KR101287190B1 - 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법을 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 도로에서 차량 정차, 교통사고, 낙하물 등과 같은 유고상황 발생시 그 유고상황의 발생지점을 촬영하는 영상정보에서 픽셀 좌표를 추출한 후 이를 설정된 기준 GPS좌표의 픽셀 좌표와 비교하여 유고상황 발생지점에 대한 GPS좌표를 역산출하도록 구성한 것이며, 이에따라 유고상황이 발생된 도로의 임의점에 대한 위치 산출과 그 임의점에 대한 영상감시장치의 위치 추적 촬영과 확대 촬영이 정밀하게 이루어지도록 하면서 도로 위에서의 유고상황 위치를 보다 정확하게 확인하면서 현장 출동의 후속 조치를 통해 도로에서의 2차 사고 피해를 신속하게 예방할 수 있도록 한 것이다.

Description

영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법{Photographing position automatic tracking method of video monitoring apparatus}

본 발명은 영상감시장치의 촬영 위치를 자동 추적하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상감시장치에서 취득하는 촬영 영역내의 GPS좌표를 이용하여 도로의 유고(有姑)상황 발생시점에 대한 위치 산출과 그 위치 산출에 따른 영상감시장치의 촬영 위치 추적이 자동으로 이루어지도록 한 후 확대 촬영을 통해 차량 정차나 교통사고, 낙하물 등과 같은 도로에서의 유고상황을 원격지의 관제센터에서 정확하게 파악할 수 있도록 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도로상에 설치된 CCTV와 같은 카메라의 목적은 실시간으로 감시영역내의 교통상황을 파악하고, 정차, 사고, 낙하물 등과 같은 유고상황 발생시 관리자에게 유고상황 정보를 알려줄 수 있도록 한 것이며, 이에따라 관리자는 유고상황 정보가 송출된 카메라를 수동으로 조정하여 유고상황 발생지점을 추적한 후 그 추적된 유고상황 발생지점을 확대 촬영함으로써 유고상황에 대한 정확한 내용을 파악하여 도로에서의 2차 사고 방지를 위한 다양한 조치를 취하도록 한 것이다.

이때, 영상을 통해 물체의 위치를 자동 추적하는 기술은 수집 영상의 분석을 통해 영상픽셀의 색상, 윤곽 등 대상 객체의 픽셀을 감지하고, 이와 같은 객체의 위치 및 이동 방향을 예측하여 해당 영상영역을 추적하거나 확대하는 방법을 사용하고 있는 것이며, 이는 기본적으로 영상검지에 사용되는 기본영상을 이용하여 객체의 위치를 추적하거나 객체 영역을 확대하는 방법을 의미하는 것이다.

그러나, 종래의 영상시스템은 유고상황 정보를 제공한다고 하더라도, 유고상황의 정확한 파악을 위해서는 관리자가 해당 카메라를 수동으로 조작해야 하는 과정이 필요로 하는 단점이 있다.

또한, 상기와 같이 수동조작을 하더라도 기본 감시영상에서 표출하는 이미지의 단순 확대 축소만 이루어지는 바, 이는 원하는 유고상황 발생지점의 정밀 촬영을 기대할 수는 없었다.

