KR101371647B1 - Apparatus for detecting fire flame based image data and method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화재 감지 장치 및 화재 감지 방법을 개시한다. 화재 감지 장치는 기설정된 공간을 촬상하는 카메라, 촬상된 영상에서 움직임 영역을 감지하는 감지부, 감지된 움직임 영역의 색과 기 설정된 색을 비교하여 움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단하는 후보영역 판단부, 움직임 영역이 화재 후보 영역이면, 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 변화에 대한 복수의 특성값을 추출하는 특성값 추출부 및 추출된 복수의 특성값을 이용하여 화재 후보 영역의 화재가 발생한 화재 영역인지를 판단하는 화재 판단부를 포함한다.The present invention discloses a fire detection device and a fire detection method. The fire detection apparatus determines a candidate region for determining whether the movement region is a fire candidate region by comparing a camera photographing a predetermined space, a detection unit detecting a movement region in the captured image, and a color of the detected movement region and a predetermined color. If the motion region is a fire candidate region, the feature value extracting unit extracts a plurality of characteristic values for spatial and temporal changes of the fire candidate region, and the fire region in which the fire of the fire candidate region occurs using the extracted plurality of characteristic values. It includes a fire judgment unit for determining the recognition.

Description

이미지 데이터 기반의 화재 감지 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING FIRE FLAME BASED IMAGE DATA AND METHOD OF THE SAME}Fire detection device based on image data and its method {APPARATUS FOR DETECTING FIRE FLAME BASED IMAGE DATA AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 화염 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이미지 데이터를 이용하여 화재 후보 영역을 추출하고, 이로부터 추출된 특징 파라미터 벡터를 이용하여 화재 후보 영역에서의 화염 여부를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a flame, and more particularly, to an apparatus and method for extracting a fire candidate region using image data and determining whether a flame is present in a candidate region of fire using a feature parameter vector extracted therefrom. will be.

화재가 발생하면 막대한 재산 및 인명 피해를 야기한다. 화재 발생을 예방하는 것이 우선적이지만, 화재 발생을 예방하는 것 이외에 화재가 발생하면 이를 정확하게 감지할 수 있는 화재 경보 시스템에 대한 필요성이 있다.Fires can cause enormous damage to property and life. Preventing fires is a priority, but in addition to preventing fires, there is a need for a fire alarm system that can detect fires accurately.

현재의 화재 경보 시스템은 열, 연기 등의 센서 기반 감지기들이 대부분이며, 이들 감지기는 화재가 발생한 후 일정시간이 지나 열이나 연기가 확산되어 센서에 도달해야 비로소 감지가 가능하다. 이러한 방식들은 조기에 화재를 감지하지 못하는 문제점과 넓은 장소와 개방된 공간에서는 그 성능이 떨어지는 단점이 있다.Current fire alarm systems are mostly sensor-based detectors such as heat and smoke, and these detectors can only be detected when heat or smoke reaches the sensor after a certain time after the fire has occurred. These methods have the disadvantage of not detecting a fire early and its performance in a large place and open space is poor.

이에 반하여 카메라를 이용한 화재 감지 시스템은 건물 내외에 설치되어 있는 감시 카메라를 이용하여 구현이 가능하므로 추가적인 비용이 들지않고, 화재나 연기가 발생할 경우에는 열이나 연기의 확산을 기다릴 필요 없이 카메라를 통해 원격지에서 즉각적인 감지가 가능한 장점 등이 있다.On the other hand, a fire detection system using a camera can be implemented using surveillance cameras installed inside and outside the building, so there is no additional cost, and in case of fire or smoke, there is no need to wait for the spread of heat or smoke through the camera. There is an advantage that can be detected immediately.

화재 여부를 검출하는 알고리즘과 관련하여, T. Celik 등은 "Fire detection in video sequences using a generic color model"(Fire Safety Journal, vol. 44, pp. 147-158, 2009년)에서 화재의 컬러 픽셀 통계치와 전경 물체 정보를 결합한 방법을 제안하였다(이하, 알고리즘 1). Ko, B.C 등은 "Fire detection based on vision sensor a support vector machines"(Fire safety Journal, vol. 44, pp. 322-329, 2009년)에서 서포트 벡터 머신을 이용하여 화재를 검출하는 방법을 제안하였다(이하, 알고리즘 2). Toreyin, B.U 등은 "Computer vision-based method for real-time fire and flame detection"(Pattern Recognition Letter, vol. 27, pp. 49-58, 2006년)에서, 움직임 영역 감지와 웨이블릿 변환을 통해 얻어진 웨이블릿 에너지를 이용한 화재 감지 방법을 제안하였다(이하 알고리즘 3). Borges, P.V.K. 등은 "A probabilistic approach for vision-based fire detection in videos." (IEEE. Trans. on Circuit and Systems for Video Technology, vol. 20, pp. 721-731, 2010년)에서 비디오 데이터를 이용한 화염 감지 방법을 제안하였다(이하 알고리즘 4). Regarding the algorithm for detecting a fire, T. Celik et al. Described the color pixels of fire in the "Fire detection in video sequences using a generic color model" (Fire Safety Journal, vol. 44, pp. 147-158, 2009). We proposed a method that combines statistics and foreground object information (algorithm 1). Ko, BC et al. Proposed a method of detecting fire using support vector machines in "Fire detection based on vision sensor a support vector machines" (Fire safety Journal, vol. 44, pp. 322-329, 2009). (Hereinafter, algorithm 2). Toreyin, BU, et al., In Waveforms obtained by motion domain detection and wavelet transform in "Computer vision-based method for real-time fire and flame detection" (Pattern Recognition Letter, vol. 27, pp. 49-58, 2006). A fire detection method using energy is proposed (Algorithm 3). Borges, P.V.K. Et al., "A probabilistic approach for vision-based fire detection in videos." (IEEE. Trans.on Circuit and Systems for Video Technology, vol. 20, pp. 721-731, 2010) proposed a flame detection method using video data (Algorithm 4).

이러한 제안 알고리즘은 제한적인 환경에서는 좋은 결과를 보이지만 일반적인 화재 환경에 대해서는 정확성이 떨어지고, 오검출율이 높아지는 문제점이 지적되고 있다.Although the proposed algorithm shows good results in limited environments, it is pointed out that the accuracy of the general fire environment is low and the false detection rate is high.

본 발명의 목적은 화염의 이미지 데이터로부터 화염의 공간적 및 시간적 특성값을 추출하여, 이를 이용하여 화재 여부를 판단할 수 있는 화염 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a flame detection apparatus and method that can extract the spatial and temporal characteristic values of a flame from the image data of the flame, and determine whether or not a fire using the same.

