KR101460440B1 - 화재 감지 기능을 가지는 카메라 및 그 화재 감지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촬영되는 영상데이터를 일정 크기의 픽셀을 가지는 블록 단위로 분할한 후, 블록 단위로 화염 및 연기특성의 추출 및 분석에 의한 영상 기반의 화재 여부 판단과, 열 검출 여부에 의한 화재 여부 판단에 의해 화재를 검출하는 블록 단위 영상 및 열 기반의 화재 감지 기능을 가지는 카메라 및 그 화재 감지 방법에 관한 것으로, RGB 영상을 휘도색차신호(YCbCr) 영상으로 변환하므로 밝기와 색상을 보다 잘 구분할 수 있고, 이에 따라 화재 검출을 위한 화염 및 연기 검출 성능을 높일 수 있고, 영상을 블록 단위로 분할하고, 블록 단위의 영상 특성을 추출하여 영상의 블록들 중 화염 및 연기 특성을 가지는 블록들을 검출하므로 보다 빠르게 영상에 존재하는 화염 및 연기를 검출할 수 있으며, 영상을 블록 단위로 분할하여 검출된 화염 및 연기로 판단된 이미지의 연속성을 검사하여 확증함으로써 화염 및 연기를 보다 정확하게 검출할 수 있는 효과를 가지는 것이다.
Description
본 발명은 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촬영되는 영상으로부터 화재 검출을 용이하게 하기 위해 영상을 변환, 노이즈 제거 및 일정 크기로 분할 등과 같은 영상 처리들 중 적어도 하나 이상을 수행한 후, 영상으로부터 화염 및 연기특성의 추출 및 분석에 의한 영상 기반의 화재 여부 판단하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라 및 그 화재 감지 방법에 관한 것이다.
일반적으로 산악 지역이나, 건물, 공장, 고속도로, 문화재 등에서 화재가 발생하였을 때를 대비하여 CCTV 카메라 또는 화재 감지 센서를 이용하여 화재의 감시 및 초동 진화를 수행하고 있다. 즉, 화재 감지(또는 "감시") 및 모니터링 시스템은 CCTV 카메라 또는 화재 감지 센서를 통하여 화재가 감지되는 경우 발화지점을 조기에 발견하고, 화재 경보를 발하는 방식으로 화재에 대한 초기 대응을 수행한다.
특히, 산악 지역이나, 공공장소와 같이 면적이 넓은 장소에서는 화재 감지 센서를 사용하는데 한계가 있으므로 카메라를 통한 영상 기반으로 해당 지역 및 장소를 감시하는 영상기반의 감시 시스템이 상용화되어 적용되고 있다.
일반적인 영상기반의 화재 감지 시스템은 촬영된 영상데이터를 픽셀단위로 분석하여 영상에 화염이나 연기가 있는지를 검출하고, 화염이나 연기 검출 시 알람을 발생하여 관리자가 초기 대응을 빠르게 할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이 종래 영상기반의 감시 시스템은 영상데이터로부터 화염이나 연기 검출 시 픽셀단위로 영상을 분석함으로써 데이터 처리 양이 많아지고, 데이터를 처리하는 데 많은 시간을 소요하게 되는 문제점이 있었으며, 데이터 처리 양과 큰 소요 시간으로 오류가 발생되는 문제점이 있었으며, 이러한 오류들로 인해 초기 대응에 실패할 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 시스템들은 구축하는 데 많은 장치들이 구비되어야 하고, 산악 지역 등과 같이 넓은 지역의 카메라들을 상호 연결하기 위한 배선을 설치해야 하므로 많은 비용과 인력을 필요로 하는 문제점이 있었었다.
또한, 기존 시스템은 카메라 연결을 위한 배선을 필요로 하므로 자연 경관을 해할 수 있는 문제점이 있었다.
아울러 기존 시스템들로 기존 카메라들이 연결되어 구성된 영역에 대해서만 화재를 감시할 수 있는 한계성을 가지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 촬영되는 영상으로부터 화재 검출을 용이하게 하기 위해 영상을 변환, 노이즈 제거 및 일정 크기로 분할 등과 같은 영상 처리들 중 적어도 하나 이상을 수행한 후, 영상으로부터 화염 및 연기특성의 추출 및 분석에 의한 영상 기반의 화재 여부 판단하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라 및 그 화재 감지 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화재 감지 기능을 가지는 카메라는: 카메라의 렌즈를 통해 들어오는 영상을 촬영하여 영상신호를 출력하는 카메라 영상 촬영부; 상기 촬영된 영상 및 정보를 표시하는 디스플레이부; 상기 영상신호를 수신받아 휘도 색차 신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상처리부; 및 상기 영상데이터의 영상에서 변화하고 움직이는 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하고, 상기 분석 대상 검지 영역의 휘도 색차에 의한 화염 특성 및 연기 특성을 검출하고, 상기 화염 특성 및 연기 특성에 의한 영상 기반의 화재 여부를 판단하여 화재 정보를 상기 디스플레이부를 통해 통지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상처리부는, 상기 카메라 영상 촬영부로부터 입력되는 영상신호를 휘도색차신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상 변환부; 상기 영상데이터를 임의의 샘플링 레이트(Rate)로 샘플링하는 영상 샘플링부; 및 상기 샘플링된 영상데이터를 일정 크기의 블록 단위로 분할하여 출력하는 영상 분할부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 분석 대상 검지 영역의 결정 및 화재 여부의 판단을 블록단위로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 샘플링부는, 상기 영상 변환부로부터 입력되는 영상데이터의 샘플링 후, 노이즈 필터링을 수행하여 상기 영상데이터의 노이즈를 제거하여 영상을 개선하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터링은 메디안 필터 및 가중 평균 필터 중 어느 하나 이상에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 변화 및 움직임이 검출되는 변화 검지 영역이 있는지를 검사하고, 변화 검지 영역이 있으면 그 영역을 분석 대상 영역으로 결정하는 분석 대상 영역 검출부; 상기 결정된 분석 대상 검지 영역에 대해 휘도 색차에 의해 화염특성 및 연기특성을 검출하는 화재 특성 검출부; 및 상기 화재 특성이 검출되면 상기 분석 대상 영역에 화재가 발생한 것으로 판단하여 화재정보를 생성하여 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 화재 판별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 카메라는: 경보를 발생하는 경보부를 더 포함하되, 상기 제어부는,
상기 화재 감지 판단 시 상기 경보부를 통해 경보를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 분석 대상 영역 검출부는, 입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 상기 변화된 부분(이미지)인 변화 검지 영역이 있는지를 검출하는 변화 영역 검출부; 변화 검지 영역이 있으면 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있는지 전체 영역의 이미지가 움직이고 있는지를 판단하는 움직임 검출부; 및 상기 변화 영역 검출부와 움직임 검출부를 통해 변화 검지 영역이 검출되고 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있으면, 상기 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하는 분석 대상 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석 대상 영역 검출부는, 입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 상기 변화된 부분(이미지)인 변화 검지 영역이 있는지를 검출하고 검출된 변화 검지 영역을 분할된 블록 단위로 노이즈 필터링을 수행하는 변화 