즉, 고속도로와 같이 주행속도가 높은 도로에서는 유고상황 발생시 신속한 유고상황의 인지와 대응 방안에 관한 의사결정(예; 현장 출동)을 지원하여 2차 사고의 피해를 줄일 수 있어야 하는데, 종래의 영상시스템은 도로에서 유고상황이 발생할 때 그 유고상황 발생지점에 대한 정확한 위치 산출이 이루어지지 못하므로, 유고상황 발생지점에 대한 확대 촬영 또한 불가능하게 되고, 이는 유고상황 발생지점에 대한 위치 및 상황 정보의 실시간 안내가 제대로 이루어지지 못해 2차 사고 피해를 줄이기 위한 신속한 대응을 어렵게 하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 도로에서 차량 정차, 교통사고, 낙하물 등과 같은 유고상황 발생시 그 유고상황 발생지점을 촬영하는 영상정보에서 픽셀 좌표를 추출한 후 이를 설정된 기준 GPS좌표의 픽셀 좌표와 비교하여 유고상황 발생지점에 대한 GPS좌표를 역산출하도록 구성함으로써, 유고상황이 발생된 도로의 임의점에 대한 위치 산출과 그 임의점에 대한 영상감시장치의 위치 추적 촬영은 물론 확대 촬영이 정밀하게 이루어지도록 하고, 이를 통해 도로 위에서의 유고상황 발생지점을 보다 정확하게 확인하면서 현장 출동의 후속 조치를 통해 도로에서의 2차 사고 피해를 신속하게 예방할 수 있도록 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적방법은, 도로에 측량기준점을 설정한 후, 상기 측량기준점을 중심으로 영상감시장치를 통해 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 사용하지 않은 기본 영상을 촬영한 후 이러한 기본 영상을 GPS와 맵매칭하여 기준 GPS좌표를 측량하고 저장하는 한편, 상기 영상감시장치에 의해 촬영되는 기본 영상의 기준 픽셀좌표(X-Y축)를 생성하고 저장하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 이후, 실제 도로에서 유고상황이 발생하고 이를 영상감시장치가 촬영하여 관제서버에 전송시, 상기 영상감시장치에 의해 촬영되는 영상정보의 측정 픽셀좌표(X-Y축)를 추출하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계로부터 추출되는 유고상황 발생지점에 대한 영상정보의 측정 픽셀좌표를 상기 제 1 단계로부터 생성하여 저장하는 기준 픽셀좌표와 매칭시켜, 상기 기준 픽셀좌표에 대응하는 기준 GPS좌표에 매칭되는 측정 픽셀좌표의 측정 GPS좌표를 산출하는 제 3 단계; 상기 제 3 단계로부터 산출되는 측정 GPS좌표와 상기 영상감시장치가 설치되는 설치점 사이의 GPS좌표를 이용하여, GPS좌표가 기 설정된 상기 영상감시장치와 측정 GPS좌표의 상대위치를 산출하는 제 4 단계; 및, 상기 제 4 단계로부터 산출된 GPS좌표의 상대위치에 따라 상기 영상감시장치의 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 선택적으로 자동 제어하여 유고상황 발생지점의 영상을 정밀 확대한 후 이를 관제서버에 전송하여 디스플레이시키는 제 5 단계; 를 포함하여 진행하는 것이다.

또한, 상기 영상감시장치는 확대 추적 촬영을 위해 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)의 제어 기능을 가지는 모터들과 카메라를 포함하는 카메라모듈이며, 상기 영상감시장치는 도로에 마련되는 설치대의 상단에서 배치 구성된 상태에서 관제서버가 유,무선의 통신망을 통해 제어하도록 구성한 것이다.

또한, 상기 설치대에는 상기 영상감시장치의 영상 촬영 영역내에 GPS단말기를 탑재한 차량이나 장비의 GPS좌표를 수신한 후 이를 관제서버에 전송하여, 상기 관제서버가 영상감시장치의 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 제어할 수 있도록 하는 GPS수신기를 구성한 것이다.

또한, 상기 제 1 단계에서 측량기준점에 해당하는 촬영된 영상의 기준 픽셀좌표(X-Y축)는 관제서버에 탑재되는 영상의 왜곡을 보정해주는 호모그래피 행렬(Homography Matrix)을 통해 생성하도록 구성한 것이다.

또한, 상기 관제서버에는 상기 영상감시장치의 PTZ에 대한 선택적인 PTZ값을 산출하는 PTZ 산출 알고리즘을 탑재 구성한 것이다.

또한, 상기 영상감시장치의 촬영 영역은 도로에서 일정간격을 두고 최소한 4개 이상의 측량기준점을 포함하고, 상기 측량기준점들의 중간지점에 초점을 형성하도록 한 것이다.