상기 목적을 달성하기 위해, 화염 감지 장치는, 화재 감지 장치에 있어서, In order to achieve the above object, the flame detection device, in the fire detection device,

기설정된 공간을 촬상하는 카메라, 상기 촬상된 영상에서 움직임 영역을 감지하는 감지부, 상기 감지된 움직임 영역의 색과 기설정된 색을 비교하여 상기 움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단하는 후보영역 판단부, 상기 움직임 영역이 화재 후보 영역이면, 상기 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 변화에 대한 복수의 특성값을 추출하는 특성값 추출부, 상기 추출된 복수의 특성값을 이용하여 상기 움직임 영역에 화재가 발생하였는지를 판단하는 화재 판단부를 포함한다.A camera for photographing a predetermined space, a detector for detecting a movement region in the captured image, and a candidate region determination unit for determining whether the movement region is a fire candidate region by comparing a color of the detected movement region with a predetermined color. A feature value extractor for extracting a plurality of feature values for spatial and temporal changes of the fire candidate area if the motion area is a fire candidate area; and a fire occurs in the motion area using the extracted feature values It includes a fire judging unit to determine whether or not.

상기 복수의 특성값은, 상기 화재 후보 영역의 크기 변화 특성, 거칠기 특성, 고정 영역 특성 및 방향 특성 중 적어도 두 개의 특성값인 것을 특징으로 한다.The plurality of characteristic values may be at least two characteristic values among size change characteristics, roughness characteristics, fixed region characteristics, and directional characteristics of the fire candidate region.

상기 후보영역 판단부는, 상기 움직임 영역의 색의 RGB 색공간을 CIE-LAB 색공간으로 변환하는 변환기 및 CIE-Lab 색공간 내의 후보색과 기 설정된 화염색과 비교하여 상기 움직임영역이 상기 화재 후보영역인지를 판단하는 비교기를 포함할 수 있다.The candidate region determining unit may convert the RGB color space of the color of the moving area into a CIE-LAB color space and compare the candidate color in the CIE-Lab color space with a preset flame color to determine the fire candidate area. It may include a comparator for determining the recognition.

상기 크기 변화 특성은, 이전 프레임(An -1)의 상기 후보 영역 크기와 현재 프레임(An)의 상기 후보 영역 크기의 차이값을 복수 회 연산하여, 크기 변화 평균값(MA) 및 크기 변화 분산값(VA)을 산출할 수 있다.The size change characteristic may be calculated a plurality of times a difference value between the candidate area size of a previous frame A n -1 and the size of the candidate area of a current frame A n , so that the size change average value M A and size change are calculated. The variance value V A can be calculated.

상기 거칠기 특성은, 상기 후보 영역의 픽셀의 밀도 평균값(MI) 및 밀도 분산값(VI)으로 산출될 수 있다.The roughness characteristic may be calculated as a density average value M I and a density variance value V I of the pixels in the candidate region.

상기 고정 영역 특성은, 상기 후보 영역에서 움직임이 없는 영역과 관련된 복수의 고정 영역 특성값으로 산출될 수 있다.The fixed region characteristic may be calculated as a plurality of fixed region characteristic values associated with a region in which there is no motion in the candidate region.

상기 방향 특성은, 모션 템플리트(Motion Template)을 이용하여 상기 후보 영역의 화염 움직임을 추적하여, 모션 히스토리(motion history) 및 모션 그래디언트(motion gradient)으로 산출될 수 있다.The direction characteristic may be calculated as a motion history and a motion gradient by tracking a flame motion of the candidate region using a motion template.

상기 움직임 영역에 화재가 발생한 것으로 판단되면, 알람 신호를 발생하는 알람부를 더 포함할 수 있다.If it is determined that a fire has occurred in the movement region, the controller may further include an alarm unit generating an alarm signal.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 화재 감지 방법은, 기설정된 공간을 촬상하는 단계, 상기 촬상된 영상에서 움직임 영역을 감지하는 단계, 상기 감지된 움직임 영역의 색과 기설정된 색을 비교하여 상기 움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단하는 단계, 상기 움직임 영역이 화재 후보 영역이면, 상기 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 변화에 대한 복수의 특성값을 추출하는 단계 및 상기 추출된 복수의 특성값을 이용하여 상기 화재 후보 영역에 화재가 발생하였는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the fire detection method comprises the steps of: imaging a predetermined space; detecting a movement area in the captured image; comparing the color of the detected movement area with a preset color; Determining whether the area is a fire candidate region; extracting a plurality of characteristic values for spatial and temporal changes of the fire candidate region; and using the extracted plurality of characteristic values if the movement region is a fire candidate region. And determining whether a fire has occurred in the fire candidate region.

상기 복수의 특성값은, 상기 화재 후보 영역의 크기 변화 특성, 거칠기 특성, 고정 영역 특성 및 방향 특성 중 적어도 두 개의 특성값일 수 있다.The plurality of characteristic values may be at least two characteristic values of a size change characteristic, a roughness characteristic, a fixed region characteristic, and a directional characteristic of the fire candidate region.

상기 화재 후보영역인지를 판단하는 단계는, 상기 움직임영역의 색의 RGB 색공간을 CIE-LAB 색공간으로 변환하는 단계 및 CIE-Lab 색공간내의 후보색과 기 설정된 화염색과 비교하여 상기 움직임영역이 상기 화재 후보영역인지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the fire candidate area may include converting an RGB color space of the color of the motion area into a CIE-LAB color space and comparing the candidate color in the CIE-Lab color space with a preset flame color. And determining whether the fire candidate region is present.

상기 크기 변화 특성은, 이전 프레임(An -1)의 상기 후보 영역 크기와 현재 프레임(An)의 상기 후보 영역 크기의 차이값을 복수 회 연산하여, 크기 변화 평균값(MA) 및 크기 변화 분산값(VA)일 수 있다.The size change characteristic may be calculated a plurality of times a difference value between the candidate area size of a previous frame A n -1 and the size of the candidate area of a current frame A n , so that the size change average value M A and size change are calculated. It may be a dispersion value (V A ).

상기 거칠기 특성은, 상기 후보 영역의 픽셀의 밀도 평균값(MI) 및 밀도 분산값(VI)일 수 있다.The roughness characteristic may be a density average value M I and a density dispersion value V I of the pixels in the candidate region.

상기 고정 영역 특성은, 상기 후보 영역에서 움직임이 없는 영역과 관련된 복수의 고정 영역 특성값일 수 있다.The fixed region characteristic may be a plurality of fixed region characteristic values associated with a region in which there is no motion in the candidate region.

