KR101459024B1 - 시설물 감시용 보안 시스템 - Google Patents

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KR101459024B1
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김규영
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Abstract

본 발명은 복수 개의 카메라가 일체형으로 구성되는 고정형 복합 카메라부와; 상기 고정형 복합 카메라부로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제1 송수신장치를 포함하는 외곽 감시 시스템; 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하고, 일정한 경로를 주행하면서 감시 대상의 영상 정보를 획득하는 이동형 로봇과; 상기 이동형 로봇으로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제2 송수신장치를 포함하는 이동형 감시 시스템; 출입자의 얼굴을 촬영할 수 있는 얼굴 인식용 카메라와; 상기 얼굴 인식용 카메라로부터 획득된 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제3 송수신장치와; 상기 외부로부터의 명령에 의해 출입문의 자동 개폐를 가능하게 하는 출입문 자동개폐장치와; 상기 출입문의 자동 개폐를 제어하는 출입통제용 제어 유닛을 포함하는 출입관리 시스템; 및 상기 외곽 감시 시스템, 이동형 감시 시스템 및 출입관리 시스템을 제어하고, 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 획득된 정보를 저장 및 처리하는 관제 센터를 포함하는 시설물 감시용 보안 시스템을 제공한다.

Description

시설물 감시용 보안 시스템{Security System for Monitoring Facilities}
본 발명은 시설물 감시용 보안 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화재 또는 도난와 같은 비상상황이 발생하는 경우 정확한 정보 획득이 가능한 시설물 감시용 보안 시스템에 관한 것이다.
보안 로봇 시스템(Security Robot System)은 각종 범죄, 사건 및 사고에 대하여 감시하고, 감시 시스템으로부터 획득한 각종 데이터를 처리하는 무인 관제 시스템을 의미한다.
최근 시설물의 안전 유지를 위하여 감시카메라와 각종 장비를 이용한 보안시스템의 보급이 일반화되고 있는 추세이다. 카메라를 적용하는 보안시스템은 사각지대를 최소화하여 정밀한 감시를 하기 위해 핵심적 기술로서 영상 획득기술, 화상 분석기술 및 카메라 제어기술 등을 필요로 한다. 이를 위해 고성능 카메라와 영상 소프트웨어 분야에서 많은 연구 및 발전이 이루어지고 있다.
특히, 감시용 카메라와 관련하여 카메라를 수평 및 수직 방향으로 회전 제어하는 팬-틸트(Pan-tilt) 구동기술을 이용한 팬-틸트 카메라가 주로 이용되고 있다. 감시장비로서의 팬-틸트 카메라는 하나로 구성되는 것이 일반적이나, 사각지대를 없애고, 감시 영역을 보다 효과적으로 감시하기 위해 복수 개의 카메라를 채용할 수도 있다. 예를 들어, 감시 장비로 복수 개의 카메라로 구성하는 경우 하나의 카메라가 감시 대상의 모션(Motion)을 감지하였을 때, 그 카메라는 정지하여 모션을 촬영 및 기록하고, 다른 카메라들은 연속적으로 회전하면서 모션을 감지한 카메라의 감시 영역에 그들의 감시 영역이 일정 부분 중첩되면서 감시 영역의 전 구간을 감시하도록 카메라들을 연동하여 제어하게 된다.