영역 검출부; 변화 검지 영역이 있으면 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있는지 전체 영역의 이미지가 움직이고 있는지를 판단하는 움직임 검출부; 상기 변화 검지 영역의 분할된 블록 단위로 연속성을 검출하는 연속성 검출부; 및 상기 변화 영역 검출부와 움직임 검출부를 통해 변화 검지 영역이 검출되고 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있고 상기 블록 단위로 연속성을 가지면, 상기 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하는 분석 대상 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 특성 검출부는, 상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 화염 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 화염인지를 판단하는 화염 특성 검출부; 상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 연기인지를 판단하는 연기 특성 검출부; 및 상기 화염 특성 검출부 및 연기 특성 검출부에 의해 상기 분석 대상 영역의 이미지가 연기 및 화염 중 하나 이상인 것으로 판단되면 연기 및 화염 중 하나 이상에 대해 연속성을 블록 단위로 검사하는 연속성 검출부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 연기 특성, 화염 특성 및 상기 연속성 여부에 의해 화재 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 특성 검출부는, 상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 화염 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 화염인지를 판단하는 화염 특성 검출부; 및 상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 연기인지를 판단하는 연기 특성 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화염 특성은 하기 수학식 3에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 3]
상기 연기 특성은 하기 수학식 4에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 4]
상기 블록의 크기는 8*8인 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 화재 감지 방법은: 제어부가 카메라 영상 촬영부를 통해 화재 감시 대상 영역을 촬영하여 영상신호를 획득하는 영상 획득 과정; 제어부가 영상처리부를 통해 상기 영상신호를 입력받아 상기 영상신호를 휘도 색차 신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상 처리 과정; 제어부가 상기 영상데이터의 영상에서 변화하고 움직이는 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하고, 상기 분석 대상 검지 영역의 휘도 색차에 의해 화염 특성 및 연기 특성을 검출하고, 상기 화염 특성 및 연기 특성에 의한 영상 기반의 화재 여부를 판단하는 화재 여부 판단 과정; 및 상기 화재로 판단 시 화재 정보를 통지하는 화재 정보 통지 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
영상 처리 과정은, 제어부가 영상 변환부를 통해 상기 카메라 영상 촬영부로부터 입력되는 영상신호를 휘도색차신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상 변환 단계;
제어부가 영상 샘플링부를 통해 상기 영상데이터를 임의의 샘플링 레이트로 샘플링하는 영상 샘플링 단계; 및 제어부가 영상 분할부를 통해 상기 샘플링된 영상데이터를 일정 크기의 블록 단위로 분할하여 출력하는 영상 분할 단계를 포함하되, 상기 제어부는 화재 여부 판단 과정에서 상기 분석 대상 검지 영역의 결정 및 화재 여부의 판단을 블록단위로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 처리 과정은, 상기 영상 변환부로부터 입력되는 영상데이터의 샘플링 후, 노이즈 필터링을 수행하여 상기 영상데이터의 노이즈를 제거하는 영상을 개선하는 영상 개선 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터링은 메디안 필터 및 가중 평균 필터 중 어느 하나 이상에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 여부 판단 과정은, 입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 변화 및 움직임이 검출되는 변화 검지 영역이 있는지를 검사하고, 변화 검지 영역이 있으면 그 영역을 분석 대상 영역으로 결정하는 분석 대상 영역 검출 단계; 상기 결정된 분석 대상 검지 영역에 대해 휘도 색차에 의해 화염특성 및 연기특성을 검출하는 화재 특성 검출 단계; 및 상기 화재 특성이 검출되면 상기 분석 대상 영역에 화재가 발생한 것으로 판단하는 화재 판별 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 화재 감지 판단 시 상기 경보부를 통해 경보를 발생시키는 경보 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석 대상 영역 검출 단계는, 입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 상기 변화된 부분(이미지)인 변화 검지 영역이 있는지를 검출하는 변화 영역 검출 단계; 변화 검지 영역이 있으면 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있는지 전체 영역의 이미지가 움직이고 있는지를 판단하는 움직임 검출 단계; 및 변화 영역 검출부와 움직임 검출부를 통해 변화 검지 영역이 검출되고 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있으면, 상기 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하는 분석 대상 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석 대상 영역 검출 단계는, 입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 상기 변화된 부분(이미지)인 변화 검지 영역이 있는지를 검출하고 검출된 변화 검지 영역을 분할된 블록 단위로 노이즈 필터링을 수행하는 변화 영역 검출 단계; 변화 검지 영역이 있으면 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있는지 전체 영역의 이미지가 움직이고 있는지를 판단하는 움직임 검출 단계; 상기 변화 검지 영역의 분할된 블록 단위로 연속성을 검출하는 연속성 검출 단계; 및 변화 영역 검출부와 움직임 검출부를 통해 변화 검지 영역이 검출되고 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있고 블록 단위로 연속성을 가지면, 상기 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하는 분석 대상 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 특성 검출 단계는, 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 화염 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 화염인지를 판단하는 화염 특성 검출 단계; 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 연기인지를 판단하는 연기 특성 검출 단계; 및 화염 특성 검출부 및 연기 특성 검출부에 의해 상기 분석 대상 영역의 이미지가 연기 및 화염 중 하나 이상인 것으로 판단되면 연기 및 화염 중 하나 이상에 대해 연속성을 블록 단위로 검사하는 연속성 검출 단계를 포함하되, 상기 제어부는, 화재 여부 판단 과정에서 상기 연기 특성, 화염 특성 및 상기 연속성 여부에 의해 화재 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 특성 검출 단계는, 상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 화염 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 화염인지를 판단하는 화염 특성 검출 단계; 및 상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 연기인지를 판단하는 연기 특성 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화염 특성은 하기 수학식 3에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 3]
