동공촬영모듈(113)을 포함할 수 있다.
접안모듈(111)은 안구영상의 촬영을 위하여 측정대상자의 눈이 밀착되는 것으로, 사람의 눈 주위 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 접안모듈(111)의 쌍안경의 접안측 형상과 유사하게 형성될 수 있다.
광방출모듈(112)은 피로도측정부(120)에서 전송되는 펄스파의 측정제어신호에 따라 측정대상자의 눈에 빛을 조사(방출)할 수 있다. 예를 들어, 방광출모듈(112)은 LED를 포함할 수 있다.
동공촬영모듈(113)은 접안모듈(111)에 밀착된 눈을 촬영하고 촬영된 안구영상을 피로도측정부(120)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 동공촬영모듈(113)은 카메라를 포함할 수 있다. 또한, 안구영상은 연속적으로 촬영된 정지영상 및 동영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
피로도측정부(120)는 동공촬영모듈(113)에서 촬영된 동공변화영상을 영상인식처리하여 측정대상자의 동공변화에 따른 피로도를 산출하는 것으로, 영상인식모듈(121), 피로도산출모듈(123) 및 측정제어모듈(123)을 포함할 수 있다.
영상인식모듈(121)은 동공촬영모듈(113)에서 촬영된 영상을 수신하여 영상인식처리할 수 있다. 예를 들어, 영상인식모듈(121)은 촬영된 영상에서 눈에 해당하는 안구영상을 추출할 수 있고, 추출된 안구영상으로부터 홍체영역을 추출한 후 동공의 크기를 측정할 수 있다.
만약, 측정대상자에 대한 피로도 측정이 측정자에 의해 제어되는 경우, 영상인식모듈(121)은 동공촬영모듈(113)에 의해 촬영된 영상을 연속적으로 수신하고, 동공의 최대크기 및 최소크기와, 동공의 크기가 최대크기에서 최소크기로 변화하고 다시 최대크기로 회복되기까지의 회복시간을 측정하여 피로도산출모듈(122)로 전송할 수 있다. 이때, 동공의 크기가 최대크기에서 지속되는 시간(예를 들어, 측정대기시간)은 회복시간에서 제외할 수 있다.
피로도산출모듈(122)은 영상인식모듈(121)에서 확인된 측정대상자의 동공변화에 기초하여 피로도를 산출할 수 있다. 여기서, 동공변화에 따른 피로도의 산출은 의학적인 지식을 바탕으로 축적된 데이터를 기준으로 하여 산출될 수 있으며, 이러한 의학적인 지식은 당업자의 요구에 따라 취합되어 피로도 산출 기준으로 설정될 수 있다.
만약, 측정대상자에 대한 피로도 측정이 피로도측정부(120)에 의해 제어되는 경우, 측정제어모듈(123)에 의해 광방출모듈(122)의 동작을 제어할 수 있다.
측정제어모듈(123)은 영상인식모듈(121)을 통해 측정대상자의 눈이 접안된 것으로 확인되면 측정제어신호를 광방출모듈(112)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 영상인식모듈(121)은 측정대상자의 평상시 동공크기를 산출한 이후, 측정시작신호를 생성하여 측정제어모듈(123)로 전송할 수 있다. 그리고, 측정제어모듈(123)은 수신된 측정시작신호에 따라 광방출모듈(112)로 측정제어신호를 전송할 수 있다.
측정이 1회 이상 반복되는 경우, 영상인식모듈(121)은 측정대상자에 대한 동공회복시간을 산출한 이후, 회복확인신호를 생성하여 측정제어모듈(123)로 전송할 수 있다. 그리고, 측정제어모듈(123)은 수신된 회복확인신호에 따라 광방출모듈(112)로 측정제어신호를 전송할 수 있다.