그러나, 종래의 시설물 감시용 카메라 시스템은 하나의 카메라로 구성되거나, 복수 개의 카메라를 복수 개의 감시 영역에 배치하고, 상기 카메라에 의해 수집된 데이터를 이용하여 관제 시스템을 구성하여 감시 대상의 관제가 효과적으로 이루어지지 않고, 감시 대상의 정확한 정보를 획득하기 어려우며, 특히 화재와 같은 긴급상황이 발생하는 경우 실시간으로 대응하기 어렵다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자들은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 화재와 같은 비상상황의 발생시 정확한 정보 획득이 가능하고, 비상상황에 대한 감지를 실시간으로 할 수 있으며, 비상상황에 대한 조기 대응을 가능하게 하는 시설물 감시용 보안 시스템을 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 화재와 같은 비상상황 발생시 정확한 정보 획득이 가능한 시설물 감시용 보안 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비상상황에 대한 감지를 실시간으로 할 수 있는 시설물 감시용 보안 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비상상황에 대한 조기 대응을 가능하게 하는 시설물 감시용 보안 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템은, 복수 개의 카메라가 일체형으로 구성되는 고정형 복합 카메라부와; 상기 고정형 복합 카메라부로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제1 송수신장치를 포함하는 외곽 감시 시스템; 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하고, 일정한 경로를 주행하면서 감시 대상의 영상 정보를 획득하는 이동형 로봇과; 상기 이동형 로봇으로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제2 송수신장치를 포함하는 이동형 감시 시스템; 출입자의 얼굴을 촬영할 수 있는 얼굴 인식용 카메라와; 상기 얼굴 인식용 카메라로부터 획득된 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제3 송수신장치와; 상기 외부로부터의 명령에 의해 출입문의 자동 개폐를 가능하게 하는 출입문 자동개폐장치와; 상기 출입문의 자동 개폐를 제어하는 출입통제용 제어 유닛을 포함하는 출입관리 시스템; 및 상기 외곽 감시 시스템, 이동형 감시 시스템 및 출입관리 시스템을 제어하고, 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 획득된 정보를 저장 및 처리하는 관제 센터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 외곽 감시 시스템은, 상기 고정형 복합 카메라부 주변 물체의 움직임 및 이동을 감지할 수 있는 복합 센서부; 상기 고정형 복합 카메라부 주변의 소리 정보를 입력 가능한 마이크부; 상기 고정형 복합 카메라부, 복합 센서부 및 마이크부로부터 획득된 정보를 저장하고, 제1 송수신장치로 전송하는 비디오 서버;상기 고정형 복합 카메라부로부터 획득된 영상 정보를 분석하여 비상 상황 여부를 자동으로 검출하여 검출된 결과에 대한 정보를 제1 송수신장치로 전송하는 지능형 영상처리기; 및 상기 제1 송수신장치에 의해 수신된 명령을 외부로 출력하는 스피커부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정형 복합 카메라부는, 상부에 수평 방향으로 회전하는 적어도 하나 이상의 원거리용 카메라; 및 상기 원거리용 카메라의 하부에 배치되고, 수평 및 수직 운동이 가능한 돔형 팬-틸트 카메라로 구성된 근거리용 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 이동형 감시 시스템은, 상기 이동형 로봇이 일정한 경로로 주행 가능하게 하는 이동 레일; 및 상기 이동형 로봇은 배터리를 포함하는 전동장치로 구성되고, 상기 배터리를 충전하는 충전장치;를 포함하고, 상기 이동형 로봇은 배터리 소모량이 일정 구간에 이르게 되면, 충전장치로 이동 및 접속하여 자동으로 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
상기 이동형 로봇은, 화재를 진압할 수 있는 소화 장치를 더 포함하고, 상기 소화 장치는 관제 센터에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 관제 센터는, 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 영상 정보를 분배하는 영상분배 서버; 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 영상 정보를 저장하는 영상저장 서버; 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 영상 정보를 인식하는 영상인식 서버; 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 얼굴 정보를 인식하는 얼굴인식 서버; 상기 이동형 감시시스템을 제어하는 통제 서버; 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 정보를 수신, 처리 및 저장하고, 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치, 제3 송수신장치, 영상분배 서버, 영상저장 서버, 영상인식 서버, 얼굴인식 서버 및 통제 서버에 처리된 정보를 전송하는 관제 서버; 및 상기 관제 서버에서 처리된 정보를 전송받아 외부로 비상상황을 전파하는 상황전파 