상기 연기 특성은 하기 수학식 4에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 4]
상기 블록의 크기는 8*8인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 카메라에 화재 감지 기능을 구비하므로 별도의 배선 없이도 카메라를 설치할 수 있고, 설치된 카메라를 통해 화재 검출 시 인근의 사람들에게 화재를 통보하도록 함으로써 화재 지역의 사람들을 빠르게 대피시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 휴대용 카메라의 형태로도 구성할 수 있으므로 카메라 사용자가 사진을 촬영하던 중 또는 화재로 의심되는 지역을 촬영하여 화재의 발생 여부를 알 수 있으므로 카메라 사용자들의 호기심 및 제품의 호감도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 RGB 영상을 휘도색차신호 영상으로 변환하므로 밝기와 색상을 보다 잘 구분할 수 있고, 이에 따라 화재 검출을 위한 화염 및 연기 검출 성능을 높일 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 영상을 블록 단위로 분할하고, 블록 단위의 영상 특성을 추출하여 영상의 블록들 중 화염 및 연기 특성을 가지는 블록들을 검출하므로 보다 빠르게 영상에 존재하는 화염 및 연기를 검출할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 영상을 블록 단위로 분할하여 검출된 화염 및 연기로 판단된 이미지의 연속성을 검사하여 확증함으로써 화염 및 연기를 보다 정확하게 검출할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 화재 감지 기능을 카메라 장치에 구성함으로써 그 구성을 단순화시킬 수 있어 설치가 용이하고, 시스템 구축비용 및 설치비용을 줄일 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법의 블록 단위 화재 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 영상을 블록단위로 분할하여 화재를 감지하는 일예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 영상을 블록단위로 분할하여 화재를 감지하는 방법의 다른 예를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 영상의 블록단위 분할에 의한 연속성 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법의 블록 단위 화재 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 영상을 블록단위로 분할하여 화재를 감지하는 일예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 영상을 블록단위로 분할하여 화재를 감지하는 방법의 다른 예를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 영상의 블록단위 분할에 의한 연속성 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명 구성의 실시예들을 참조하여, 본 발명의 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 구성 및 동작을 설명하고, 화재 감지 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라는 동영상 카메라 및 정지영상 카메라가 될 수 있으며, 휴대형 카메라 및 CCTV 등과 같은 고정형 카메라가 될 수 있을 것이다.
이러한 화재 감지 기능을 가지는 카메라는 제어부(10), 저장부(20), 입력부(30), 카메라 영상 촬영부(40), 디스플레이부(50), 영상처리부(60), 열 감지부(70) 및 경보부(80)를 포함한다.
저장부(20)는 본 발명에 따른 블록 단위 영상 및 열 기반의 화재 감지 동작을 수행하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램 영역과, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 임시 저장하는 임시 영역과, 사용자에 생성되거나 촬영된 영상데이터 등을 저장하는 데이터 영역을 포함한다.
입력부(30)는 전원키, 촬영키, 탐색키, 재생키, 화재 감시 모드 설정 키 등과 같은 카메라의 기능 및 동작을 제어하기 위한 키들을 구비하고, 사용자에 의해 눌린 키에 대응하는 키신호를 제어부(10)로 출력한다.
카메라 영상 촬영부(40)는 카메라를 포함하고, 제어부(10)의 제어를 받아 카메라 렌즈에 들어오는 영상을 촬영하고, 촬영된 RGB형태의 영상신호를 영상처리부(60)로 출력한다. 상기 카메라 영상 촬영부(40)는 상기 제어부(10)의 제어를 받아 동작하는 줌-인(Zoom-in) 및 줌-아웃(Zoom-out) 및 주야간 변환 기능 등을 구비하는 것이 바람직할 것이다.
디스플레이부(50)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 또는 LCD 상부에 터치패드가 구성되는 터치스크린 등으로서, 제어부(10)의 제어를 받아 본 발명의 카메라의 동작 상태 등과 같은 다양한 정보를 표시하고, 영상처리부(60)로부터 입력되는 영상을 표시한다.
영상처리부(60)는 카메라 영상 촬영부(40)로부터 영상신호를 입력받고, 입력된 영상신호로부터 화재의 발생 여부를 모니터링하기 용이하도록 영상신호를 가공 처리하여 제어부(10) 및/또는 디스플레이부(50)로 출력한다. 본 발명의 실시예에 따라 상기 카메라 영상 촬영부(40)로부터 입력되는 RGB 형태의 영상신호는 디지털 영상데이터로 변환된 후 블록 단위의 영상으로 분할되어 처리되는 것이 바람직할 것이다.
영상처리부(60)의 구성을 구체적으로 설명하면 영상처리부(60)는 영상 변환부(61), 영상 샘플링부(62) 및 영상 출력부(63)를 포함하고, 영상 분할부(64)를 본 발명의 실시예에 따라 더 포함한다.
영상 변환부(61)는 카메라 영상 촬영부(40)로부터 입력되는 RGB 형태의 영상신호를 하기 수학식 1에 의해 휘도색차신호 형태의 영상데이터로 변환하여 출력한다. 이는 RGB 형태의 영상신호가 밝기 변화에 민감하여 영상의 밝기가 변하면 화재 특성 조건을 적용하기 어려워지는 문제점을 개선하기 위한 것이다. 즉 영상 변환부(61)는 화재를 검출하기 용이하도록 밝기와 색상 구분이 더 용이한 YCbCr형태의 영상데이터로 변환하여 출력한다. 상기 YCbCr은 영상시스템에서 사용되는 색공간의 일종으로, Y는 휘도 성분이며, Cb와 Cr은 색차 성분이다(이하 "휘도색차신호"라 함).
[수학식 1]
영상 샘플링부(62)는 상기 영상 변환부(61)로부터 입력되는 휘도색차신호 형태의 영상데이터를 3×3 ~ 5×5 마스킹을 통해 2:1, 3:1, 4:1 데이터 샘플링을 수행하며, 하기 수학식 2가 적용되는 메디안(Median) 필터, 가중 평균(Weight mean) 필터에 의해 상기 휘도색차신호에 포함되어 있는 주변의 밝기의 변화나 미세한 영상의 변화들 및 공간 잡음을 포함하는 잡음(Noise)을 제거하여 영상 출력부(63) 및 제어부(10)로 출력하거나 영상 출력부(63) 및 영상 분할부(64)로 출력한다.