상기 방향 특성은, 모션 템플리트(Motion Template)을 이용하여 상기 후보 영역의 화염 움직임을 추적하여 얻어지는 모션 히스토리(motion history) 및 모션 그래디언트(motion gradient)일 수 있다.The direction characteristic may be a motion history and a motion gradient obtained by tracking a flame motion of the candidate area using a motion template.

상기 화재 후보 영역에 화재가 발생한 것으로 판단되면, 알람 신호를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.If it is determined that a fire has occurred in the fire candidate region, the method may further include generating an alarm signal.

본 발명은 화염의 이미지 데이터로부터 특징 파라미터 벡터를 추출하여, 서포트 벡터 머신에 의해서 추출된 복수의 특징 파라미터 벡터를 이용하여 화재 여부를 판단함으로써, 화염 감지의 정확성이 향상되고, 오검출이 감소하는 효과를 제공한다.The present invention extracts the feature parameter vector from the image data of the flame, and determines whether or not the fire using a plurality of feature parameter vectors extracted by the support vector machine, the accuracy of flame detection is improved, and the false detection is reduced To provide.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 감지 장치를 설명하기 위한 블럭도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화염 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기설정된 영역에서 화염을 촬상한 영상을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기설정된 영역에서 화염의 움직임 영역을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 기설정된 영역에서 움직이는 사람을 촬상한 영상을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기설정된 영역에서 움직이는 사람의 움직임 영역을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RGB 색공간을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIE-LAB 색공간을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기설정된 영역에서 촬상된 화염 영상을 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 도 9에 도시된 영상에 기초하여 윤곽 거칠기를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 특성을 설명하는 도면,
도 12는 본 발명의 화염 감지 방법 및 다른 화염 감지 방법의 정확도를 비교하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 화염 감지 방법 및 타 알고리즘의 오류값을 비교하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram for explaining a flame detection apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating a flame detection method according to another embodiment of the present invention;
3 is a view showing an image of a flame image in a predetermined area according to another embodiment of the present invention;
4 is a view showing a motion region of a flame in a predetermined region according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a view illustrating an image photographing a moving person in a preset area according to an embodiment of the present invention; FIG.
6 is a view showing a motion region of a person moving in a predetermined region according to an embodiment of the present invention;
7 is a view for explaining an RGB color space according to an embodiment of the present invention;
8 is a view for explaining a CIE-LAB color space according to an embodiment of the present invention;
9 is a view showing a flame image captured in a predetermined area according to an embodiment of the present invention;
10 is a view showing contour roughness based on the image shown in FIG. 9 of the present invention;
11 is a view for explaining directional characteristics according to an embodiment of the present invention;
12 is a view for comparing the accuracy of the flame detection method and another flame detection method of the present invention,
13 is a view for comparing the error value of the flame detection method and the other algorithm of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 셋톱 박스의 구성을 순차적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in sequence the configuration of a set-top box according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 감지 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a fire detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 감지 장치는, 카메라(100), 감지부(110), 후보영역 판단부(120), 특성값 추출부(130), 화재 판단부(140) 및 알람부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a fire detection apparatus according to an embodiment of the present invention may include a camera 100, a detection unit 110, a candidate region determination unit 120, a characteristic value extraction unit 130, and a fire determination unit ( 140 and an alarm unit 150.

카메라(100)는 기설정된 공간에 대해서 정지영상 또는 동영상을 촬영할 수 있다. The camera 100 may capture a still image or a moving image of a preset space.

구체적으로 살펴보면, 카메라(100)는 기설정된 영역에서 촬상된 이미지 데이터는 다양한 형식으로 구성될 수 있다. 즉, JPG, BMP, GIH, CNP 등의 다양한 포맷으로 촬상된 이미지 데이터를 구성한다.In detail, the camera 100 may be configured in various formats of the image data photographed in the predetermined area. That is, image data captured in various formats such as JPG, BMP, GIH, and CNP are constituted.

감지부(110)는 카메라(100)로부터 촬상된 영상을 입력받아, 영상의 데이터에서 움직임 영역을 감지할 수 있다. The detector 110 may receive an image captured by the camera 100 and detect a movement area from the image data.

구체적으로 살펴보면, 즉, 움직임 영역의 각각의 픽셀 영역은 가우시안 함수에 의해서 다음의 수학식 1을 이용하여 표현될 수 있다.Specifically, that is, each pixel region of the movement region may be represented by the following equation 1 by a Gaussian function.

Figure 112011060431358-pat00001
Figure 112011060431358-pat00001

이때, x는 비디오 데이터, θk는 성분파라미터로 평균 및 분산을 포함하며,

Figure 112011060431358-pat00002
는 k번째의 평균이고,
Figure 112011060431358-pat00003
는 k번째의 분산이다. σ는 표준 편차이고 D는 스케일링 성분이며,
Figure 112011060431358-pat00004
이다. In this case, x is video data and θ k is a component parameter, which includes an average and a variance.
Figure 112011060431358-pat00002
Is the k-th average,
Figure 112011060431358-pat00003
Is the kth variance. σ is the standard deviation and D is the scaling component,
Figure 112011060431358-pat00004
to be.

상술한 수학식 1에 의해서 촬상된 영상을 구성하는 각 픽셀의 위치 데이터를 산출할 수 있다.Position data of each pixel constituting the image captured by Equation 1 described above can be calculated.

또한, 다음의 수학식 2을 이용하여 움직임 영역의 배경 픽셀을 결정할 수 있다.Also, the background pixel of the movement area may be determined using Equation 2 below.

Figure 112011060431358-pat00005
Figure 112011060431358-pat00005

이때, Ii ,t 는 t 시간에서의 현재 픽셀 값이고, μi,t-1 은 t-1시간에서 평균 값,σt-1은 t-1 시간에서 공분산값이다Where i i , t are the current pixel values at t time, μ i, t-1 are the mean values at t-1 hours, and σ t-1 are the covariance values at t-1 hours.

상기 수학식 2에 의해서 움직임 영역의 배경 픽셀을 결정한다. 각 프레임마다 ωk, μk, σk의 값이 최대 우도 알고리즘(expectation maximization algorithm)에 의해서 갱신될 수 있다.Equation 2 determines the background pixel of the motion area. In each frame, the values of ω k , μ k , and σ k can be updated by an expansion likelihood algorithm.

상술한 바와 같이, 촬상된 영상의 각 픽셀의 위치 데이터를 산출하고, 각 픽셀에서 배경 픽셀을 결정함으로써 움직이는 영역을 검출할 수 있다.As described above, the moving area can be detected by calculating the position data of each pixel of the captured image and determining the background pixel in each pixel.

후보영역 판단부(120)는 감지된 움직임 영역의 색과 기설정된 색을 비교함으로써 움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단할 수 있다.The candidate region determiner 120 may determine whether the movement region is a fire candidate region by comparing the detected color of the movement region with a preset color.