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 얼굴인식 서버는, 기등록된 사용자들의 신원확인정보와 연계하여 상기 사용자들의 얼굴 이미지로부터 추출한 특징점을 기초로 생성한 적어도 하나 이상의 기준수치데이터를 저장하고 있는 저장부; 상기 촬영수단으로부터 입력받은 출입자의 얼굴 이미지로부터 얼굴영역을 검출하고, 검출된 얼굴영역에서 추출한 특징점을 수치데이터로 변환하는 얼굴검출부; 상기 얼굴검출부로부터 제공된 수치데이터 및 상기 저장부에 저장되어 있는 기준수치데이터의 실수형 변수들에 정수화 상수를 곱하여 이 실수형 변수들을 정수형 변수로 변환한 후 데이터 비교과정을 수행하는 얼굴인식부; 및 사용자등록메뉴가 선택되면 상기 얼굴검출부가 상기 촬영수단으로부터 입력받은 등록하고자 하는 사용자의 얼굴 이미지로부터 상기 기준수치데이터를 생성하도록 제어하고, 상기 생성된 기준수치데이터를 상기 등록하고자 하는 사용자의 신원확인정보와 연계하여 상기 저장부에 저장하며, 신원확인메뉴가 선택되면 상기 얼굴인식부가 상기 얼굴검출부로부터 제공된 수치데이터를 기초로 인증과정을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 저장부에 저장되는 기준수치데이터는 저장된 이후에 변경없이 고정적으로 저장되는 제1 그룹데이터와, 저장된 이후에 시간경과에 따른 사용자의 얼굴변화를 반영하기 위해 상기 등록된 사용자로부터 새로 취득한 새로운 이미지로 교체되는 제2 그룹데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지능형 영상 처리기는, 고정형 복합 카메라부로부터 촬영된 현재 영상을 수신하는 단계(S110); 상기 현재 영상의 색정보 변화량을 이용하여 배경 영상을 추출하는 단계(S120); 상기 현재 영상과 배경 영상의 차를 이용하여 차영상을 생성하는 단계(S130); 상기 차영상에서 나타난 객체들에 대하여 레이블링 과정을 통하여 얻어진 차영상 픽셀들을 군집화하여 후보 영역을 추출하는 단계(S140); 상기 추출된 후보 영역에 대한 가우시안 혼합 모델링 함수의 통계적 특성을 구하는 단계(S150); 및 상기 통계적 특성으로부터 비상상황 여부를 자동으로 검출하는 단계(S160)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 S160 단계의 비상상황은 방범 상황 또는 화재 상황인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 화재 또는 도난과 같은 비상상황시 정확한 정보 획득이 가능하고, 비상상황에 대한 감지를 실시간으로 할 수 있으며, 비상상황에 대한 조기 대응을 가능하게 하는 시설물 감시용 보안 시스템을 제공하는 발명의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시설물 감시용 보안 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고정형 복합 카메라부의 모습을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 지능형 영상 처리기에 의하여 비상상황 여부를 자동으로 검출하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 방범 이벤트 및 화재 이벤트가 발생하였을 때 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템에 대한 운영 시나리오의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 현장 감시 지역의 이벤트 추적과 관련하여 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템에 대한 운영 시나리오의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 7은 출입 관리와 관련하여 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템에 대한 운영 시나리오의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시설물 감시용 보안 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템은 외곽 감시 시스템(100), 이동형 감시 시스템(200), 출입관리 시스템(300) 및 관제 센터(400)를 포함하여 구성된다.
먼저, 외곽 감시 시스템(100)은 시설물의 외곽을 감시하는 시스템으로, 복수 개의 카메라가 일체형으로 구성되는 고정형 복합 카메라부(110)와; 상기 고정형 복합 카메라부로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제1 송수신장치(120)를 포함하여 구성된다.
이동형 감시 시스템(200)은 시설물의 외곽에서 일정한 경로를 이동하면서 감시하는 시스템으로, 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하고, 일정한 경로를 주행하면서 감시 대상의 영상 정보를 획득하는 이동형 로봇(210)과; 상기 이동형 로봇으로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제2 송수신장치(220)를 포함하여 구성된다.
출입관리 시스템(300)은 시설물의 출입문을 통제하는 시스템으로, 출입자의 얼굴을 촬영할 수 있는 얼굴 인식용 카메라(310)와; 상기 얼굴 인식용 카메라로부터 획득된 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제3 송수신장치(320)와; 상기 외부로부터의 명령에 의해 출입문의 자동 개폐를 가능하게 하는 출입문 자동개폐장치(330)와; 상기 출입문의 자동 개폐를 제어하는 출입통제용 제어 유닛을 포함하는 출입관리 시스템(340)을 포함하여 구성된다.