이와 같이, 본 발명은 도로에서 차량 정차, 교통사고, 낙하물 등과 같은 유고상황 발생시 그 유고상황의 발생지점을 촬영하는 영상정보에서 픽셀 좌표를 추출한 후 이를 설정된 기준 GPS좌표의 픽셀 좌표와 비교하여 유고상황 발생지점에 대한 GPS좌표를 역산출하도록 구성한 것으로, 이를 통해 유고상황이 발생된 도로의 임의점에 대한 위치 산출과 그 임의점에 대한 영상감시장치의 위치 추적 촬영은 물론, 확대 촬영이 정밀하게 이루어지도록 하여 도로 위에서의 유고상황 위치를 보다 정확하게 확인하면서 현장 출동의 후속 조치를 통해 도로에서의 2차 사고 피해를 신속하게 예방하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예로 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법을 구현하기 위한 개략적인 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예로 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법의 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예로 영상감시장치의 설치 상태도.
도 4는 본 발명의 실시예로 도로에서 GPS좌표를 측량하는 기준점을 설정하는 상태도.
도 5는 본 발명의 실시예로 유고상황 발생지점에 대한 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적을 위한 영상의 측정 픽셀좌표를 측정 GPS좌표로 전환하는 상태의 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예로 측정된 GPS좌표를 근거로 영상감시장치의 P(Pan), T(TILT), Z(Zoom)를 제어하여 유고상황 발생지점을 확대 촬영하는 상태를 보인 개략적인 동작도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예로 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법을 구현하기 위한 개략적인 시스템 구성도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적은 첨부된 도 1에서와 같이, 도로에 마련되는 설치대(400)에 설치되는 영상감시장치(200)와, 상기 영상감시장치(200)와 유,무선의 통신망으로 통신하는 관제서버(300), 그리고 상기 관제서버(300)와 유,무선의 통신망을 통해 통신하도록 상기 설치대(400)에 설치되는 GPS수신기(500)를 통해 달성되는 것이다.

즉, 상기 설치대(400)는 도로의 일측에 설치된 상태에서, 상기 설치된 GPS좌표는 관제서버(300)에 제공되며, 상기 영상감시장치(200)는 상기 설치대(400)의 상단에 설치되면서 도로 상황을 감시할 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 영상감시장치(200)는 확대 추적 촬영을 위해 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)의 제어 기능을 가지는 모터들과 카메라를 포함하는 카메라모듈로서, 상기 영상감시장치(200)는 도로를 관리하는 원격지의 관제서버(300)와 유,무선의 통신망을 통해 통신이 이루어지면서, 상기 관제서버(300)의 제어를 받도록 구성되는 것이다.

이에따라, 상기 관제서버(300)에는 상기 영상감시장치(200)의 PTZ에 대한 선택적인 PTZ값을 산출하는 PTZ 산출 알고리즘을 탑재 구성됨은 물론, 영상에 대한 픽셀좌표(X-Y축 위치좌표)를 생성할 수 있도록 하는 여앙의 왜곡을 보정해주는 호모그래피 행렬(Homography Matrix)이 탑재 구성되는 것이다.

여기서, 상기 원격지의 관제서버(300)는 상기 영상감시장치(200)를 통해 도로상황을 모니터링하는 것이고, 이에따라 상기 원격지에는 상기 관제서버(300)에 의해 제어되는 표시수단이 마련되어, 원격지의 관리자들이 상기 표시수단을 통해 영상을 모니터링할 수 있는 것이다.

한편, 상기 설치대(400)에는 GPS수신기(500)를 설치 구성할 수도 있으며, 상기 GPS수신기(500)는 상기 관제서버(300)가 영상감시장치(200)의 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 제어할 수 있도록 상기 영상감시장치(200)의 영상 촬영 영역내에서 GPS단말기를 탑재한 차량이나 장비의 GPS좌표를 수신한 후 이를 관제서버(300)에 전송하도록 구성되는 것이다.

따라서, 상기 첨부된 도 1의 구성도를 구축한 본 발명의 영상감시장치에 대한 촬영 위치 자동 추적 방법은 첨부된 도 2 내지 도 6에서와 같이, 제 1 내지 제 5 단계를 포함하게 진행되는 것이다.

상기 제 1 단계는 첨부된 도 4에서와 같이, 우선 도로에 측량기준점(P1,P2,P3,…,Pn)을 설정하는 것이다.

즉, 상기 측량기준점(P1,P2,P3,…,Pn)은 상기 영상감시장치(200)의 촬영 영역 범위내에서 일정간격을 두고 도로에 최소한 4개 이상을 설치한 상태에서, 상기 영상감시장치(200)의 초점을 상기 측량기준점(P1,P2,P3,…,Pn)들의 중간지점에 맞춰 진행하게 된다.

그러면, 상기 측량기준점(P1,P2,P3,…,Pn)을 중심으로 영상감시장치(200)를 통해 1차적으로 기본 영상을 촬영하면서, 상기 촬영된 기본 영상의 측량기준점(P1,P2,P3,…,Pn)들을 GPS와 맵매칭하여, 상기 측량기준점(P1,P2,P3,…,Pn)들에 대한 각각의 기준 GPS좌표를 측량한 후 이를 저장하고, 다음으로 상기 영상감시장치(200)에 의해 촬영되는 기본 영상의 기준 픽셀좌표(X축,Y축)를 생성하고 저장하는 단계인 것이다.