[수학식 2]
여기서, r은 샘플링률(2(2:1), 3(3:1), 4(4:1))이다.
영상 분할부(64)는 상기 휘도색차신호 형태의 영상을 일정 크기의 블록 단위로 분할한다. 상기 블록의 크기는 4×4 또는 8×8 픽셀(Pixel)이 될 수 있을 것이다.
열 감지부(70)는 열 감지센서를 포함하여 카메라 영상 촬영부(40)를 통해 촬영되는 방향의 열을 검출하며, 열 검출 시 열 검출 신호를 제어부(10)로 출력한다. 상기 열 감지부(70)는 적외선에 의해 열을 감지하는 열 감지 장치 등이 될 수 있을 것이다.
경보부(80)는 화재가 발생되었음을 카메라 사용자, 관리자 또는 주변 사람에게 통지하기 위해 제어부(10)의 제어를 받아 경고음, 경고 음성 등을 부저 및 스피커 중 하나를 통해 출력한다.
제어부(10)는 영상 샘플링부(62)로부터 입력되는 영상데이터로부터 화재로 예측되는 분석 대상 검지 영역을 결정하고, 분석 대상 검지 영역의 화재 특성을 추출하여 화재가 발생했는지를 판단한다. 이때, 제어부(10)는 열 감지부(70)로부터 입력되는 열 감지 신호를 고려하여 화재가 발생했는지를 판단할 수도 있을 것이다.
또한, 영상 분할부(64)를 구비하는 경우, 제어부(10)는 상기 일정 크기의 블록단위로 분할된 분할 영상데이터들로 구성되는 영상데이터에서 블록단위로, 즉 분할 영상데이터 단위로 분석하여 화재로 예측되는 분석 대상 검지 영역을 결정하고, 분석 대상 검지 영역의 화재 특성을 검사하여 영상 기반의 화재 여부를 판단한다. 이때에도 제어부(10)는 상기 열 감지부(70)를 통해 검출된 열을 고려하여 화재 여부를 판단할 수도 있을 것이다.
제어부(10)는 화재가 아닌 것으로 판단되면 상기 영상 데이터를 저장부(20)에 저장하는 일반적인 영상 처리 동작을 수행한다.
반면, 제어부(10)는 화재가 검출되면 화재가 발생했음을 알리는 화재 통지 정보 및 화재가 발생한 해당 영상데이터를 포함하는 화재 정보를 영상 출력부(63)로 출력하고 경보부(80)를 통해 경고음을 출력한다. 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 제어부(10)의 상세한 구성 및 동작은 후술할 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
영상 출력부(63)는 디스플레이부(50)와 연결되어 카메라 영상 촬영부(40)로부터 출력되는 RGB형태의 영상신호 및 영상 샘플링부(62)로부터 입력되는 휘도색차신호 형태의 영상데이터 중 하나를 제어부(10) 및 디스플레이부(50) 중 적어도 하나 이상으로 출력하고, 제어부(10)로부터 입력되는 화재 정보를 디스플레이부(50)로 출력한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면으로 분석 대상 검지 영역의 결정 시 연속성 검사를 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제어부(10)는 분석 대상 영역 검출부(11), 화재 특성 검출부(12) 및 화재 판별부(13)를 포함한다.
분석 대상 영역 검출부(11)는 변화 영역 검출부(111), 움직임 검출부(112), 연속성 검출부(113) 및 분석 대상 결정부(114)를 포함하여 화재 여부를 분석할 분석 대상 검지 영역을 결정한다.
변화 영역 검출부(111)는 영상 출력부(63)로부터 입력되는 현재 영상데이터와 기준 영상데이터(이전 영상데이터)를 비교하여 변화된 영역이 있는지를 검사하고, 변화된 영역이 있으면 상기 영상데이터의 변화된 영역(이하 "변화 검지 영역"이라 함)에 대한 영역 정보를 획득한다. 또한, 변화 영역 검출부(111)는 일부분이 아닌 전체 영상에 변화량이 많은 경우 움직임 검출부(112)를 통해 카메라의 흔들림을 검출한다. 검사 결과, 카메라의 흔들림이 검출되면 변화 영역 검출부(111)는 카메라의 흔들림에 의한 변화로 간주하여 상기 변화 검지 영역에 대한 정보는 폐기하고 입력되는 영상데이터에 대해 변화 검지 영역의 존재 여부를 다시 판단한다. 그러나 움직임 검출부(112)는 카메라의 움직임 검출 정보를 화재 판별부(13)로 제공하고, 화재 판별부(13)가 카메라의 움직임 여부를 고려하여 최종적으로 화재 여부를 판별하도록 할 수도 있을 것이다. 상기 카메라의 흔들림 검출은 자이로 센서 등을 이용한 카메라 자체의 물리적인 흔들림의 검출일 수도 있고, 촬영된 현재 영상데이터와 이전 영상데이터의 전체 영상을 비교하여 흔들림을 검출하는 소프트웨어적인 흔들림 검출일 수도 있을 것이다.
또한, 변화 영역 검출부(111)는 카메라에 의한 흔들림이 아닌 변화 검지 영역이 검출되면 해당 변화 검지 영역을 분할된 블록 단위인 최소 검지 영역 단위로 상기 수학식 2의 메디안 필터 및 가중 평균 필터 등에 의한 노이즈 필터링에 의한 이미지 변화 영역을 제거한다. 만일, 영상 분할부(64)가 적용되는 경우 상기 최소 검지 영역 단위의 필터링은 수행되지 않는 것이 바람직할 것이다. 이 경우에는 블록 단위로 노이즈에 의한 이미지 변화 영역을 제거하여야 할 것이다.
상기와 같이 변화 검지 영역이 검출되고, 최소 검지 영역 단위 필터링 및 노이즈 제거가 이루어지면 연속성 검출부(113)는 변화 영역 검출부(111)로부터 상기 필터링 및 노이즈 제거가 된 변화 검지 영역이 최소 검지 영역 단위로 연속적으로 형성되는지를 검사한다.