또한, 관제 센터(400)는 외곽 감시 시스템(100), 이동형 감시 시스템(200) 및 출입관리 시스템(300)을 제어하고, 상기 제1 송수신장치(120), 제2 송수신장치(220) 및 제3 송수신장치(320)로부터 획득된 정보를 저장 및 처리하는 것으로 관제 센터(400)의 바람직한 일실시예에 대하여는 후술한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시설물 감시용 보안 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템은 외곽 감시 시스템(100), 이동형 감시 시스템(200), 출입관리 시스템(300) 및 관제 센터(400)를 동시에 실시간으로 운영하는 것에 의하여 시설물을 효율적으로 감시하고, 비상상황시 정확한 정보 획득이 가능하도록 구성할 수 있다.
외곽 감시 시스템(100)과 관련하여, 고정형 복합 카메라부(110)는 시설물 외곽을 지속적으로 촬영하여 시설물 외곽의 영상 정보를 수집한다. 또한, 복합 센서부(130)는 다양한 센서로 이루어진 장치로, 상기 고정형 복합 카메라부(110) 주변 물체의 움직임 및 이동을 감지한다. 예를 들어, 복합 센서부(130)는 모션 센서 및 변위 센서 등을 복합적으로 구성하여 감시 대상의 변화 및 변위를 효과적으로 감시할 수 있다. 또한, 마이크부(140)는 고정형 복합 카메라부(110) 주변의 소리 정보를 입력할 수 있다.
상기 고정형 복합 카메라부(110), 복합 센서부(130) 및 마이크부(140)로부터 획득된 정보는 비디오 서버(150)에 저장되고, 만약 방범 또는 화재와 같은 비상 상황이 발생하는 경우에는 상기 영상 정보를 분석하여 비상 상황 여부를 자동으로 검출하는 지능형 영상처리기(160)에 의하여 처리될 수 있다. 상기 비디오 서버(150) 및 지능형 영상처리기(160)에 의하여 획득되거나 처리된 정보는 제1 송수신장치(120)로 전송된다. 또한, 외곽 감시 시스템(100)은 제1 송수신장치(120)에 의해 수신된 명령을 외부로 출력하는 스피커부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
이동형 감시 시스템(200)과 관련하여, 이동형 로봇(210)은 시설물 외곽의 일정한 경로를 따라 지속적으로 감시하고, 상기 이동형 로봇(210)의 이동 방법은 이동 레일(230)을 따라 경로를 이동하도록 하는 레일 기반 경로주행 방법을 채용할 수 있다. 또한, 이동형 감시 시스템(200)은 이동형 로봇(210)이 배터리를 포함하는 전동장치로 구성될 경우 상기 배터리를 충전하는 충전장치(240)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 이동형 로봇(210)은 배터리 소모량이 일정 구간에 이르게 되면, 자동으로 충전장치(240)로 이동 및 접속하여 배터리를 충전하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이동형 로봇(210)에 의하여 획득된 영상 정보는 제2 송수신장치(220)로 전송된다. 또한, 이동형 로봇(210)은 화재가 발생할 경우 조속하게 화재를 진압할 수 있도록 하기 위해 화재를 진압할 수 있는 소화 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
출입관리 시스템(300)과 관련하여, 출입자가 출입문을 통과하기 위해 출입문 정면에 서면, 얼굴 인식용 카메라(310)는 출입자의 얼굴을 촬영할 수 있고, 얼굴 인식용 카메라로(310)부터 획득된 정보를 제3 송수신장치(320)에 전송한다. 또한, 출입문 자동개폐장치(330)는 제3 송수신장치(320)로 전송된 외부 명령에 의해 출입문의 개폐를 수행하고, 출입관리 시스템(340)은 출입문의 자동 개폐를 제어한다.
관제 센터(400)는 제1 송수신장치(120), 제2 송수신장치(220) 및 제3 송수신장치(320)로부터 전송된 영상 정보를 각각 분배, 저장 및 인식하는 영상분배 서버(410), 영상저장 서버(420) 및 영상인식 서버(430)을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 이와는 별도로 제1 송수신장치(120), 제2 송수신장치(220) 및 제3 송수신장치(320)로부터 전송된 얼굴 정보를 인식하는 얼굴인식 서버(440)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 통제 서버(450)는 특히 이동형 감시시스템(200)의 동작 및 이동을 제어한다.