구체적으로 살펴보면, 후보영역 판단부(120)는 변환기(미도시) 및 비교기(미도시)를 포함할 수 있다. In detail, the candidate region determiner 120 may include a converter (not shown) and a comparator (not shown).

변환기는 움직임 영역의 색의 RGB 색공간을 CIE-LAB 색공간으로 변환할 수 있다. The converter may convert the RGB color space of the color of the moving area to the CIE-LAB color space.

비교기는 CIE-Lab 색공간 내의 후보색을 기 설정된 화염색과 비교하여 움직임영역이 상기 화재 후보영역인지를 판단할 수 있다. 이때 퍼지 C-mean 클러스터링에 의해서 화염의 색을 세그먼트(segment)할 수 있다. The comparator may determine whether the motion area is the fire candidate area by comparing the candidate color in the CIE-Lab color space with a preset flame color. At this time, the color of the flame may be segmented by fuzzy C-mean clustering.

움직임 영역의 색연은 RGB 색공간이고, 이를 이용하여 분석할 경우에는 효과적이지 못하기 때문에 RGB 색공간을 CIE-Lab 색공간으로 변환해서 사용한다The color space of the moving area is the RGB color space, and when it is analyzed using this, it is not effective, so the RGB color space is converted to the CIE-Lab color space.

특성값 추출부(130)는 움직임 영역이 화재 후보 영역이라고 판단되면, 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 변화에 대한 복수의 특성값을 추출할 수 있다.If it is determined that the movement region is a fire candidate region, the characteristic value extractor 130 may extract a plurality of characteristic values for spatial and temporal changes of the fire candidate region.

구체적으로 살펴보면, 복수의 특성값은 화재 후보 영역의 크기 변화 특성, 거칠기 특성, 고정 영역 특성 및 방향 특성중에서 2개 이상으로 구성될 수 있다.Specifically, the plurality of characteristic values may include two or more of the size change characteristic, the roughness characteristic, the fixed region characteristic, and the directional characteristic of the fire candidate region.

이때, 크기 변화 특성(area randomness)은 이전 프레임의 화재 후보 영역과 현재 프레임의 화재 후보 영역의 크기 변화를 비교함으로써 얻을 수 있다. 즉, 일반적으로 화염의 이미지 크기는 이전 프레임과 현재 프레임 사이에서 차이가 크다. 따라서, 이전 프레임과 현재 프레임의 후보 영역의 크기의 차이값을 산출하고, 이를 반복적으로 연산함으로써, 차이값의 평균값(MA) 및 분산값(VA)을 크기 변화 특성으로 산출한다.In this case, the area randomness may be obtained by comparing the size change of the fire candidate region of the previous frame with the fire candidate region of the current frame. That is, in general, the image size of the flame is a big difference between the previous frame and the current frame. Therefore, by calculating a difference value between the size of the candidate region of the previous frame and the current frame, and calculating it repeatedly, the average value M A and the dispersion value V A of the difference value are calculated as the size change characteristic.

거칠기 특성(surface roughness)은 모든 픽셀의 명암(intensity)을 분석하여 획득할 수 있다. 일반적으로, 화염의 이미지를 구성하는 픽셀은 그 명암이 균일하지 않은 특성이 있다. 이를 달리 표현하면 화염의 이미지는 거친(roughness) 특성이 있다. 화염 여부를 판단함에 있어서, 이런 특성을 이용하여 화재 후보 영역의 2개의 특성값을 추출할 수 있다. 2개의 특성값은 화재 후보 영역의 모든 픽셀의 명암의 평균값(MI)과 분산값(VI)이다. Surface roughness may be obtained by analyzing the intensity of all the pixels. In general, the pixels constituting the image of the flame have a characteristic that the contrast is not uniform. In other words, the image of the flame has a roughness. In determining whether there is a flame, two characteristics may be extracted from the candidate fire region using these characteristics. The two characteristic values are the average value M I and the variance value V I of the contrast of all the pixels in the fire candidate region.

고정 영역 특성(contour roughness)은 움직이는 영역의 윤곽은 보통 거칠고 코어스(coarse)하다. 이러한 고정 영역 특성을 추출하기 위해서, 불변 모멘트(invariant moment)를 사용할 수 있다. 불변 모멘트를 사용하여, 7개의 고정 영역 특성값을 획득할 수 있다. 이러한 불변 모멘트의 특성값은 화면 영역의 위치에 의존하지 않는 특성이 있다.Contour roughness is that the contour of the moving area is usually rough and coarse. To extract this fixed region characteristic, an invariant moment can be used. Using the constant moment, seven fixed area characteristic values can be obtained. The characteristic value of the constant moment has a characteristic that does not depend on the position of the screen area.

방향 특성(motion estimation)은 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 특징을 모두 제공하는 비디오 화염 감지에 있어서 중요한 역할을 수행한다. 즉, 모션 템플리트가 화재 후보 영역의 움직임을 추적함으로써, 화재 후보 영역에서의 모션 히스토리(motion history) 및 모션 그래디언트(motion gradient)를 획득한다.Motion estimation plays an important role in video flame detection, which provides both spatial and temporal features of the fire candidate region. That is, the motion template tracks the movement of the fire candidate region, thereby obtaining a motion history and a motion gradient in the fire candidate region.

화재 판단부(140)는 상술한 복수의 특성값을 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine)의 입력함으로써 그 입력에 따른 결과로써 화재 여부를 검출할 수 있다.The fire determination unit 140 may detect whether or not a fire occurs as a result of the input by inputting the plurality of characteristic values of the support vector machine.

즉, 서포트 벡터 머신은 앞서 살펴본 복수의 특성값 벡터를 서포트 벡터로 입력한다. 또한, 서포트 벡터의 가중치, 및 역치를 자동으로 생성하는 가우스 방사형 기저 함수(radial basis function)를 이용한다.That is, the support vector machine inputs the plurality of feature value vectors described above as the support vector. We also use a Gaussian radial basis function that automatically generates the weights and thresholds of the support vectors.

가우스 방사형 기저 함수는 다음의 수학식 3으로 표현할 수 있다.A Gaussian radial basis function can be expressed by the following equation.

Figure 112011060431358-pat00006
Figure 112011060431358-pat00006

여기서, xy 및 xj는 복수의 특성값 벡터를 나타내고,

Figure 112011060431358-pat00007
, n은 트레이닝 세트의 크기이며, δ는 커널 함수의 변량(variance)이다Here, x y and x j represent a plurality of characteristic value vectors,
Figure 112011060431358-pat00007
where n is the size of the training set and δ is the variance of the kernel function.