한편, 영상인식모듈(121)에 의한 반복측정이 측정대상자의 동공이 회복된 이후 곧바로 시작되어 반복될 경우, 측정대상자의 눈의 피로도가 급격하게 상승하게 되어, 도 6의 (a)에 나타난 바와 같이, 일정시간(T)이 경과되면 동공의 최대크기(S1)에서 최소크기(S2)로 변화하는 시간이 길어질 수 있으며, 이러한 변화는 정확한 피로도 측정에 불필요한 데이터가 될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 피로도측정장치(100)를 이용하여 측정대상자의 피로도를 적어도 두번 반복 측정할 경우, 측정과 측정 사이에 측정대상자의 눈이 휴식할 수 있는 휴식시간을 제공할 수 있다.
다시 말해, 측정제어모듈(123)은 영상인식모듈(121)을 통해 측정대상자의 동공이 회복된 것으로 확인되면, 도 6의 (b)에 나타난 바와 같이 일정시간(T1)이 경과된 후 측정제어신호를 광방출모듈(122)로 전송할 수 있다.
피로도출력부(130)는 측정된 측정대상자의 피로도를 외부장치 및 디스플레이장치 중 적어도 하나로 전송할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 의한 피로도측정장치(100)가 도 9에 나타난 바와 같이 선박 도난방지 시스템(A)에 적용된 경우, 피로도출력부(130)는 선박 도난방지 시스템(A)의 데이터처리장치(200)로 측정대상자의 피로도를 전송할 수 있다. 다른 예로, 본 발명에 의한 피로도측정장치(100)가 휴대용제품으로 사용될 경우, 피로도출력부(130)는 피로도측정장치(100)에 구성된 디스플레이를 통해 측정대상자의 피로도를 출력할 수 있다.
이하에서, 상기와 같은 피로도 측정 방법 및 장치가 적용된 시스템에 대하여 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 선박 도난방지 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 8은 도 7의 단계 "S220"을 설명하는 순서도이며, 도 9는 도 7의 단계 "S240"을 설명하는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 선박 도난방지 시스템은 측정대상자의 눈을 촬영한 영상을 수신하면(단계 S210), 수신된 영상을 영상인식처리하여 홍채를 확인하고, 측정대상자의 탑승권한을 확인한다.
도 8에서, 선박 도난방지 시스템은 측정대상자의 눈을 촬영한 안구영상이 수신되면(단계 S221), 수신된 안구영상을 영상인식처리하여(단계 S222), 홍채영역을 추출하고(단계 S223) 추출된 홍채영역의 색상을 확인하며(단계 S224) 홍채비교를 위한 특징점을 추출할 수 있다(단계 S225).
선박 도난방지 시스템은 상기와 같은 방법에 의해 안구영상에 포함된 눈의 홍채크기, 평상시 동공크기, 홍채색상 및 특징점 중 적어도 하나를 포함하는 홍채정보를 확인할 수 있고, 확인된 홍채정보와 데이터베이스에 저장된 홍채정보를 비교할 수 있다(단계 S226).
비교결과, 확인된 홍채정보와 일치하는 홍채정보가 데이터베이스에 존재하는 경우(단계 S227), 선박 도난방지 시스템은 일치한 홍채정보에 매칭되어 저장된 선원의 탑승권한을 확인할 수 있다(단계 S228). 예를 들어, 선원의 탑승권한은 해당 선박의 승선이 허용된 경우에 대하여 부여할 수 있으며. 이러한 탑승권한의 부여는 선박 도난방지 시스템에 저장된 항해일정표 등의 정보에 기초하여 부여되거나 선박 도난방지 시스템의 관리자에 의해 이루어질 수 있다.
만약, 확인된 홍채정보와 일치하는 홍채정보가 데이터베이스에 존재하지 않는 경우, 선박 도난방지 시스템은 측정대상자에게 탑승권한이 없음을 알려줄 수 있다(단계 S229).
또한, 선박 도난방지 시스템은 확인된 홍채정보와 일치하는 홍채정보가 데이터베이스에 존재하는 경우에도, 항해일정이나 징계 등의 이유로 승선이 제한된 경우에는 측정대상자에게 탑승권한이 없음을 알려줄 수 있다.
