KR101442160B1 - 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템 - Google Patents

악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안개, 눈, 비, 우박 등과 같은 악천후시 피사체를 구별할 수 없을 정도로 피사체의 윤곽선에 퍼짐현상이 나타나는 영상과 정상적인 평상시 영상 대비를 통하여 악천후임을 판별하고 악천후시 카메라의 필터를 자동으로 교체하여 피사체를 명확히 식별할 수 있는 영상을 수집하는 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템에 관한 것이다.
이에 따른, 본 발명은 악천후가 발생하여도 피사체를 식별할 수 있는 영상을 제공받을 수 있기 때문에 휴전선 초소 감시용, 자동차 번호판 감시용, 해무(역광포함) 발생시 선박에서 전방 감시용 등 다양한 분야에 적용되는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템 {System for collecting discriminable image in bad weather}
본 발명은 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안개, 눈, 비, 우박 등과 같은 악천후시 피사체를 구별할 수 없을 정도로 피사체의 윤곽선에 퍼짐현상이 나타나는 영상과 정상적인 평상시 영상 대비를 통하여 악천후임을 판별하고 악천후시 카메라의 필터를 자동으로 교체하여 피사체를 명확히 식별할 수 있는 영상을 수집하는 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템에 관한 것이다.
종래의 카메라는 피사체를 충분히 식별할 수 있을 정도의 기상상태에서 안개, 눈, 비, 우박 등과 같은 악천후가 발생하면 카메라 촬영시 피사체를 식별할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 대표적으로 대한민국 등록특허공보 제10-1279374호인 카메라의 영상 개선을 위한 안개제거 영상 보정 장치는 적어도 하나 이상의 아날로그 카메라와; 각각의 아날로그 카메라로부터 촬영된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 ADC, 및 안개 화상 보정 IC 및 EEPROM을 구비하고, 상기 디지털 영상 신호를 입력받아 기상 효과(weather effect)에 따라 눈, 비, 안개, 해무, 연무, 황사, 연기에 의해 영상에 생기는 잡음을 보정하도록 영상의 YCbCr값 중에서 휘도 히스토리그램 Y값(휘도, luminance)에 따라 안개 유무를 판별하고, 기본 이미지(Bayer)인 영상에 포함된 객체들의 윤곽선의 엣지(edge)를 검출하여 고주파 성분의 엣지를 잘 보이도록 강조하며 영상 프레임의 시퀀스의 프레임마다 픽셀당 8비트 컬러 영상을 24비트 컬러 확대 영상으로 변환하여 빈 공간을 보간법(interpolation)을 사용하여 인접 픽셀의 평균값으로 채우며, 비나 안개로 인한 뿌연 화상의 휘도 히스토그램을 작성하여 콘트라스트 보정과 색상 보정, 감마 보정을 실행함으로써 콘트라스트 비를 향상시켜 기상효과에 따른 저조도 영상의 희미한 색을 선명한 화질의 영상으로 보정하는 안개제거 영상 보정장치(RTIE); 및 상기 안개제거 영상 보정장치에 연결되고, 유무선을 통해 적어도 하나 이상의 카메라의 각 채널의 영상을 저장하여 디스플레이하는 디지털 영상 저장 장치로 이루어진 기술에 관한 것이다.
그러나, 상기 종래의 기술은 소프트웨어적인 측면에서 어느 정도 피사체의 윤곽선이 나타난 경우에 복원이 이루어지는 것일 뿐 악천후에 의해서 피사체의 윤곽선 자체가 나타나지 않는 경우나 윤곽선 판별이 어려운 경우에는 복원자체가 불가능한 문제점이 있었다.