또한, 관제 서버(460)는 전체 시스템을 관제하는 서버로, 상기 제1 송수신장치(120), 제2 송수신장치(220) 및 제3 송수신장치(320)로부터 전송된 정보를 수신, 처리 및 저장하고, 상기 제1 송수신장치(120), 제2 송수신장치(220), 제3 송수신장치(320), 영상분배 서버(410), 영상저장 서버(420), 영상인식 서버(430), 얼굴인식 서버(440) 및 통제 서버(450)에 처리된 정보를 전송한다.
상황전파 서버(470)는, 상기 관제 서버(460)에서 처리된 정보를 전송받아 외부로 비상상황을 전파한다. 비상상황의 전파 방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 외곽 감시 시스템(100)의 스피커부(170)를 통하여 외부에 경고음을 발하거나, 유관기관 및/또는 현장관리자 등에 상황을 전파하는 등의 방식으로 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고정형 복합 카메라부의 모습을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1항에 있어서, 상기 고정형 복합 카메라부(110)는 상부에 수평 방향으로 회전하는 적어도 하나 이상의 원거리용 카메라(111) 및 상기 원거리용 카메라(111)의 하부에 배치되고, 수평 및 수직 운동이 가능한 돔형 팬-틸트 카메라로 구성된 근거리용 카메라(112)가 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명의 고정형 복합 카메라부(110)가 원거리용 카메라(111) 및 근거리용 카메라(112)의 일체형으로 구성되는 이유는 감시 대상을 실시간으로 가장 효율적으로 감시할 수 있고, 감시 대상에 대한 정확한 영상 정보를 획득할 수 있으며, 시설물 주변의 영상 정보가 누락되는 사각지대가 발생하는 확률을 매우 낮출 수 있다는 이점을 가지기 때문이다.
도 4는 본 발명의 지능형 영상 처리기에 의하여 비상상황 여부를 자동으로 검출하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 외곽 감시 시스템의 지능형 영상 처리기는 고정형 복합 카메라부로부터 촬영된 현재 영상을 수신하는 S110 단계; 상기 현재 영상의 색정보 변화량을 이용하여 배경 영상을 추출하는 S120 단계; 상기 현재 영상과 배경 영상의 차를 이용하여 차영상을 생성하는 S130 단계; 상기 차영상에서 나타난 객체들에 대하여 레이블링 과정을 통하여 얻어진 차영상 픽셀들을 군집화하여 후보 영역을 추출하는 S140 단계; 상기 추출된 후보 영역에 대한 가우시안 혼합 모델링 함수의 통계적 특성을 구하는 S150 단계; 및 상기 통계적 특성으로부터 비상상황 여부를 자동으로 검출하는 S160 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
먼저, S110 단계는 고정형 복합 카메라부로부터 촬영된 현재 영상을 수신하는 단계로, 상술한 바와 같이 본 발명의 고정형 복합 카메라부는 상부에 수평 방향으로 회전하는 적어도 하나 이상의 원거리용 카메라 및 상기 원거리용 카메라의 하부에 배치되고, 수평 및 수직 운동이 가능한 돔형 팬-틸트 카메라로 구성된 근거리용 카메라가 일체형으로 구성되기 때문에 현재 영상을 얻기 어려운 사각지대에서도 정확한 현재 영상 정보를 얻을 수 있다는 이점을 갖는다.
S110 단계 이후에 현재 영상의 색정보 변화량을 이용하여 배경 영상을 추출하는 S120 단계를 거친다. 여기서, 현재 영상은 촬영되는 영역에 존재하는 모든 이미지를 포함한다. 따라서, S120 단계는 촬영되는 영역에 존재하는 동적인 또는 정적인 모든 이미지의 색정보 변화량을 이용하여 촬영되는 영역에 기준이 되는 배경 영상을 추출하게 된다.
S120 단계 이후에 현재 영상과 배경 영상의 차를 이용하여 차영상을 생성하는 S130 단계와 상기 차영상에서 나타난 객체들에 대하여 레이블링(Labeling) 과정을 통하여 얻어진 차영상 픽셀들을 군집화하여 후보 영역을 추출하는 S140 단계를 거친다. 차영상(Differential image)은 배경 영상에 대한 현재 영상의 차를 의미하는 것으로, 차영상의 생성은 배경 영상과 현재 영상을 각각 비교하여 그 차이를 판정하고 이로부터 차영상을 구성하는 픽셀들의 값을 추출하는 방식으로 이루어진다. 보다 구체적으로, 차영상의 추출은 배경 영상의 Y, Cb, Cr 영상과 현재 영상에서의 Y, Cb, Cr 영상을 각각 비교하여 그 차이를 판정하고 이로부터 차신호 영상을 구성하는 픽셀들의 값을 추출하는 방식으로 이루어진다.