또한, 선박 도난방지 시스템은 데이터베이스에 존재하지 않는 사람이 피로도를 측정한 경우, 불법침입자가 인증을 하려고 시도한 것으로 판단하고 해당 선박을 관리하는 관리자(예를 들어, 선주)의 휴대단말기나 보안업체, 경찰서 등의 서버에 불법침입발생을 알려줄 수 있다.
상기와 같이 측정대상자에 대하여 홍채인식에 따른 탑승권한 인증이 완료되면, 선박 도난방지 시스템은 측정대상자의 눈에 빛을 조사하여 동공변화에 따른 피로도를 측정할 수 있다(단계 S230). 여기서, 피로도 측정은 도 1 내지 도 3에 나타난 방법과 동일 내지 유사하게 진행될 수 있음은 물론이다.
측정대상자에 대한 피로도 측정이 완료되면, 선박 도난방지 시스템은 측정대상자의 피로도를 확인하고, 측정대상자에 대한 인증 및 피로도에 따라 선박의 운항여부를 결정한다(단계 S240).
도 9에서, 선박 도난방지 시스템은 측정대상자에 대한 피로도 측정이 완료되어 그 결과가 수신되면(단계 S241), 확인된 상기 측정대상자의 피로도와 설정된 선박별 및 선박내의 보직별 기준값을 비교할 수 있다(단계 S242).
여기서, 선박별 기준값은 선박의 크기 및 사용목적에 따라 다르게 설정된 피로도 기준값(허용치)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 대형선박의 기준값이 소형선박의 기준값보다 작을 수 있다. 다시 말해, 대형선박의 피로도기준이 소형선박의 피로도기준보다 상대적으로 엄격하게 적용될 수 있다.
또한, 선박내 보직별 기준값은 하나의 선박에서 각 선원이 수행하는 업무에 따라 설정된 피로도 기준값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 항해사의 기준값이 가장 낮게 설정될 수 있고, 엔진을 담당하는 선원이 상대적으로 높게 설정될 수 있으며, 화물을 담당하는 선원이 가장 높게 설정될 수 있다. 다시 말해, 화물을 담당하는 선원은 다른 선원들에 비하여 상대적으로 피로도가 높더라도 해당 선박에 탑승이 허용될 수 있다.
선박 도난방지 시스템은 비교결과, 측정대상자의 컨디션이 정상(피로도가 기준값보다 작은 경우)인 것으로 판단되면(단계 S243), 측정대상자가 탑승할 선박의 운항제한을 해제할 수 있다(단계 S244). 여기서, 소형선박의 경우에는 직접적인 엔진제어를 통해 해당 선박의 운항을 제한 및 해제할 수 있으며, 대형선박의 경우에는 해당 측정대상자의 승선을 제한 및 허용하는 것으로 대신할 수 있다.
선박 도난방지 시스템은 비교결과, 측정대상자의 컨디션이 비정상(피로도가 기준값보다 높은 경우)인 것으로 판단되면(단계 S243), 선박의 항해제한 또는 승선제한 등의 경고메시지를 출력할 수 있다(단계 S245).
이때, 측정대상자가 재측정을 요청하지 않거나 측정대상자의 재측정에도 불구하고 담당자에 의해 재측정이 거부된 경우에는(단계 S246), 측정대상자에 대한 운항제한 설정을 일정기간(예를 들어, 하루)동안 유지할 수 있다(단계 S247).
만약, 측정대상자가 재측정을 요청하고 담당자기 이를 허용한 경우에는(단계 S246), 선박 도난방지 시스템이 해당 각 구성들로 재측정을 요청할 수 있다(단계 S248).
이하에서, 상기와 같은 선박 도난방지 방법이 적용된 선박 도난방지 시스템에 대하여 살펴보기로 한다.
도 10은 본 발명에 따른 선박 도난방지 시스템을 설명하는 구성도이다.
도 10을 참조하면, 선박 도난방지 시스템(A)은 피로도측정장치(100), 데이터처리장치(200), 데이터베이스(300), 디스플레이(400) 및 선박구동제어장치(500)를 포함한다.