특히, 악천후시에는 해무, 역광이 있는데 이때 촬영되는 영상은 피사체 자체가 구분이 않되는 경우가 매우 많고 또한 폭우인 경우는 비에 의하여 피사체가 보이지 않거나 보인다 하더라도 피사체 형태가 변형되게 촬영되는 영상에 대해서 복원이 불가능하고 설사 복원이 가능하여도 복원하는 시간과 인력이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안개, 눈, 비, 우박 등과 같은 악천후가 발생하여도 피사체를 식별할 수 있는 영상을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템은 칼라영상을 실시간으로 수신하는 제 1 수신부, 상기 칼라영상이 실시간으로 수신되는 과정에서 임의의 한 칼라영상에 포함된 피사체의 선명도값, 채도값과 상기 임의의 한 칼라영상이 수신되기 전에 이미 수신된 칼라영상에 포함된 피사체의 선명도값, 채도값을 비교하여 상기 임의의 한 칼라영상의 선명도값, 채도값이 상기 이미 수신된 칼라영상의 선명도값, 채도값보다 낮은 경우에 필터제어신호를 생성하는 영상분석부, 상기 생성된 필터제어신호를 전송하는 제 1 전송부로 구성된 서버와; 상기 칼라영상을 실시간으로 수집하는 렌즈부, 상기 실시간으로 수집된 칼라영상을 상기 제 1 수신부로 전송하는 제 2 전송부, 상기 필터제어신호를 수신하는 제 2 수신부, 상기 칼라영상을 수집하기 위한 제 1 필터가 장착된 상태에서 필터제어신호를 수신하면 가시광선이 차단되고 적외선 대역을 통과하는 제 2 필터로 교체하고 상기 제 2 필터로 교체함에 따라 피사체가 식별되는 흑백영상이 상기 렌즈부에서 수집되도록 하는 필터절체부로 구성된 카메라로 이루어진 것을 해결 수단으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 악천후가 발생하여도 피사체를 식별할 수 있는 영상을 제공받을 수 있기 때문에 휴전선 초소 감시용, 자동차 번호판 감시용, 해무(역광포함) 발생시 선박에서 전방 감시용 등 다양한 분야에 적용되는 매우 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 해무 발생 영상 예시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 필터절체부 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 필터절체부의 제 1 필터 사용시 칼라영상과 제 2 필터 사용시 흑백영상 예시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 필터절체부 배치 구성도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 돔 카메라의 필터절체부 배치 구성도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 돔 카메라에 와이퍼가 구성된 예시도
이하, 본 발명의 최적 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템 구성도로서, 상기 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템은 서버(100)와 카메라(200)로 이루어진다.
세부적으로, 상기 서버(100)는 제 1 수신부(110), 영상분석부(120) 및 제 1 전송부(130)로 구성되고 상기 카메라(200)는 렌즈부(210), 제 2 전송부(220), 제 2 수신부(230) 및 필터절체부(240)로 이루어진다.
더욱 상세하게, 상기 서버(100)의 제 1 수신부(110)는 칼라영상을 실시간으로 수신한다.
즉, 상기 칼라영상은 상기 카메라(200)의 렌즈부(210)를 통해서 수집된 것이고 상기 수집된 칼라영상을 제 1 수신부(110)에서 실시간으로 수신하는 것이다.
한편, 상기 제 1 수신부(110)는 필터절체부(240)의 제 2 필터 교체 후 수집되는 흑백영상을 수신하여 모니터링하는 것도 바람직하며, 상기 흑백영상은 이하 설명되는 카메라(200)에서 상세히 설명한다.
상기 서버(100)의 영상분석부(120)는 상기 칼라영상이 실시간으로 수신되는 과정에서 임의의 한 칼라영상에 포함된 피사체의 선명도값, 채도값과 상기 임의의 한 칼라영상이 수신되기 전에 이미 수신된 칼라영상에 포함된 피사체의 선명도값, 채도값을 비교하여 상기 임의의 한 칼라영상의 선명도값, 채도값이 상기 이미 수신된 칼라영상의 선명도값, 채도값보다 낮은 경우에 필터제어신호를 생성한다.