알람부(150)는 화재 판단부(140)에 의해서 화재가 발생된 것으로 판단되면, 사용자가 알 수 있도록 소리, 빛, 진동 등의 다양한 방식으로 화재 발생을 알리는 기능을 수행한다.When it is determined that the fire has occurred by the fire determination unit 140, the alarm unit 150 performs a function of notifying the occurrence of fire in various ways such as sound, light, and vibration so that the user can know.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a flame detection method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화염 감지 방법은, 기설정된 공간 촬상 단계(S200), 움직임 영역 감지 단계(S210), 화재 후보 영역 판단 단계(S220), 복수의 특성값 추출 단계(S230), 화재 여부 판단 단계(S240) 및 알람 발생 단계(S250)를 포함한다.2, in the flame detection method according to an embodiment of the present invention, a predetermined spatial imaging step (S200), a motion region detection step (S210), a fire candidate region determination step (S220), a plurality of feature value extraction A step S230, a fire determination step S240, and an alarm generation step S250 are included.

기설정된 공간 촬상 단계(S200)는 기 설정된 공간에 대해서 촬영하여 영상 데이터를 획득하는 단계이다. The preset spatial imaging step (S200) is a step of acquiring image data by photographing a preset space.

이때 기 설정된 공간을 촬영한 영상은 동영상이거나 연속적인 복수의 정지영상이다.In this case, the image photographing the preset space is a moving image or a plurality of continuous still images.

움직임 영역 감지 단계(S210)는 촬상된 이미지에 기초하여 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model)을 이용하여 촬상된 이미지에서 움직임 영역을 검출하는 단계이다.The motion region detection step S210 is a step of detecting a motion region in the captured image by using a Gaussian Mixture Model based on the captured image.

움직임 영역을 검출하는 것에 대해서 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the motion area in more detail as follows.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화염의 컬러 이미지를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a color image of the flame according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 카메라를 통해서 촬상된 이미지는 동영상 이미지이거나 복수의 연속적인 정지영상 이미지이다. Referring to FIG. 3, the image captured by the camera is a moving image or a plurality of continuous still images.

도 3에서는 동영상 이미지의 스틸컷(still-cut)을 도시하고 있다. 도 3에서는 화염의 컬러 이미지를 도시하고 있다.3 shows a still-cut of a moving image. 3 shows a color image of the flame.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화염의 움직임 영역을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a motion region of the flame according to an embodiment of the present invention.

도 4을 참고하면, 도 3에 도시된 화염의 컬러 이미지 데이터를 기초하여 화염의 전체 이미지 중에서 움직임이 발생하는 영역을 추출할 수 있다.Referring to FIG. 4, an area in which a motion occurs in the entire image of the flame may be extracted based on the color image data of the flame illustrated in FIG. 3.

도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 움직이는 사람의 컬러 이미지를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a color image of a moving person according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 움직이는 사람을 포함하는 전체 이미지를 도시하고 있음을 확인할 수 있다. 이는 카메라에 의해서 촬상된 동영상 이미지의 스틸컷에 해당한다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the entire image including the moving person is illustrated. This corresponds to a still cut of a moving image captured by the camera.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직이는 사람을 포함하는 전체 이미지 중에서 움직임 영역을 추출한 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an extraction of a motion region from an entire image including a moving person according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 도 5에 도시된 움직이는 사람을 포함하는 전체 이미지 중에서 움직이는 영역을 추출한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the moving region is extracted from the entire image including the moving person illustrated in FIG. 5.

도 3와 도 5는 카메라에 의해서 촬상된 컬러 이미지를 도시하고 있고, 이러한 컬러 영상은 다양한 형식의 포맷으로 구현될 수 있다. 이러한 컬러 이미지 전체에서 가우시안 혼합 모델을 사용하여 움직이는 영역을 검출할 수 있다.3 and 5 illustrate a color image captured by a camera, and the color image may be implemented in various formats. Moving regions can be detected using a Gaussian mixture model throughout the color image.

이러한 가우시안 혼합 모델을 사용하면, 화염 검출 알고리즘을 위해서 효과적이다. 즉, 조명 변화를 성공적으로 처리할 수 있고 나뭇잎과 같은 움직이는 초목과 같은 미세하게 반복하는 모션의 효과를 약해질 수 있다. Using this Gaussian mixture model, it is effective for the flame detection algorithm. That is, it can successfully handle lighting changes and weaken the effects of finely repeating motions such as moving vegetation such as leaves.

이러한 가우시안 혼합 모델의 입력 데이터는 컬러 이미지 데이터이고, 그 출력 데이터는 바이너리 이미지(binary image)이다.The input data of this Gaussian mixture model is color image data, and the output data is a binary image.

움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단하는 단계(S220)는 RGB 색공간을 CIE-Lab 색공간으로 변환하는 단계와 화재 후보영역인지를 판단하는 단계를 포함한다.Determining whether the motion area is a fire candidate area (S220) includes converting an RGB color space into a CIE-Lab color space and determining whether the motion area is a fire candidate area.

RGB 색공간을 CIE-Lab 색공간으로 변환하는 단계는 아래에서 보다 구체적으로 설명한다. The conversion of the RGB color space to the CIE-Lab color space is described in more detail below.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RGB 색상 공간을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for describing an RGB color space according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, RGB 색상 공간은 RED축, GREEN축, BLUE축으로 구성되는 색상 공간이다. 퍼지 C-mean 클러스터링에 의해서 움직임 영역의 색을 세그먼트할 수 있다. 움직임 영역의 색을 세그먼트(segment)하기 위해서 퍼지 C-mean 클러스터링 방식이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 7, the RGB color space is a color space consisting of a RED axis, a GREEN axis, and a BLUE axis. Fuzzy C-mean clustering can segment the color of the motion region. A fuzzy C-mean clustering scheme may be used to segment the color of the moving area.

움직임 영역의 색의 색 공간은 RGB 색 공간이다. RGB 색 공간은 효율적이지 못하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 RGB 색 공간을 CIE LAB 색 공간으로 변환해서 사용한다The color space of the color of the moving area is the RGB color space. RGB color space is not efficient. Therefore, in an embodiment of the present invention, the RGB color space is converted to the CIE LAB color space and used.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIE-Lab 색 공간을 설명하기 위한 도면이다.  8 is a view for explaining a CIE-Lab color space according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, CIE-Lab 색 공간은 색채를 감지하는 노랑-파랑, 초록-빨강의 반대색설에 기초하여 CIE에서 정의한 색 공간이다. CIE-Lab 색 공간은 조색을 할 때 색채의 오차 범위와 방향을 쉽게 짐작할 수 있다. Referring to FIG. 8, the CIE-Lab color space is a color space defined by the CIE based on the opposite colors of yellow-blue and green-red for detecting color. The CIE-Lab color space makes it easy to guess the range and direction of color errors when toning.