분석 대상 결정부(114)는 변화 검지 영역이 검출되고 해당 변화 검지 영역의 연속성이 검출되면 상기 연속적으로 변화하는 변화 검지 영역들을 분석 대상 검지 영역으로 결정하고, 분석 대상 검지 영역에 대한 정보를 화재 특성 검출부(12)로 제공한다.
화재 특성 검출부(12)는 화염 특성 검출부(121) 및 연기 특성 검출부(112)를 포함하여 상기 영상데이터의 분석 대상 영역에서 블록단위로 화염특성을 검출하고 이미지가 화염인지, 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역의 이미지가 연기인지, 아니면 화염 및 연기 둘 모두를 포함하는지를 판단하여 화재 판별부(13)로 출력하고 상기 분석 대상 영역에서 화염 및/또는 연기가 검출되면 화염 및/또는 연기의 연속성 여부 정보를 화재 판별부(13)으로 출력한다.
화염은 중심부가 전체 영상에서 가장 밝은 경우가 대부분이고, 주변은 붉은색과 노란색 위주의 불꽃으로 둘러싸여 있는 특성이 있다. 따라서 상기 화염 특성 검출부(121)는 하기 수학식 3에서 보이는 바와 같이 휘도색차신호에 의해 상술한 화염특성을 검출한다.
[수학식 3]
그리고 연기 특성 검출부(122)는 연기의 흰색 및 회색 계열이거나 검은색 계열이므로 RGB 컬러 공간에서 각 성분의 비율이 임계값 이내의 차이를 나타내는 특성을 이용하여 하기 수학식 4에 의해 연기 특성을 검출한다.
[수학식 4]
화재 판별부(13)는 상기 화재 특성 검출부(12)로부터 입력되는 화염 특성, 연기 특성에 근거하여 화재 여부를 판단하고, 화재가 아닌 것으로 판단되면 일반적인 영상 처리를 수행하고, 화재인 것으로 판단되면 화재 정보를 생성하여 영상 출력부(63)를 통해 디스플레이부(50)에 표시하고 경보부(80)를 통해 경보(경고음, 경고 음성 등등)를 출력한다.
화재 판별부(13)는 상기 화재 발생의 결정 시 열 감지부(70)로부터 입력되는 열 감지 신호(분석 대상 검지 영역의 온도)를 고려하여 화재 발생 여부를 판별할 수도 있을 것이다.
또한, 화재 판별부(13)는 패턴 분석을 수행하여 바람에 의해 발생할 수 있는 화재 오 검출을 방지한다. 상기 패턴 분석이란 후술할 도 8과 같이 사람이나 물체에 의한 움직임에 의한 오류를 검출하기 위해 미리 설정된 사람의 담배 피움 환경에 대한 패턴 등을 미리 등록하고 등록된 패턴에 의핸 화재 오류 판단을 분석하는 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 제어부의 상세 구성을 나타낸 도면으로 연속성 검사가 화재 특성 검출부(12)에서 이루어지는 경우를 나타낸 것이다. 즉 제1실시예에서의 연속성 검사는 분석 대상을 결정하는 데 적용되었고, 제2실시예에서는 화염 특성 및 연기 특성 중 하나를 가지는 분 대상 검지 영역의 연속성을 판단하는 데 적용된다. 상기 도 2에서는 영상 분할부(64)가 적용되지 않는 경우를 위주로 설명하였으므로 도 3에서는 영상 분할부(64)가 적용되는 경우를 위주로 설명한다.
도 3을 참조하면, 제어부(10)는 분석 대상 영역 검출부(11), 화재 특성 검출부(12) 및 화재 판별부(13)를 포함한다.
분석 대상 영역 검출부(11)는 변화 영역 검출부(111), 움직임 검출부(112) 및 분석 대상 결정부(113)를 포함하여 입력된 영상데이터에서 화재 여부를 분석할 분석 대상 검지 영역을 결정한다.
구체적으로, 변화 영역 검출부(111)는 영상 출력부(63) 또는 영상 분할부(64)로부터 입력되는 블록단위로 분할된 현재 영상데이터와 이전 블록단위로 분할된 영상데이터들을 블록단위로 비교하여 영상데이터에서 변화 영역이 있는지를 검사하고, 변화 검지 영역이 있으며, 상기 영상데이터의 해당 영역 정보를 출력한다.
움직임 검출부(112)는 상기 변화 영역 검출부(111)를 통해 변화 검지 영역이 검출되면 상기 변화 검지 영역, 즉 변화된 부분에서 이미지의 움직임이 검출되는지를 전체 영상이 움직이는지를 검사하고, 상기 변화 검지 영역의 움직임만 검출되면 움직임이 검출되었음을 통지하는 움직임 검출 신호를 분석 대상 결정부(113)로 출력한다.
분석 대상 결정부(115)는 상기 변화 영역 검출부(111)를 통해 변화 검지 영역이 검출되고, 움직임 검출부(112)를 통해 상기 변화 검지 영역의 임의의 이미지가 움직이고 있는 것으로 판단되면 상기 변화가 있고 움직임이 있는 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하여 해당 영역에 대한 영역 정보 및 영상데이터를 화재 특성 검출부(12)로 출력한다.
화재 특성 검출부(12)는 화염 특성 검출부(121), 연기 특성 검출부(122) 및 연속성 검출부(123)를 포함하여 상기 영상데이터의 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 화염특성을 검출하여 이미지가 화염인지, 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역의 이미지가 연기인지, 아니면 화염 및 연기 둘 모두를 포함하는지를 판단하여 화재 판별부(13)로 출력하고 상기 분석 대상 검지 영역에서 화염 및/또는 연기가 검출되면 화염 및/또는 연기의 연속성 여부 정보를 화재 판별부(13)으로 출력한다. 상기 화염 특성 검출부(121)는 상기 수학식 3에서 보이는 바와 같이 휘도색차신호에 의해 상술한 화염특성을 검출한다.
그리고 연기 특성 검출부(122)는 연기의 흰색 및 회색 계열이거나 검은색 계열이므로 RGB 컬러 공간에서 각 성분의 비율이 임계값 이내의 차이를 나타내는 특성을 이용하여 상기 수학식 4에 의해 연기 특성을 검출한다.
연속성 검출부(123)는 화염과 연기의 움직임에 대한 특성을 이용하여 이전 단계에서 추출된 특성 블록들이 이전 특성 블록들과 어떠한 상관관계가 있는지를 파악한다. 특성 블록들의 상관관계는 다음과 같은 화염/연기의 특성을 이용하여 각 블록들이 어느 정도의 연속성을 유지하고 있는지를 판별한다.