즉, 상기 임의의 한 칼라영상과 이미 수신된 칼라영상에 대해서 선명도값, 채도값으로 비교하는 이유는 상기 임의의 한 칼라영상은 제 1 칼라영상이라 가정하고 상기 이미 수신된 칼라영상은 제 2 칼라영상이라 가정하여 설명하는 바, 우선적으로 상기 필터절체부(240)는 제 1 필터와 제 2 필터로 구성되며 상기 제 1 필터는 악천후가 발생하기 전 평상시에 사용되는 필터임으로 렌즈부(210)에서 가시광선이 통과하는 칼라영상이 수집되는 것이고, 제 2 필터는 악천후시 사용되는 필터로서 렌즈부(210)를 통하여 수집되는 칼라영상이 통과되면서 가시광선을 차단하고 적외선 대역을 통과함에 따라 흑백영상을 수집하는 것이다.
이때, 상기 제 2 필터 교체는 악천후시 교체되는 바, 상기 악천후 판단은 상기 제 1 칼라영상과 제 2 칼라영상 사이의 선명도값, 채도값을 비교하여 분석하는 것이다.
예컨대, 도 2에 도시된 A부분은 해무가 발생하지 않은 부분이고 B부분은 해무가 발생한 부분인데, A부분은 피사체 선명도값 즉 피사체의 윤곽선이 선명하고 채도값이 피사체를 구별하기에 명확하지만 B부분은 선명도값, 채도값이 낮아 피사체를 구별하기 어려울 정도가 된다. 즉, B부분은 선명도값, 채도값이 낮아 영상이 선명하지 않고 퍼짐현상이 발생한다.
따라서, 도 2에 도시된 B부분이 해무가 발생하였는지 아닌지를 분석하기 위해서 제 1 칼라영상과 상기 제 2 칼라영상의 선명도값, 채도값을 비교하는 것이다.
이와 같이, 제 1 칼라영상과 제 2 칼라영상을 선명도값, 채도값으로 비교하여 제 1 칼라영상의 선명도값, 채도값이 제 2 칼라영상의 선명도값, 채도값보다 낮아진 경우라면 악천후가 발생할 것이므로 카메라(200)의 제 2 필터로 교체하기 위하여 필터제어신호를 생성하는 것이다.
상기 서버(100)의 제 1 전송부(130)는 상기 생성된 필터제어신호를 전송한다.
상기 필터제어신호는 악천후가 일어나기 전에 필터절체부(240)에서 제 1 필터가 사용되다가 상기 카메라(200)의 제 2 수신부(230)에 수신되면 가시광선을 차단하고 적외선 대역을 통과시키는 제 2 필터로 교체되어 사용되도록 하는 것이다.
상기 카메라(200)의 렌즈부(210)는 상기 칼라영상을 실시간으로 수집한다.
상기한 바와 같이, 상기 렌즈부(210)에서 수집되는 칼라영상은 악천후가 있는지 분석하기 위해서 실시간으로 수집되는 것이다.
상기 카메라(200)의 제 2 전송부(220)는 상기 실시간으로 수집된 칼라영상을 상기 제 1 수신부(110)로 전송한다.
즉, 제 2 전송부(220)는 악천후 인지 그렇지 않은지 분석하기 위해서 수집된 칼라영상을 제 1 수신부(110)로 전송하는 것이다.
상기 카메라(200)의 제 2 수신부(230)는 상기 필터제어신호를 수신한다.
상기 카메라(200)의 필터절체부(240)는 상기 칼라영상을 수집하기 위한 제 1 필터가 장착된 상태에서 필터제어신호를 수신하면 가시광선이 차단되고 적외선 대역을 통과하는 제 2 필터로 교체하고 상기 제 2 필터로 교체함에 따라 피사체가 식별되는 흑백영상이 상기 렌즈부(210)에서 수집되도록 한다.