여기서, L*은 반사율(인간의 시감과 같은 명도)을 나타내며, 0~100까지의 단계로 소수점 이하 단위도 표현할 수 있다. a*는 색도 다이어그램으로 +a*는 빨강, -a*는 초록 방향을 나타낸다. b*는 색도 다이어그램으로 +b*는 노랑, -b*는 파랑 방향을 나타낸다.Here, L * represents a reflectance (brightness equal to human luminous sensitivity), and units below the decimal point may be expressed in steps from 0 to 100. a * is a chromaticity diagram. + a * represents red, and -a * represents green. b * is a chromaticity diagram, with + b * representing yellow and -b * representing blue.

화재 후보 영역 판단 단계(S220)는 CIE-Lab 색공간 내의 후보색과 기 설정된 화염색과 비교하여 움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단한다.The fire candidate region determination step (S220) determines whether the motion region is a fire candidate region by comparing the candidate color in the CIE-Lab color space with a preset flame color.

CIE-Lab 색 공간에서 두 개의 요소(A,B)를 사용한다. 공간 퍼지 C-mean 클러스터링(Spatial Fuzzy C-Mean)에 의해서, 움직임 영역의 클러스터(cluster)를 형성하고, 움직임 영역의 각각 클러스터의 센터값을 산출한다. Two elements (A and B) are used in the CIE-Lab color space. By spatial fuzzy C-mean clustering, a cluster of motion regions is formed, and the center value of each cluster of the motion regions is calculated.

즉, 각각의 클러스터의 센터값과 화염의 센터값을 서로 비교함으로써 움직임 영역 중에서 화재 후보 영역을 선택할 수 있다.That is, by comparing the center value of each cluster and the center value of the flame with each other, it is possible to select a fire candidate region from the movement region.

복수의 특성값 추출 단계(S230)는 S220 단계에서 움직임 영역이 화재 후보 영역으로 판단되면, 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 변화에 대한 복수의 특성값을 추출하는 단계이다.In the extracting of the plurality of characteristic values (S230), when the motion region is determined to be a fire candidate region in step S220, the plurality of characteristic values are extracted for spatial and temporal changes of the fire candidate region.

복수의 특성값을 추출하는 단계(S230)에서 화재 후보 영역의 복수의 특성값을 추출할 수 있다. 즉, 화재 후보 영역의 복수의 특성값은 크기 변화 특성, 거칠기 특성, 고정 영역 특성 및 방향 특성 중 적어도 두 개의 특성의 값을 포함한다.In the extracting of the plurality of characteristic values (S230), the plurality of characteristic values of the fire candidate region may be extracted. That is, the plurality of characteristic values of the fire candidate region include values of at least two characteristics of the size change characteristic, the roughness characteristic, the fixed region characteristic, and the directional characteristic.

먼저, 크기 변화 특성은 이전 프레임(An -1)의 후보 영역 크기와 현재 프레임(An)의 후보 영역 크기를 복수 회 비교하여 산출된 복수의 차이값을 이용함으로써, 획득되는 평균값(MA) 및 분산값(VA)이다..First, the size change characteristic is an average value M A obtained by using a plurality of difference values calculated by comparing the candidate region size of the previous frame A n -1 with the candidate region size of the current frame A n a plurality of times. ) And the variance value (V A ).

다음으로, 거칠기 특성은 화재 후보 영역의 픽셀의 명암 평균값(MI) 및 명암 분산값(VI)이다. 이는 화염의 그레이 이미지는 픽셀의 명암이 불균일한 특성을 이용하여, 화재 후보 영역의 거칠기 특성은 후보 영역의 픽셀의 명암 평균값(MI) 및 명암 분산값(VI)이 된다.Next, the roughness characteristics are the contrast average value M I and the contrast dispersion value V I of the pixels in the fire candidate region. This means that the gray image of the flame uses a characteristic in which the contrast of the pixels is uneven, so that the roughness characteristic of the fire candidate region becomes the contrast average value M I and the intensity dispersion value V I of the pixels of the candidate region.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기설정된 영역에서 촬상된 화염 영상을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a flame image captured in a preset area according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 기설정된 영역에서 화염이 발생한 영상임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, it may be confirmed that the flame is an image generated in the preset region.

도 10은 본 발명의 도 9에 도시된 영상에 기초하여 윤곽 거칠기를 나타하는 도면이다.10 is a diagram illustrating contour roughness based on the image shown in FIG. 9 of the present invention.

도 10을 참고하면, 움직이는 영역의 윤곽은 보통 거칠고 코어스(coarse)하다. 이러한 윤곽 거칠기 특성은 불변 모멘트(invariant moments)를 사용해서 추출될 수 있다. 즉, 윤곽 거칠기는 화재 후보 영역에서 움직임이 없는 영역과 관련된 복수의 고정 영역의 특성값(H1, H2 ... H7)이다. 불변 모멘트의 값은 스크린의 영역 위치에 의존적이지 않다.Referring to FIG. 10, the contour of the moving area is usually rough and coarse. This contour roughness characteristic can be extracted using invariant moments. In other words, the contour characteristics of the roughness of the fixed plurality of regions associated with the non-moving region in the fire area candidate values (H 1, H 2 ... H 7). The value of the invariant moment is not dependent on the area position of the screen.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 특성을 설명하는 도면이다.11 is a view for explaining a direction characteristic according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참고하면, 도 11의 좌측 도면은 움직이는 사람과 화염이 발생한 상황을 촬상한 이미지이다. 도 11의 중간 도면은 좌측 도면에서 움직이는 영역 중 화재 후보 영역을 추출한 이미지를 나타내는 도면이다. 도 11의 우측 도면은 중간 도면의 모션 히스토리와 모션 기울기를 표현하는 도면이다.Referring to FIG. 11, the left view of FIG. 11 is an image of a moving person and a situation in which a flame has occurred. FIG. 11 is a diagram illustrating an image of a fire candidate region extracted from moving regions in the left view. 11 is a diagram representing the motion history and the motion gradient of the intermediate view.

즉, 방향 특성(motion estimation)은 모션 템플리트(Motion Template)를 이용하여 화재 후보 영역의 움직임을 추적함으로써, 산출된 모션 히스토리(motion history) 및 모션 그래디언트(motion gradient)와 관련된다.That is, motion estimation is related to the calculated motion history and motion gradient by tracking the motion of the fire candidate region using a motion template.