화재 판별부(13)는 상기 화염 특성, 연기 특성과 연속성 여부 정보에 근거하여 화재여부를 판단하고, 화재가 아닌 것으로 판단되면 일반적인 영상처리를 수행하고, 화재인 것으로 판단되면 화재정보를 생성하여 영상 출력부(63)를 통해 디스플레이부(50)에 표시하고, 경보부(80)를 통해 경보를 발생한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 7은 본 발명에 따른 영상을 블록단위로 분할하여 화재를 감지하는 일예를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 영상을 블록단위로 분할하여 화재를 감지하는 방법의 다른 예를 상세하게 나타낸 도면이다. 이하 도 1 내지 도 2, 도 4 및 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
입력부(30)를 통해 촬영 버튼이 눌리면 제어부(10)는 카메라 영상 촬영부(40)를 제어하여 영상을 촬영할 것이다. 그러면 카메라 영상 촬영부(40)는 RGB 형태의 영상신호를 영상처리부(60)로 출력한다. 카메라 영상 촬영부(40)로부터 영상신호가 입력되면 영상처리부(60)의 영상 변환부(61)는 영상신호를 휘도색차신호 형태의 영상데이터로 변환하여 영상 샘플링부(62)로 출력한다(S411).
영상 샘플링부(62)는 상기 변환된 영상데이터를 미리 설정된 샘플링 레이트로 샘플링 및 노이즈 필터링을 수행한(S413) 후 영상 출력부(63) 또는 영상 분할부(64)를 통해 제어부(10)로 출력한다. 상기 영상 분할부(64)를 통해 제어부(10)로 출력되는 경우 영상 데이터는 일정 크기의 블록 단위로 분할될 것이다(S415).
제어부(10)의 변화 영역 검출부(111)는 영상 샘플링부(62)로부터 출력된 영상데이터를 영상 출력부(63) 또는 영상 분할부(64)를 통해 입력받고, 상기 영상데이터와 기준(Base) 영상데이터(이전 영상데이터)와 비교하여 변화된 영역, 즉 변화 검지 영역이 있는지를 검사하여, 변화된 변화 검지 영역이 있으면 해당 변화 검지 영역을 추출한다(S417). 예를 들어, 도 7의 (가)와 같이 특정 영역에 불꽃이 있는 현재의 영상데이터와 불꽃이 없는 이전 영상데이터를 비교하여 변화된 변화 검지 영역이 있는지를 검사할 것이다. 도 7의 (가)에서는 불꽃이 있으므로 (나) 및 (다)와 같이 변화된 영역이 검출되어 추출될 것이다.
변화 검지 영역이 추출되면 제어부(10)의 변화 영역 검출부(111)는 최소 검지 영역 필터링을 수행하고, 노이즈에 의한 이미지 변화 영역을 제거한다(S419).
상기 최소 검지 영역 필터링 및 노이즈 이미지 변화 영역을 제거한 후 제어부(10)의 연속성 검출부(113)는 변화 검지 영역의 연속성을 검출하고 그 결과 및 변화 검지 영역의 영상데이터를 분석 대상 결정부(114)로 제공한다(S421).
그러면 분석 대상 결정부(114)는 상기 추출된 변화 검지 영역의 변화 여부 및 연속성에 근거하여 해당 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정한다(S423).
분석 대상 검지 영역이 결정되면 제어부(10)의 화재 특성 검출부(12)는 화염 특성 검출부(121)와 연기 특성 검출부(122)를 통해 상기 분석 대상 검지 영역의 이미지가 화염 특성 및 연기 특성을 검출하여 화재 판별부(13)로 제공한다(S425).
화재 판별부(13)는 패턴 분석을 통해 오류사항 분석을 수행하여 오류를 제거하고(S427), 상기 화재 특성 검출부(12)로부터 입력된 화재 및 연기 특성에 근거하여 상기 분석 대상 검지 영역에 화재가 발생했는지를 판단한다(S429). 상기 패턴 분석이란 도 8과 같이 사람이 담배를 피우고 있는 사람의 담배를 보고 화재로 인식하여 경보를 발생하는 것을 방지하기 위해 손과 담배의 패턴을 미리 등록해 놓고, 추출된 분석 대상 검지 영역이 상기 패턴에 대응하는지를 판단하는 것이다. 그러나 화재 판별부(13)는 민감도를 설정해 놓을 수 있도록 구성될 수 있으며, 민감도의 설정 여부에 따라 도 8과 같이 사람이 담배를 피우고 있는 경우도 화재로 감지하도록 할 수도 있을 것이다.
판단 결과, 화재가 발생되었으면 화재 판별부(13)는 저장부(20)에 미리 설정되어 있는 경보 설정 정보를 검사하여 경보 설정이 되어 있는지를 검사하고(S431), 경보 설정이 되어 있으면 경보부(80)를 통해 경보를 발생시킨다(S433).
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 3 및 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
우선, 제어부(10)는 카메라 영상 촬영부(40)로부터 RGB 영상신호가 입력되면(S511), 영상처리부(60)의 영상 변환부(61)를 통해 도 7의 (가)와 같은 휘도색차신호 형태의 영상데이터로 변환한다(S513).
제어부(10)는 변환된 상기 영상데이터를 미리 설정된 샘플링 레이트로 샘플링을 수행하고, 샘플링된 영상데이터로부터 상술한 메디안 필터링 및 가중 평균 필터링을 통해 잡음을 제거하여 영상을 개선 작업을 수행한다(S515).
영상 개선 작업이 완료되면 제어부(10)는 영상처리부(60)의 영상 분할부(64)를 통해 상기 개선된 영상데이터를 도 7의 (가) 내지 (다)와 같이 일정 크기의 블록 단위로 분할한다(S517). 상기 도 7은 한 프레임의 영상데이터를 8×8의 크기로 블록을 분할한 경우를 나타낸 것이다.
휘도색차신호 영상데이터가 분할되면 제어부(10)는 상기 블록 단위의 휘도색차신호 영상데이터로부터 도 7의 (나) 및 (다)와 같이 분석 대상 영역을 결정하고, 상기 분석 대상 영역의 특성을 추출하고, 추출된 특성이 화염 및 연기 특성인 것으로 판단되면 화염 및 연기의 연속성 여부를 검사하여 상기 분석 대상 영역에서 화재가 발생했는지를 분석하고(S519), 화재가 발생했는지를 판단한다(S521).