피로도측정장치(100)는 측정대상자의 눈을 촬영한 영상을 영상인식처리하며, 측정대상자의 눈에 빛을 방출하고 상기 측정대상자의 동공 크기변화 및 회복시간 중 적어도 하나를 포함하는 동공변화에 기초하여 피로도를 산출하는 것으로, 구체적인 구성은 도 5에 나타난 바와 같다.
데이터처리장치(200)는 피로도측정장치(100)에서 촬영된 영상을 수신하여 영상인식처리하고, 측정대상자의 홍채에 대한 홍채정보를 데이터베이스에 저장된 홍채정보와 비교하여 탑승권한을 확인하며, 탑승권한이 확인되면 피로도측정장치(100)에 측정대상자의 피로도측정을 요청하고, 수신된 측정대상자의 피로도 및 상기 탑승권한에 따라 운항제한여부를 판단한다.
이를 위하여 데이터처리장치(200)는 데이터수신부(210), 홍채인식부(220), 인증부(230) 및 운항제어부(240)를 포함할 수 있다.
데이터수신부(210)는 피로도측정장치(100)의 동공촬영모듈(113)에서 촬영된 영상 및 피로도산출모듈(122)에서 한출된 측정대상자의 피로도를 피로도출력부(130)를 통해 수신할 수 있다.
홍채인식부(220)는 데이터수신부(210)로 수신된 영상(안구영상)을 영상인식처리하여 영상에 포함된 눈의 홍채크기, 평상시 동공크기, 홍채색상 및 특징점 중 적어도 하나를 포함하는 홍채정보를 확인할 수 있다.
인증부(230)는 데이터베이스(300)와 연동하여 홍채인식부(220)에서 확인된 홍채정보와 데이터베이스(300)에 저장된 홍채정보를 비교하고 측정대상자의 탑승권한을 확인할 수 있다.
운항제어부(240)는 인증부(230)에서 탑승권한이 확인된 측정대상자에 대한 피로도측정을 피로도측정장치(100)의 측정제어모듈(130)에 요청할 수 있다. 이후, 운항제어부(240)는 피로도측정 요청에 따라 수신된 측정대상자의 피로도와 인증부(230)에서 인증된 탑승권한에 기초하여 운항제한여부를 판단할 수 있다. 그리고, 운항제어부(240)는 판단된 운항제한여부를 선박구동제어장치(500)에 알려줄 수 있다.
데이터베이스(300)는 해당 선박의 선원 또는 탑승허용자에 대한 신상정보 및 홍채정보를 저장할 수 있고, 인증부(230)의 요청에 의해 특정 홍채정보를 검색하고 그에 매칭된 신상정보를 인증부(230)로 전송할 수 있다.
디스플레이부(400)는 운항제어부(240)에서 판단된 운항제한여부를 디스플레이 하기 위한 것으로, 경고등이나 문자디스플레이장치 등으로 구성될 수 있다.
선박구동제어장치(500)는 데이터처리장치(200)의 운항제어부(240)에서 판단된 운항제한여부에 따라 선박의 엔진시동을 제어하는 것으로, 측정대상자가 탑승권한이 없거나, 측정대상자에 대하여 측정된 피로도가 기준값보다 큰 경우에 전자제어를 통해 해당 선박의 엔진시동을 제한할 수 있다.