화재 여부 판단 단계(S240)는 화재 후보 영역에서 화재가 발생한 것으로 판단되는 경우(S240의 Y)에는 화재 발생 사실을 알리기 위해 알람을 발생한다(S250).In the fire determination step (S240), when it is determined that a fire has occurred in the fire candidate region (Y in S240), an alarm is generated to notify the fact that the fire has occurred (S250).

도 12는 본 발명의 화염 감지 방법 및 다른 화염 감지 방법의 정확도를 비교하기 위한 도면이다.12 is a view for comparing the accuracy of the flame detection method and another flame detection method of the present invention.

본 발명에 따른 화염 감지 방법 및 다른 화염 감지 방법에 따르는 경우에, 화재 감지의 정확도(accuracy)는 다음의 수학식 4에 의해서 연산된다.According to the flame detection method and other flame detection method according to the present invention, the accuracy of fire detection is calculated by the following equation (4).

Figure 112011060431358-pat00008
Figure 112011060431358-pat00008

여기서, 정확도는 포지티브 비디오(number of fire frames)와 전체 화염 검출 프레임(number of the detected frames)의 퍼센트이다.Here, the accuracy is the percentage of positive video (number of fire frames) and total number of the detected frames.

도 12를 참고하면, 본 발명에 따른 방법의 경우에는 다른 방법에 따르는 경우에 비하여 정확도가 높다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the method according to the present invention has higher accuracy than the method according to the other method.

도 13은 본 발명의 화염 감지 방법 및 타 알고리즘의 오류값을 비교하기 위한 도면이다.13 is a view for comparing the error value of the flame detection method and the other algorithm of the present invention.

화재 감지의 오류율(error)는 다음의 수학식 5에 의해서 연산된다.The error rate (error) of the fire detection is calculated by the following equation (5).

Figure 112011060431358-pat00009
Figure 112011060431358-pat00009

여기서, 오류율은 네거티브 비디오(number of non-fire frames)와 전체 화염 검출 프레임(number of fire detected frames)의 퍼센트이다.Here, the error rate is a percentage of negative video (number of non-fire frames) and total number of fire detected frames.

다음의 표 1은 다른 알고리즘(1 내지 4)에 따른 화재 감지 방법과 본 발명에 따른 화재 감지 방법의 성능을 비교한 표이다.Table 1 below is a table comparing the performance of the fire detection method according to the present invention and the fire detection method according to another algorithm (1 to 4).

Figure 112011060431358-pat00010
Figure 112011060431358-pat00010

표 1을 참고하면, 타 알고리즘에 비하여 본 발명의 방법은 정확도는 높으면서도 에러율이 낮은 현저한 효과를 발휘하고 있음을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the method of the present invention exhibits a remarkable effect with high accuracy and low error rate compared to other algorithms.

이는 기 설정된 영역을 촬상한 이미지로부터 움직이는 영역을 추출하고, 추출된 움직이는 영역에서 화재 후보 영역을 추출하며, 추출된 화재 후보 영역의 고유한 특성값을 산출한다. 이렇게 산출된 특성값을 서포트 벡터 머신에 입력함으로써, 화재 후보 영역에서 화재가 발생하였는지를 판단하게 되므로, 화재 발생 여부를 판단하는 정확도가 높아지고 에러율은 낮아지게 된다.This extracts a moving region from the image of the preset region, extracts a fire candidate region from the extracted moving region, and calculates a unique characteristic value of the extracted fire candidate region. By inputting the calculated characteristic value into the support vector machine, it is determined whether a fire has occurred in the candidate fire area, and thus the accuracy of judging whether a fire has occurred is increased and the error rate is low.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (16)