D(x, y)= 1, {where │Iy(x, y) -By(x, y)│ > T1 and │Icb(x, y) -Bcb(x, y)│> T2 and │Icr(x, y)-Bcr(x, y)│ > T3 }
D(x, y)=0, otherwise
여기서, D(x, y)는 차영상; Iy(x, y)는 현재 영상의 Y값; By(x, y)는 배경 영상의 Y값; Icb(x, y)는 현재 영상의 Cb값; Bcb(x, y)는 배경 영상의 Cb값; Icr(x, y)는 현재 영상의 Cr값; Bcr(x, y)는 배경 영상의 Cr값을 각각 나타내고, T1, T2, T3는 원하는 차영상을 추출하기 위한 소정의 임계치를 나타낸다.
S140 단계 이후에 상기 추출된 후보 영역에 대한 가우시안 혼합 모델링(Gaussian Mixture Modeling) 함수의 통계적 특성을 구하는 S150 단계를 거친다. 가우시안 혼합 모델링은 입력 데이터를 복수개의 가우시안 분포 함수의 합으로 나타내는 방법으로 복잡한 입력 데이터를 각 가우시안 분포 함수의 평균과 분산값으로 모델링을 하는 것에 의하여 연산량을 줄일 수 있다는 이점을 갖는다.
입력 데이터에 대한 k차원의 가우시안 혼합 모델 함수는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112013030727883-pat00001
여기서, k는 가우시안 분포 함수의 개수; πj는 각 가우시안 분포의 혼합 가중치를 각각 나타내고, φ(χ;θj)는 가우시안 분포 함수로서 다음 식으로 정의된다.
Figure 112013030727883-pat00002
여기서, d는 입력 데이터의 차원; μ는 평균; Σ는 공분산행렬을 각각 나타낸다.
가우시안 혼합 모델의 추출은 EM 알고리즘에 의하여 각 가우시안 분포 함수의 평균과 공분산행렬, 혼합가중치를 추정할 수 있다.
Figure 112013030727883-pat00003
본 발명의 경우 상기 후보 영역에서의 Y, Cb, Cr값을 입력데이터로 하여 가우시안 혼합 모델링 함수의 통계적 특성을 구한다.
S150 단계 이후에 상기 통계적 특성으로부터 비상상황 여부를 자동으로 검출하는 S160 단계를 수행한다. S160 단계의 비상상황은 방범 상황 또는 화재 상황을 모두 포함할 수 있다.
도 5는 방범 이벤트 및 화재 이벤트가 발생하였을 때 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템에 대한 운영 시나리오의 일실시예를 나타낸 순서도이고, 도 6은 현장 감시 지역의 이벤트 추적과 관련하여 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템에 대한 운영 시나리오의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 방범 이벤트 및 화재 이벤트와 같은 비상상황이 발생하는 경우, 이벤트 발생 정보가 관제 센터의 관제 서버에 전송되면, 이벤트 발생과 관련된 초기 데이터를 수신하고, 색인/로그를 저장한 후 이벤트 정보 및 인근영상 팝업을 수행한다. 그 후, 이벤트를 확인하면, 이벤트 시나리오별 처리를 하고, 마이크를 이용하여 비상방송을 조작하고, 해당 이벤트 발생 지역의 카메라를 제어한 후 상황을 전파한다. 상기 전파된 상황을 상황전파 서버의 상황전파 프로세스에 의해 유관기관/현장관리자와 같은 상황처리가 가능한 자에게 전파되고, 상기 유관기관/현장관리자의 현장출동 및 대응에 의하여 상황은 정리된다. 또한, 상기 상황전파 이후에 이벤트 상황이 종료하면, 사고처리보고서 생성 및 제출이 이루어진다. 한편, 관제 서버에 의해 초기 데이터가 수신되면, 관제 서버는 영상저장 서버에 초기 데이터를 송신하고, 영상저장 서버는 이벤트 영상 저장을 개시한다. 그 후 이벤트 상황이 종료되면 영상저장 서버의 이벤트 영상 저장도 종료되고, 영상저장 서버의 이벤트 영상관리 프로세스에 의해 이벤트 영상정보는 관제 서버로 송신된다.