따라서, 탑승권한의 확인에 의한 선박 도난방지는 물론, 피로도 측정에 의한 선박의 항해제한을 통하여 피로에 의한 선박 사고를 방지할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명에 의한 피로도 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 선박 도난방지 방법 및 시스템에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지는 것이므로, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A : 선박 도난방지 시스템
100 : 피로도측정장치
110 : 동공변화측정부 111 : 접안모듈
112 : 광방출모듈 113 : 동공촬영모듈
120 : 피로도측정부
121 : 영상인식모듈 122 : 피로도산출모듈
123 : 측정제어모듈 130 : 피로도출력부
200 : 데이터처리장치
210 : 데이터수신부 220 : 홍채인식부
230 : 인증부 240 : 운항제어부
300 : 데이터베이스
400 : 디스플레이부
500 : 선박구동제어장치

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 측정대상자의 눈을 촬영한 영상을 영상인식처리하며, 상기 측정대상자의 눈에 빛을 방출하고 상기 측정대상자의 동공 크기변화 및 회복시간 중 적어도 하나를 포함하는 동공변화에 기초하여 피로도를 산출하는 피로도측정장치; 및
    상기 피로도측정장치에서 촬영된 영상을 수신하여 영상인식처리하고 상기 측정대상자의 홍채에 대한 홍채정보를 데이터베이스에 저장된 홍채정보와 비교하여 탑승권한을 확인하며, 상기 탑승권한이 확인되면 상기 피로도측정장치에 상기 측정대상자의 피로도측정을 요청하고, 수신된 상기 측정대상자의 피로도 및 상기 탑승권한에 따라 운항제한여부를 판단하는 데이터처리장치;를 포함하고,
    상기 피로도측정장치는,
    접안된 측정대상자의 동공을 촬영하면서 상기 측정대상자의 눈에 빛을 조사하고 상기 조사된 빛에 따른 동공변화영상을 출력하는 동공변화측정부;
    촬영된 상기 동공변화영상을 영상인식처리하여 상기 측정대상자의 동공변화에 따른 피로도를 산출하는 피로도측정부; 및
    측정된 상기 측정대상자의 피로도를 상기 데이터처리장치로 전송하는 피로도출력부;를 포함하며,
    상기 동공변화측정부는,
    상기 측정대상자의 눈이 밀착되는 접안모듈;
    측정제어신호에 따라 상기 측정대상자의 눈에 빛을 조사하는 광방출모듈; 및
    상기 접안모듈에 밀착된 눈을 촬영하여 상기 데이터처리장치 및 피로도측정부 중 적어도 하나로 전송하는 동공촬영모듈;을 포함하고,
    상기 피로도측정부는,
    상기 동공촬영모듈에서 촬영된 영상을 수신하여 영상인식처리하는 영상인식모듈;
    상기 영상인식모듈에서 확인된 상기 측정대상자의 동공변화에 기초하여 피로도를 산출하는 피로도산출모듈; 및
    상기 광방출모듈에 측정제어신호를 전송하는 측정제어모듈;을 포함하며,
    상기 측정제어모듈은,
    상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 눈이 접안된 것으로 확인되면, 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송하고,
    상기 데이터처리장치는,
    상기 동공촬영모듈에서 촬영된 영상 및 상기 피로도산출모듈에서 산출된 측정대상자의 피로도를 상기 피로도출력부를 통해 수신하는 데이터수신부;
    상기 영상에 포함된 눈의 홍채크기, 평상시 동공크기, 홍채색상 및 특징점 중 적어도 하나를 포함하는 홍채정보를 확인하는 홍채인식부;
    상기 홍채인식부에서 확인된 홍채정보와 상기 데이터베이스에 저장된 홍채정보를 비교하여 상기 측정대상자의 탑승권한을 확인하는 인증부; 및
    상기 인증부에서 탑승권한이 확인된 상기 측정대상자의 피로도측정을 상기 측정제어모듈에 요청하고, 수신된 상기 측정대상자의 피로도 및 상기 탑승권한에 따라 운항제한여부를 판단하는 운항제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 도난방지 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 데이터처리장치에서 판단된 운항제한여부에 따라 선박의 엔진시동을 제어하는 선박구동제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 도난방지 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 측정제어모듈은,
    상기 운항제어부로부터 피로도측정이 요청되면 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 선박 도난방지 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 측정제어모듈은,
    상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 동공이 회복된 것으로 확인되면, 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 선박 도난방지 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 측정제어모듈은,
    상기 영상인식모듈을 통해 상기 측정대상자의 동공이 회복된 것으로 확인되면, 일정시간이 경과된 후 측정제어신호를 상기 광방출모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 선박 도난방지 시스템.
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