예컨대, 도 3에 도시된 A는 제 1 필터이고, B는 제 2 필터라면 악천후가 아닌 경우는 제 1 필터를 통하여 영상을 수집하게 되면 도 4에 도시된 (A)와 같이 해무가 발생한 지점의 피사체를 구별할 수 없는 상태가 발생됨에 따라 카메라(200)는 서버(100)로부터 도 3에 도시된 C 즉, 신호케이블을 통하여 필터제어신호를 수신하게 되고 이에, 도 3에 도시된 화살표방향으로 제 2 필터가 덮어씌워지도록 구동된다.
이와 같이, 제 2 필터가 덮어씌워지면 도 4에 도시된 (B)와 같이 해무가 발생한 지점의 피사체를 구별할 수 있는 흑백영상이 수집되는 것이다.
이때, 흑백영상은 악천후인 비, 눈, 해무, 우박 등에 대해서 적외선 파장이 통과되기 때문에 비, 눈, 해무, 우박 등에 대한 영향을 전혀 받지 않아서 식별력 있는 영상을 획득할 수 있는 것이다.
한편, 상기 필터절체부(240)는 렌즈부(210) 앞단 또는 렌즈부(210) 후단 중 어느 한 부분에 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 도 5에 도시된 (a)는 필터절체부(240)가 렌즈부(210) 앞단에 구성된 것이고 또한 도 5에 도시된 (b)는 필터절체부(240)가 렌즈부(210) 후단에 구성된 것이다.
이는 도 6에 도시된 돔 카메라(Dome Camera)에도 동일하게 적용되며 특히, 필터절체부(240)가 렌즈부(210) 앞단에 구성된 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 와이퍼(300)가 더 구성되는 것이 바람직하다.
상기 와이퍼(300)는 상기 제 2 필터가 가시광선을 차단하고 적외선 대역을 통과하여 피사체 구별이 가능하지만 엄청난 폭설, 폭우인 경우에 제 1, 2 필터 앞을 닦기 위해서 구성된 것이다.
이상 설명한, 카메라(200)는 실내 또는 실외 모두 적용되는 것이 바람직하다.
도면과 상세한 설명에서 최적 실시예들이 개시되고, 이상에서 사용된 특정한 용어는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것이 아니다.
그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 서버 110 : 제 1 수신부
120 : 영상분석부 130 : 제 1 전송부
200 : 카메라 210 : 렌즈부
220 : 제 2 전송부 230 : 제 2 수신부
240 : 필터절체부 300 : 와이퍼

Claims (3)

  1. 칼라영상을 실시간으로 수신하는 제 1 수신부, 상기 칼라영상이 실시간으로 수신되는 과정에서 임의의 한 칼라영상에 포함된 피사체의 선명도값, 채도값과 상기 임의의 한 칼라영상이 수신되기 전에 이미 수신된 칼라영상에 포함된 피사체의 선명도값, 채도값을 비교하여 상기 임의의 한 칼라영상의 선명도값, 채도값이 상기 이미 수신된 칼라영상의 선명도값, 채도값보다 낮은 경우에 필터제어신호를 생성하는 영상분석부, 상기 생성된 필터제어신호를 전송하는 제 1 전송부로 구성된 서버와;
    상기 칼라영상을 실시간으로 수집하는 렌즈부, 상기 실시간으로 수집된 칼라영상을 상기 제 1 수신부로 전송하는 제 2 전송부, 상기 필터제어신호를 수신하는 제 2 수신부, 상기 칼라영상을 수집하기 위한 제 1 필터가 장착된 상태에서 필터제어신호를 수신하면 가시광선이 차단되고 적외선 대역을 통과하는 제 2 필터로 교체하고 상기 제 2 필터로 교체함에 따라 피사체가 식별되는 흑백영상이 상기 렌즈부에서 수집되도록 하는 필터절체부로 구성된 카메라로 이루어진 것을 특징으로 하는 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 필터절체부는
    상기 렌즈부 앞단 또는 렌즈부 후단 중 어느 한 부분에 구성되는 것을 특징으로 하는 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 필터절체부가 렌즈부 앞에 구성된 경우에 와이퍼가 더 구성된 것을 특징으로 하는 악천후시 식별력 있는 영상 수집 시스템.
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