또한, 현장 감시 지역의 이벤트 추적과 관련하여, 외곽 감시 시스템의 고정형 복합 카메라부의 영상 스트리밍을 수행하면, 영상 인식에 의해 이벤트가 검출되고, 이벤트 발생 정보는 관제 센터에 전송되어 관제 프로세스에 의해 자동 추적 프로세스가 수행된다. 이 과정에서 만약 이벤트가 다수 발생하는 경우에는 1~5초 단위로 순차적으로 이벤트를 추적하는 것이 바람직하다. 이 과정을 통해 이벤트 지점을 정확히 추적하게 된다. 또한, 운영자는 필요한 경우 수동으로 카메라를 제어하여 이벤트 지점을 더욱 세밀하게 추적할 수 있다.
도 7은 출입 관리와 관련하여 본 발명에 따른 시설물 감시용 보안 시스템에 대한 운영 시나리오의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시설물 감시용 보안 시스템을 이용한 출입 관리는 출입관리 시스템에 의해 이루어진다. 출입자 사전등록은 출입자의 얼굴 사진 등록에 의해 이루어진다. 출입자가 출입을 시도하면, 출입자의 영상이 얼굴인식 서버에 전송되고, 얼굴인식 서버에 의해 얼굴 분석 및 검출, 얼굴 데이터 베이스 확인을 거쳐 인가여부를 확인한다. 또한, 얼굴 분석 및 검출에 대한 정보는 관제 센터로 전송되고, 관제 센터는 관제 프로세스에 따라 이벤트 발생 정보를 전달받는다. 또한, 얼굴인식 서버에 의해 인가여부가 확인되면, 출입관리 시스템에 출입구 개폐 여부를 명령하고, 출입 로그는 관제센터에 저장한다.
이러한 출입관리 시스템을 운영하기 위해 본 발명의 얼굴인식 서버는, 기등록된 사용자들의 신원확인정보와 연계하여 상기 사용자들의 얼굴 이미지로부터 추출한 특징점을 기초로 생성한 적어도 하나 이상의 기준수치데이터를 저장하고 있는 저장부; 상기 촬영수단으로부터 입력받은 출입자의 얼굴 이미지로부터 얼굴영역을 검출하고, 검출된 얼굴영역에서 추출한 특징점을 수치데이터로 변환하는 얼굴검출부; 상기 얼굴검출부로부터 제공된 수치데이터 및 상기 저장부에 저장되어 있는 기준수치데이터의 실수형 변수들에 정수화 상수를 곱하여 이 실수형 변수들을 정수형 변수로 변환한 후 데이터 비교과정을 수행하는 얼굴인식부; 및 사용자등록메뉴가 선택되면 상기 얼굴검출부가 상기 촬영수단으로부터 입력받은 등록하고자 하는 사용자의 얼굴 이미지로부터 상기 기준수치데이터를 생성하도록 제어하고, 상기 생성된 기준수치데이터를 상기 등록하고자 하는 사용자의 신원확인정보와 연계하여 상기 저장부에 저장하며, 신원확인메뉴가 선택되면 상기 얼굴인식부가 상기 얼굴검출부로부터 제공된 수치데이터를 기초로 인증과정을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 저장부에 저장되는 기준수치데이터는 저장된 이후에 변경없이 고정적으로 저장되는 제1 그룹데이터와, 저장된 이후에 시간경과에 따른 사용자의 얼굴변화를 반영하기 위해 상기 등록된 사용자로부터 새로 취득한 새로운 이미지로 교체되는 제2 그룹데이터를 포함하도록 구성한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 외곽 감시 시스템 110: 고정형 복합 카메라부
111: 원거리용 카메라 112: 근거리용 카메라
120: 제1 송수신장치 130: 복합 센서부
140: 마이크부 150: 비디오 서버
160: 지능형 영상처리기 170: 스피커부
200: 이동형 감시 시스템 210: 이동형 로봇
220: 제2 송수신장치 230: 이동 레일
240: 충전장치 300: 출입관리 시스템
310: 얼굴 인식용 카메라 320: 제3 송수신장치
330: 출입문 자동개폐장치 340: 출입통제용 제어유닛
400: 관제 센터 410: 영상분배 서버
420: 영상저장 서버 430: 영상인식 서버
440: 얼굴인식 서버 450: 통제 서버
460: 관제 서버 470: 상황전파 서버

Claims (9)

  1. 복수 개의 카메라가 일체형으로 구성되는 고정형 복합 카메라부와; 상기 고정형 복합 카메라부로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제1 송수신장치를 포함하는 외곽 감시 시스템;
    적어도 하나 이상의 카메라를 포함하고, 일정한 경로를 주행하면서 감시 대상의 영상 정보를 획득하는 이동형 로봇과; 상기 이동형 로봇으로부터 획득된 영상 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제2 송수신장치를 포함하는 이동형 감시 시스템;