판단결과, 화재인 것으로 판단되면 제어부(10)는 열 감지부(70)를 통해 열이 감지되는지를 검사하고(S523), 열이 감지되면 화재 정보를 생성하여 디스플레이부(50)에 표시하고 경보부(80)를 통해 경보를 발생시킨다(S525). 화재가 아닌 경우 제어부(10)는 영상 출력부(64)를 제어하여 상술한 바와 같이 일반적인 영상처리를 수행하여 RGB 영상신호 및 휘도색차신호 영상데이터 중 하나를 디스플레이부(50)에 표시할 것이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라의 화재 감지 방법의 블록 단위 화재 검출 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 9는 본 발명에 따른 영상의 블록단위 분할에 의한 연속성 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 도 6 및 도 9를 참조하여 화재 감지 방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 제어부(10)의 분석 대상 영역 검출부(11)의 변화 영역 검출부(111)은 블록 단위로 분할된 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여(S611), 변화 검지 영역이 있는지를 판단한다(S613).
변화 검지 영역이 있으면, 분석 대상영역 검출부(11)의 움직임 검출부(112)는 변화가 감지된 영역의 임의의 이미지의 움직임 분석을 수행하여(S615) 상기 변화 검지 영역의 움직임이 검출되는지를 검사한다(S617).
변화가 검출된 변화 검지 영역에서 임의의 이미지의 움직임이 검출되면 분석 대상 결정부(115)는 변화 영역 검출부(111) 및 움직임 검출부(112)로부터 검출된 변화 검지 영역 및 변화 검지 영역의 움직임 여부에 따른 정보를 입력받아 상기 변화가 검출되고 움직임이 검출된 변화 검지 영역, 예를 들어, 도 9의 (다)에서 나타낸 것과 같이 회색부분을 분석 대상 검지 영역으로 결정한다(S619).
분석 대상 검지 영역이 결정되면 화염 특성 검출부(121)는 분석 대상 결정부(115)로부터 상기 분석 대상 검지 영역의 분할 영상데이터들을 입력받아 화염 특성 분석을 수행하고(S621), 연기 특성 검출부(122)는 상기 분석 대상 영역의 분할 영상데이터들을 입력받아 연기 특성을 검출하여 분석한다(S623).
상기 화염 특성 분석 및 연기 특성 분석이 이루어지면 연속성 검출부(123)는 상기 분석 대상 검지 영역의 이미지가 화염인지 연기인지를 판단하고(S625), 둘 중 하나이면 화염 및 연기의 연속성을 검사한다(S627).
연속성은 도 9에 나타낸 바와 같이 현재 영상에서 나타난 화염 및 연기 특성을 가지는 블록 영상데이터가 이전 영상의 현재 특성 블록 영상데이터의 위치 주변에 존재하는지를 파악하여 검사된다. 예를 들어, 도 9에서 회색 블록 영상데이터는 현재 영상의 특성 블록 영상데이터이고, 붉은 블록 영상데이터는 이전 영상의 특성 블록이다. 붉은색 화살표는 이전 영상의 특성 블록 영상데이터가 현재 영상의 특성 블록 영상데이터의 형성에 영향을 미쳤음을 나타낸다.
상기와 같이 연속성 검사가 이루어지면 화재 판별부(13)는 화염 특성 정보, 연기 특성 정보 및 연속성 정보에 의해 화재 여부를 판단한다(S629).
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 제어부 11: 분석 대상영역 검출부
12: 화재 특성 검출부 13: 화재 판별부
20: 저장부 30: 입력부
40: 카메라 영상 촬영부 50: 디스플레이부
60: 영상처리부 61: 영상 개선부
62: 영상 변환부 63: 영상 출력부
64: 영상 분할부 70: 열 감지부
80: 경보부 111: 변화 영역 검출부
112: 움직임 검출부 113, 115: 분석 대상 결정부
121: 화염 특성 검출부 122: 연기 특성 검출부
123: 연속성 검출부
12: 화재 특성 검출부 13: 화재 판별부
20: 저장부 30: 입력부
40: 카메라 영상 촬영부 50: 디스플레이부
60: 영상처리부 61: 영상 개선부
62: 영상 변환부 63: 영상 출력부
64: 영상 분할부 70: 열 감지부
80: 경보부 111: 변화 영역 검출부
112: 움직임 검출부 113, 115: 분석 대상 결정부
121: 화염 특성 검출부 122: 연기 특성 검출부
123: 연속성 검출부
Claims (22)
- 카메라의 렌즈를 통해 들어오는 영상을 촬영하여 영상신호를 출력하는 카메라 영상 촬영부;
상기 촬영된 영상 및 정보를 표시하는 디스플레이부;
상기 영상신호를 수신받아 휘도 색차 신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상처리부; 및
상기 영상데이터의 영상에서 변화하고 움직이는 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하고, 상기 분석 대상 검지 영역의 휘도 색차에 의해 화염 특성 및 연기 특성을 검출하고, 상기 화염 특성 및 연기 특성에 의한 영상 기반의 화재 여부를 판단하여 화재 정보를 상기 디스플레이부를 통해 통지하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는,
입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 변화 및 움직임이 검출되는 변화 검지 영역이 있는지를 검사하고, 변화 검지 영역이 있으면 그 영역을 분석 대상 영역으로 결정하는 분석 대상 영역 검출부;
상기 결정된 분석 대상 검지 영역에 대해 휘도 색차에 의해 화염특성 및 연기특성을 검출하는 화재 특성 검출부; 및
상기 화재 특성이 검출되면 상기 분석 대상 영역에 화재가 발생한 것으로 판단하여 화재정보를 생성하여 상기 디스플레이부를 통해 출력하는 화재 판별부를 포함하며,
상기 분석 대상 영역 검출부는,
입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 상기 변화된 부분(이미지)인 변화 검지 영역이 있는지를 검출하고 검출된 변화 검지 영역을 분할된 블록 단위로 노이즈 필터링을 수행하는 변화 영역 검출부;
변화 검지 영역이 있으면 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있는지 전체 영역의 이미지가 움직이고 있는지를 판단하는 움직임 검출부;
상기 변화 검지 영역의 상기 분할된 블록 단위로 연속성을 검출하는 연속성 검출부; 및
상기 변화 영역 검출부와 움직임 검출부를 통해 변화 검지 영역이 검출되고 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있고 상기 블록 단위로 연속성을 가지면, 상기 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하는 분석 대상 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라.