이때, 상기 영상감시장치(200)에 의해 촬영되는 영상정보는 유,무선의 통신망을 통해 관제서버(300)에 전송되는 바, 상기 관제서버(300)에서는 탑재된 영상의 왜곡을 보정해 주는 호모그래피 행렬을 통해 상기 영상정보에서 X-Y축의 픽셀좌표를 생성하여 저장하게 되며, 이러한 기준 GPS좌표와 기준 픽셀좌표가 설정되어 저장된 상태에서, 도로에 실제 차량 정차나 교통사고 또는 낙하물과 같은 유고상황이 발생시, 상기 유고상황은 우선 영상감시장치(200)를 통해 촬영된 후 유,무선의 통신망을 통해 관제서버(300)에 전송됨으로써, 상기 제 2 내지 제 5 단계가 실행되도록 한 것이다.

즉, 상기 제 2 단계는, 상기 제 1 단계에서와 기준 GPS좌표와 기준 픽셀좌표가 설정되어 저장된 상태에서, 실제 도로에서 유고상황이 발생시, 이는 영상감시장치(200)가 촬영하여 관제서버(300)에 전송하게 되며, 상기 관제서버(300)는 상기 영상감시장치(200)에 의해 촬영되는 영상정보에서 탑재된 영상의 왜곡을 보정해 주는 호모그래피 행렬을 통해 측정 픽셀좌표(X축, Y축)를 추출하게 된다.

다음으로, 제 3 단계로서, 상기 관제서버(300)는 상기 제 2 단계로부터 추출되는 유고상황 발생지점에 대한 영상정보의 측정 픽셀좌표를 상기 제 1 단계로부터 생성하여 저장하는 기준 픽셀좌표와 매칭시켜, 첨부된 도 5에서와 같이 상기 기준 픽셀좌표에 대응하는 기준 GPS좌표에 매칭되는 측정 픽셀좌표의 측정 GPS좌표를 산출하게 되는 것이다.

다음으로, 제 4 단계로서, 상기 관제서버(300)는 상기 제 3 단계로부터 산출되는 측정 GPS좌표와, 상기 영상감시장치(200)가 설치되는 설치점 사이의 GPS좌표를 이용하여, 상기 영상감시장치(200)와 측정 GPS좌표의 상대위치를 산출할 수 있는 것이다.

이때, 제 5 단계로서, 상기 관제서버(300)는 상기 제 4 단계로부터 산출된 GPS좌표의 상대위치에 따라 도로에서의 유고상황 발생지점을 확대 촬영할 수 있도록 하는 PTZ값을 PTZ 산출 알고리즘을 통해 산출한 후, 첨부된 도 3에서와 같이 상기 영상감시장치(200)의 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 첨부된 도 6에서와 같이 선택적(도 6의 O점→B점→C점)으로 자동 제어하게 되고, 이에따라 상기 영상감시장치(200)는 첨부된 도 6에서와 같이 유고상황 발생지점(도 6의 C점)의 영상을 정밀 확대한 후 이를 관제서버(300)에 유,무선의 통신망을 통해 전송하게 된다.

그러면, 상기 관제서버(300)에 마련되는 표시수단을 통해 상기 영상감시장치(200)에서 촬영되어 정밀 확대된 영상은 물론 그 GPS좌표가 디스플레이되므로, 원격지의 도로 관리자가 별도로 수동적으로 영상감시장치(200)에 대한 제어동작을 수행하지 않더라도 상기 표시수단을 통해 디스플레이되는 정밀 확대 영상과 GPS좌표를 통해 유고상황 발생지점을 실시간 모니터링할 수 있게 되고, 이에따라 원격지에서 유고상황 발생지점의 주변에 위치하는 도로 관리자에게 현장 출동을 위한 지시를 좌표 지정을 통해 신속하게 전달할 수 있게 되면서, 도로에서의 2차 사고 피해를 예방할 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 도로에서 유고상황이 발생할 때 그 유고상황 발생지점에 대한 GPS좌표를 추출한 후 그 추출된 GPS좌표에 따라 영상감시장치(200)의 PTZ를 제어함으로써, 유고상황 발생지점에 대한 신속한 모니터링은 물론, 신속한 현장 출동이 가능하도록 하려는데 그 기술적 특징이 있는 것이다.