    출입자의 얼굴을 촬영할 수 있는 얼굴 인식용 카메라와; 상기 얼굴 인식용 카메라로부터 획득된 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 명령을 수신하는 제3 송수신장치와; 상기 외부로부터의 명령에 의해 출입문의 자동 개폐를 가능하게 하는 출입문 자동개폐장치와; 상기 출입문의 자동 개폐를 제어하는 출입통제용 제어 유닛을 포함하는 출입관리 시스템; 및
    상기 외곽 감시 시스템, 이동형 감시 시스템 및 출입관리 시스템을 제어하고, 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 획득된 정보를 저장 및 처리하는 관제 센터;을 포함하고,
    상기 이동형 로봇은 화재를 진압할 수 있는 소화 장치를 포함하고, 상기 소화 장치는 상기 관제 센터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 시설물 감시용 보안 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외곽 감시 시스템은,
    상기 고정형 복합 카메라부 주변 물체의 움직임 및 이동을 감지할 수 있는 복합 센서부;
    상기 고정형 복합 카메라부 주변의 소리 정보를 입력 가능한 마이크부;
    상기 고정형 복합 카메라부, 복합 센서부 및 마이크부로부터 획득된 정보를 저장하고, 제1 송수신장치로 전송하는 비디오 서버;
    상기 고정형 복합 카메라부로부터 획득된 영상 정보를 분석하여 비상 상황 여부를 자동으로 검출하여 검출된 결과에 대한 정보를 제1 송수신장치로 전송하는 지능형 영상처리기; 및
    상기 제1 송수신장치에 의해 수신된 명령을 외부로 출력하는 스피커부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 감시용 보안 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고정형 복합 카메라부는,
    상부에 수평 방향으로 회전하는 적어도 하나 이상의 원거리용 카메라; 및
    상기 원거리용 카메라의 하부에 배치되고, 수평 및 수직 운동이 가능한 돔형 팬-틸트 카메라로 구성된 근거리용 카메라;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시설물 감시용 보안 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동형 감시 시스템은,
    상기 이동형 로봇이 일정한 경로로 주행 가능하게 하는 이동 레일; 및
    상기 이동형 로봇은 배터리를 포함하는 전동장치로 구성되고, 상기 배터리를 충전하는 충전장치;를 포함하고, 상기 이동형 로봇은 배터리 소모량이 일정 구간에 이르게 되면, 충전장치로 이동 및 접속하여 자동으로 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 시설물 감시용 보안 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 관제 센터는,
    상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 영상 정보를 분배하는 영상분배 서버;
    상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 영상 정보를 저장하는 영상저장 서버;
    상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 영상 정보를 인식하는 영상인식 서버;
    상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 얼굴 정보를 인식하는 얼굴인식 서버;
    상기 이동형 감시시스템을 제어하는 통제 서버;
    상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치 및 제3 송수신장치로부터 전송된 정보를 수신, 처리 및 저장하고, 상기 제1 송수신장치, 제2 송수신장치, 제3 송수신장치, 영상분배 서버, 영상저장 서버, 영상인식 서버, 얼굴인식 서버 및 통제 서버에 처리된 정보를 전송하는 관제 서버; 및
    상기 관제 서버에서 처리된 정보를 전송받아 외부로 비상상황을 전파하는 상황전파 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 감시용 보안 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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