화재 감지 장치에 있어서,
기설정된 공간을 촬상하는 카메라;
상기 촬상된 영상에서 움직임 영역을 감지하는 감지부;
상기 감지된 움직임 영역의 색과 기 설정된 색을 비교하여 상기 움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단하는 후보영역 판단부;
상기 움직임 영역이 화재 후보 영역이면, 상기 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 변화에 대한 복수의 특성값을 추출하는 특성값 추출부; 및
상기 추출된 복수의 특성값을 이용하여 상기 화재 후보 영역의 화재가 발생한 화재 영역인지를 판단하는 화재 판단부;를 포함하고,
상기 후보영역 판단부는,
상기 움직임 영역의 색의 RGB 색공간을 CIE-LAB 색공간으로 변환하는 변환기; 및
CIE-Lab 색공간 내의 후보색과 기 설정된 화염색과 비교하여 상기 움직임영역이 상기 화재 후보영역인지를 판단하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
In the fire detection device,
A camera for photographing a predetermined space;
A detector configured to detect a movement area in the captured image;
A candidate region determination unit comparing the detected color of the movement region with a preset color to determine whether the movement region is a fire candidate region;
A feature value extracting unit extracting a plurality of feature values for spatial and temporal changes of the fire candidate region if the movement region is a fire candidate region; And
And a fire determination unit determining whether the fire of the fire candidate region is a fire region using the extracted plurality of characteristic values.
The candidate region determination unit,
A converter for converting an RGB color space of the color of the moving area into a CIE-LAB color space; And
And a comparator for determining whether the motion area is the fire candidate area by comparing the candidate color in the CIE-Lab color space with a preset flame color.
제1항에 있어서,
상기 복수의 특성값은,
상기 화재 후보 영역의 크기 변화 특성값, 거칠기 특성값, 고정 영역 특성값 및 방향 특성값 중 적어도 두 개의 특성값인 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
The method of claim 1,
The plurality of characteristic values,
And at least two characteristic values of a size change characteristic value, a roughness characteristic value, a fixed region characteristic value, and a direction characteristic value of the fire candidate region.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 크기 변화 특성값은,
이전 프레임(An -1)의 상기 후보 영역 크기와 현재 프레임(An)의 상기 후보 영역 크기를 복수회 비교하여 산출된 복수의 차이값, 상기 복수의 차이값의 크기 변화 평균값(MA) 및 분산값(VA)인 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
3. The method of claim 2,
The magnitude change characteristic value is,
A plurality of difference values calculated by comparing the candidate region size of the previous frame A n -1 with the candidate region size of the current frame A n a plurality of times, and the average value change size of the plurality of difference values M A And a dispersion value V A.
제2항에 있어서,
상기 거칠기 특성값은,
상기 후보 영역의 픽셀의 명암 평균값(MI) 및 명암 분산값(VI)인 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
3. The method of claim 2,
The roughness characteristic value is
And a contrast mean value (M I ) and a contrast variance value (V I ) of pixels in the candidate region.
제2항에 있어서,
상기 고정 영역 특성값은,
상기 화재 후보 영역 중에서 비움직임 영역과 관련하여 산출된 복수의 고정 영역 특성값인 것을 특징으로 하는 화염 감지 장치.
3. The method of claim 2,
The fixed region characteristic value is
And a plurality of fixed region characteristic values calculated in relation to the non-movement region among the fire candidate regions.
제2항에 있어서,
상기 방향 특성값은,
모션 템플리트(Motion Template)을 이용하여 상기 후보 영역의 화염 움직임을 추적하여, 추출된 모션 히스토리(motion history) 및 모션 그래디언트(motion gradient)인 것을 특징으로 하는 화염 감지 장치.
3. The method of claim 2,
The direction characteristic value is
Flame detection apparatus characterized in that the motion history and motion gradient extracted by tracking the flame movement of the candidate region using a motion template (Motion Template).
제1항에 있어서,
상기 화재 후보 영역에 화재가 발생한 것으로 판단되면, 알람 신호를 발생하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치
The method of claim 1,
And a fire unit for generating an alarm signal when it is determined that a fire has occurred in the fire candidate region.
화재 감지 방법에 있어서,
기설정된 공간을 촬상하는 단계;
상기 촬상된 영상에서 움직임 영역을 감지하는 단계;
상기 감지된 움직임 영역의 색과 기 설정된 색을 비교하여 상기 움직임 영역이 화재 후보영역인지를 판단하는 단계;
상기 움직임 영역이 화재 후보 영역이면, 상기 화재 후보 영역의 공간적 및 시간적 변화에 대한 복수의 특성값을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 복수의 특성값을 이용하여 상기 화재 후보 영역이 화재가 발생한 화재영역인지를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 화재 후보영역인지를 판단하는 단계는,
상기 움직임영역의 색의 RGB 색공간을 CIE-LAB 색공간으로 변환하는 단계; 및
CIE-Lab 색공간 내의 후보색과 기 설정된 화염색과 비교하여 상기 움직임영역이 상기 화재 후보영역인지를 판단하는 단계;를 포함하는 화재 감지 방법.
In the fire detection method,
Imaging the predetermined space;
Detecting a movement area in the captured image;
Comparing a color of the detected motion area with a preset color to determine whether the motion area is a fire candidate area;
Extracting a plurality of characteristic values for spatial and temporal changes of the fire candidate region if the movement region is a fire candidate region; And
And determining whether the fire candidate region is a fire region in which a fire occurs using the extracted plurality of characteristic values.
The determining of the fire candidate area may include:
Converting an RGB color space of the color of the motion area into a CIE-LAB color space; And
And determining whether the motion area is the fire candidate area by comparing the candidate color in the CIE-Lab color space with a preset flame color.
제9항에 있어서,
상기 복수의 특성값은,
상기 화재 후보 영역의 크기 변화 특성, 거칠기 특성, 고정 영역 특성 및 방향 특성 중 적어도 두 개의 특성의 값인 것을 특징으로 하는 화재 감지 방법.
10. The method of claim 9,
The plurality of characteristic values,
And a value of at least two of a size change characteristic, a roughness characteristic, a fixed region characteristic, and a directional characteristic of the fire candidate region.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 크기 변화 특성값은,
이전 프레임(An -1)의 상기 후보 영역 크기와 현재 프레임(An)의 상기 후보 영역 크기를 복수회 비교하여 산출된 복수의 차이값, 상기 복수의 차이값의 크기 변화 평균값(MA) 및 분산값(VA)인 것을 특징으로 하는 화재 감지 방법.
11. The method of claim 10,
The magnitude change characteristic value is,
A plurality of difference values calculated by comparing the candidate region size of the previous frame A n -1 with the candidate region size of the current frame A n a plurality of times, and the average value change size of the plurality of difference values M A And a dispersion value V A.
제10항에 있어서,
상기 거칠기 특성값은,
상기 후보 영역의 픽셀의 명암 평균값(MI) 및 명암 분산값(VI)인 것을 특징으로 하는 화재 감지 방법.
11. The method of claim 10,
The roughness characteristic value is
And a contrast average value (M I ) and a contrast value dispersion value (V I ) of pixels of the candidate region.
제10항에 있어서,
상기 고정 영역 특성값은,
상기 후보 영역에서 움직임이 없는 영역과 관련된 복수의 고정 영역 특성값인 것을 특징으로 하는 화염 감지 방법.
11. The method of claim 10,
The fixed region characteristic value is
And a plurality of fixed region characteristic values associated with a region in which there is no motion in the candidate region.
제10항에 있어서,
상기 방향 특성값은,
모션 템플리트(Motion Template)을 이용하여 상기 후보 영역의 화염 움직임을 추적하여, 추출된 모션 히스토리(motion history) 및 모션 그래디언트(motion gradient)인 것을 특징으로 하는 화염 감지 방법.
11. The method of claim 10,
The direction characteristic value is
Flame detection method characterized in that the motion history and motion gradient extracted by tracking the flame movement of the candidate region using a motion template (Motion Template).
제15항에 있어서,
상기 화재 후보 영역에서 화재가 발생한 것으로 판단되면, 알람 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 방법.
16. The method of claim 15,
And if it is determined that a fire has occurred in the fire candidate region, generating an alarm signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101638621B1 (en) * 2014-10-23 2016-07-12 공주대학교 산학협력단 Smoke detection method using density distribution characteristics of smoke
KR101726786B1 (en) * 2015-09-25 2017-04-13 국민대학교산학협력단 System and method for real-time fire detection using color information of the image
KR101855057B1 (en) * 2018-01-11 2018-05-04 셔블 테크놀러지(주) Fire alarm system and method
KR102285725B1 (en) * 2021-04-16 2021-08-04 주식회사 창성에이스산업 Internet of Things-Based Wireless Video Fire Monitoring System

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090054522A (en) * 2007-11-27 2009-06-01 계명대학교 산학협력단 Fire detection system and method basedon visual data
KR20100010712A (en) * 2008-07-23 2010-02-02 (주)에이치엠씨 Fire detecting system using smoke sensing
KR20110048417A (en) * 2009-11-02 2011-05-11 계명대학교 산학협력단 Fire-Flame Detection Using Fuzzy Logic

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090054522A (en) * 2007-11-27 2009-06-01 계명대학교 산학협력단 Fire detection system and method basedon visual data
KR20100010712A (en) * 2008-07-23 2010-02-02 (주)에이치엠씨 Fire detecting system using smoke sensing
KR20110048417A (en) * 2009-11-02 2011-05-11 계명대학교 산학협력단 Fire-Flame Detection Using Fuzzy Logic

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
한국 지능시스템학회 논문지 2010, Vol.20, NO.4, PP516-521 *
한국 지능시스템학회 논문지 2010, Vol.20, NO.4, PP516-521*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109766763A (en) * 2018-12-15 2019-05-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A kind of forest fire detection method and system

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