한편, 상기 설치대(400)에는 별도의 GPS수신기(500)를 설치할 수도 있으며, 이에따라 상기 GPS수신기(500)는 상기 영상감시장치(200)의 영상 촬영 영역내에서 GPS단말기를 탑재한 차량이나 장비의 GPS좌표를 수신한 후 이를 관제서버(300)에 전송하게 되고, 따라서 상기 관제서버(300)는 상기 영상감시장치(200)의 영상 촬영 영역내에서 유고상황이 발생할 때 그 유고상황 발생지점을 상기 GPS수신기(500)를 통해 수신하게 된다.

그러면, 상기 관제서버(300)는 상기 수신되는 GPS좌표에 따라 유고상황 발생지점을 추적하여 영상감시장치(200)의 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 제어하게 되고, 이에따라 원격지에서는 유고상황 발생지점에 대한 정밀한 확대 영상을 신속하게 모니터링할 수 있게 되면서 현장 출동과 같은 신속한 후속조치를 취할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

200; 제 2 영상감시장치 300; 관제서버
400; 설치대 500; GPS수신기

Claims (6)

1. 관제서버에 의해 구현되는 영상감시장치의 촬영위치 자동추적방법에 있어서,
   상기 관제서버는 도로에 측량기준점이 설정될 때, 영상감지장치를 원격제어하여 상기 측량기준점을 중심으로 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 사용하지 않은 기본 영상을 촬영한 후 기본 영상의 측량기준점들을 GPS와 맵매칭시켜 기준 GPS좌표를 측량하고 저장하는 한편, 상기 영상감시장치에 의해 촬영되는 기본 영상의 기준 픽셀좌표(X-Y축)를 생성하고 저장하는 제 1 단계;
   상기 관제서버는 상기 제 1 단계 이후, 실제 도로에서 유고상황이 발생하고 이를 영상감시장치가 촬영하여 전송시, 상기 영상감시장치에 의해 촬영되는 영상정보의 측정 픽셀좌표를 추출하는 제 2 단계;
   상기 관제서버는 상기 제 2 단계로부터 추출되는 유고상황 발생지점에 대한 영상정보의 측정 픽셀좌표를 상기 제 1 단계로부터 생성하여 저장하는 기준 픽셀좌표와 매칭시켜, 상기 기준 픽셀좌표에 대응하는 기준 GPS좌표에 매칭되는 측정 픽셀좌표의 측정 GPS좌표를 산출하는 제 3 단계;
   상기 관제서버는 상기 제 3 단계로부터 산출되는 측정 GPS좌표와 상기 영상감시장치가 설치되는 설치점 사이의 GPS좌표를 이용하여, GPS좌표가 기 설정된 상기 영상감시장치와 측정 GPS좌표의 상대위치를 산출하는 제 4 단계; 및,
   상기 관제서버는 상기 제 4 단계로부터 산출된 GPS좌표의 상대위치에 따라 상기 영상감시장치의 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 선택적으로 자동 제어하여 유고상황 발생지점의 영상을 정밀 확대한 후 이를 디스플레이시키는 제 5 단계; 를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 영상감시장치는 확대 추적 촬영을 위해 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)의 제어 기능을 가지는 모터들과 카메라를 포함하는 카메라모듈이며, 상기 영상감시장치는 도로에 마련되는 설치대의 상단에서 배치 구성된 상태에서 관제서버가 유,무선의 통신망을 통해 제어되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 설치대에는 상기 영상감시장치의 영상 촬영 영역내에는 GPS단말기를 탑재한 차량이나 장비의 GPS좌표를 수신한 후 이를 관제서버에 전송하여, 상기 관제서버가 영상감시장치의 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 제어할 수 있도록 하는 GPS수신기가 구성되는 것을 특징으로 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 측량기준점에 해당하는 촬영된 영상의 기준 픽셀좌표는 관제서버에 탑재되는 영상의 왜곡을 보정해주는 호모그래피 행렬(Homography Matrix)을 통해 생성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 관제서버에는 상기 영상감시장치의 PTZ에 대한 선택적인 PTZ값을 산출하는 PTZ 산출 알고리즘을 탑재 구성하는 것을 특징으로 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상감시장치의 촬영 영역은 도로에서 일정간격을 두고 최소한 4개 이상의 측량기준점을 포함하고, 상기 측량기준점들의 중간지점에 초점을 형성하는 것을 특징으로 하는 영상감시장치의 촬영 위치 자동 추적 방법.

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