- 제1항에 있어서,
상기 영상처리부는,
상기 카메라 영상 촬영부로부터 입력되는 영상신호를 휘도색차신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상 변환부;
상기 영상데이터를 임의의 샘플링 레이트로 샘플링하는 영상 샘플링부; 및
상기 샘플링된 영상데이터를 일정 크기의 블록 단위로 분할하여 출력하는 영상 분할부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 분석 대상 검지 영역의 결정 및 화재 여부의 판단을 블록단위로 수행하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라.
- 제2항에 있어서,
상기 영상 샘플링부는,
상기 영상 변환부로부터 입력되는 영상데이터의 샘플링 후, 노이즈 필터링을 수행하여 상기 영상데이터의 노이즈를 제거하여 영상을 개선하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라.
- 제3항에 있어서,
상기 필터링은 메디안 필터 및 가중 평균 필터 중 어느 하나 이상에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라
- 삭제
- 제1항에 있어서,
경보를 발생하는 경보부를 더 포함하되,
상기 제어부는,
상기 화재 감지 판단 시 상기 경보부를 통해 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 화재 특성 검출부는,
상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 화염 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 화염인지를 판단하는 화염 특성 검출부; 및
상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 연기인지를 판단하는 연기 특성 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라.
- 제2항에 있어서,
상기 블록의 크기는 8*8인 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라.
- 제어부가 카메라 영상 촬영부를 통해 화재 감시 대상 영역을 촬영하여 영상신호를 획득하는 영상 획득 과정;
제어부가 영상처리부를 통해 상기 영상신호를 입력받아 상기 영상신호를 휘도색차 신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상 처리 과정;
제어부가 상기 영상데이터의 영상에서 변화하고 움직이는 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하고, 상기 분석 대상 검지 영역의 휘도 색차에 의해 화염 특성 및 연기 특성을 검출하고, 상기 화염 특성 및 연기 특성에 의한 영상 기반의 화재 여부를 판단하는 화재 여부 판단 과정; 및
상기 화재로 판단 시 화재 정보를 통지하는 화재 정보 통지 과정을 포함하되,
상기 화재 여부 판단 과정은,
입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 변화 및 움직임이 검출되는 변화 검지 영역이 있는지를 검사하고, 변화 검지 영역이 있으면 그 영역을 분석 대상 영역으로 결정하는 분석 대상 영역 검출 단계;
상기 결정된 분석 대상 검지 영역에 대해 휘도 색차에 의해 화염특성 및 연기특성을 검출하는 화재 특성 검출 단계; 및
상기 화재 특성이 검출되면 상기 분석 대상 영역에 화재가 발생한 것으로 판단하는 화재 판별 단계를 포함하고,
상기 분석 대상 영역 검출 단계는,
입력되는 현재 영상데이터와 이전 영상데이터를 비교 분석하여 상기 변화된 부분(이미지)인 변화 검지 영역이 있는지를 검출하고 검출된 변화 검지 영역을 분할된 블록 단위로 노이즈 필터링을 수행하는 변화 영역 검출 단계;
변화 검지 영역이 있으면 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있는지 전체 영역의 이미지가 움직이고 있는지를 판단하는 움직임 검출 단계;
상기 변화 검지 영역의 상기 분할된 블록 단위로 연속성을 검출하는 연속성 검출 단계; 및
변화 영역 검출부와 움직임 검출부를 통해 변화 검지 영역이 검출되고 상기 변화 검지 영역의 이미지가 움직이고 있고 상기 블록 단위로 연속성을 가지면, 상기 변화 검지 영역을 분석 대상 검지 영역으로 결정하는 분석 대상 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 화재 감지 방법.
- 제12항에 있어서,
영상 처리 과정은,
제어부가 영상 변환부를 통해 상기 카메라 영상 촬영부로부터 입력되는 영상신호를 휘도색차신호 형태의 영상데이터로 변환하는 영상 변환 단계;
제어부가 영상 샘플링부를 통해 상기 영상데이터를 임의의 샘플링 레이트로 샘플링하는 영상 샘플링 단계; 및
제어부가 영상 분할부를 통해 상기 샘플링된 영상데이터를 일정 크기의 블록 단위로 분할하여 출력하는 영상 분할 단계를 포함하되,
상기 제어부는 화재 여부 판단 과정에서 상기 분석 대상 검지 영역의 결정 및 화재 여부의 판단을 블록단위로 수행하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 화재 감지 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 영상 처리 과정은,
상기 영상 변환부로부터 입력되는 영상데이터의 샘플링 후, 노이즈 필터링을 수행하여 상기 영상데이터의 노이즈를 제거하는 영상을 개선하는 영상 개선 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 화재 감지 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 필터링은 메디안 필터 및 가중 평균 필터 중 어느 하나 이상에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 화재 감지 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제12항에 있어서,
상기 화재 특성 검출 단계는,
상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 화염 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 화염인지를 판단하는 화염 특성 검출 단계; 및
상기 분석 대상 영역 검출부에 의해 결정된 분석 대상 검지 영역에서 블록단위로 휘도 색차에 의해 연기 특성을 검출하여 상기 분석 대상 영역이 연기인지를 판단하는 연기 특성 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 기능을 가지는 카메라의 화재 감지 방법. - 삭제
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| KR1020130046948A KR101460440B1 (ko) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 화재 감지 기능을 가지는 카메라 및 그 화재 감지 방법 |
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| KR1020130046948A KR101460440B1 (ko) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 화재 감지 기능을 가지는 카메라 및 그 화재 감지 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102408171B1 (ko) * | 2021-12-20 | 2022-06-13 | 주식회사 코난테크놀로지 | Cctv 카메라 환경에서의 실시간 폭발 시점 검출 방법 및 cctv 영상 처리장치 |
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| KR101309407B1 (ko) * | 2012-11-20 | 2013-09-17 | 신현기 | 블록 단위 영상 기반의 화재감지 카메라 및 센서를 이용한 복합 화재 감지기, 화재 감지 시스템 및 그 방법 |
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