KR101624510B1

KR101624510B1 - 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템

Info

Publication number: KR101624510B1
Application number: KR1020150153149A
Authority: KR
Inventors: 이은성
Original assignee: (주)코렉스시스템
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2016-05-26

Abstract

본 발명은 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템에 대한 것으로서, 특히, 산불을 감시하고 추적하는 기능과 인체를 감시하고 추적하는 기능을 모듈화하여 기능의 업그레이드와 유지 및 보수가 용이한 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명은 360도로 회전하며 틸트되는 카메라를 구비하여 전방향에 대해서 화재와 범죄를 감시할 수 있으며, 감시 추적 모듈을 모듈화하여 기능의 업그레이드와 유지 및 보수가 용이하다. 또한, 본 발명은 차분 영상으로 연기와 불꽃 등을 감지하여 화재의 발생을 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명은 조도 센서를 구비하고 조도 센서에서 획득된 조도를 임계값으로 고정 이진화를 수행하여 영상에서 하늘 영역을 특정하고, 하늘 영역에서 구름 영역을 삭제한 후 연기를 감지하여 연기를 더욱 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 본 발명은 풍속계 또는 기상 정보에서 풍속 정보를 획득하고 이를 기반으로 차분 영상 사이의 프레임 간격을 유동적으로 설정하여 바람의 세기에 관계없이 연기 등을 감지하여 화재의 발생을 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명은 화재 발생 위치와 예상되는 진행 경로를 예측하고 이를 지도에 표시하여 제공함으로써 화재 진화를 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 본 발명은 화재 발생 조건에 따라 코드를 부여하고 상황을 전파하여 관리자가 화재 발생 상황을 쉽게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명은 범죄 감시 및 추적 시 영상에서 인체를 감지하고 해당 인체를 추적한 후 인체가 범죄를 행할 것으로 예측되면 탐조등이 인체를 추적하도록 광을 조사하여 범죄 예방 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 인체가 범죄를 행할 것으로 예측되는 행동을 중지하지 않을 경우, 탐조등의 광량을 증가시고 경고 방송을 하여 범죄 예방 효과를 더욱 증가시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명은 근접한 감시 추적 모듈을 네트워크로 연계하여 탐지된 인체를 근접한 감시 추적 모듈끼리 연계하여 추적하고, 범죄를 행할 것으로 예측되면 탐조등을 비추되, 근접한 감시 추적 모듈간에 탐조등을 연계하여 비춤으로써 탐조등으로 범죄 가능성이 있는 인체를 추적하여 범죄 예방 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명은 영상에서 인체 탐지 시 차분 영상을 이용하되, 인체의 각 부위별로 특징을 고려하여 별도로 경계를 설정함으로써, 인체의 범죄 행동 여부를 쉽게 판별할 수 있으며, 인체의 일부분만 탐지되거나 직립 보행중이 아니더라도 쉽게 인체를 판별하고 범죄 행뎡 여부를 판별할 수 있으며 추적할 수 있다.

Description

다기능 범죄·화재감시 추적 시스템{MULTI-FUNCTION MONITORING AND TRACKING SYSTEM FOR CRIME AND FIRE}

본 발명은 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템에 대한 것으로서, 특히, 산불을 감시하고 추적하는 기능과 인체를 감시하고 추적하는 기능을 모듈화하여 기능의 업그레이드와 유지 및 보수가 용이한 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템을 제공할 수 있다.

화재는 불이 나는 재앙 또는 불에 의한 재난을 의미하는 것으로서, 산림에 불이 붙어 일어나는 화재를 산불이라고 한다. 산불은 1년 중 3월과 5월 사이에 전체 발생건수의 약 80%가 발생되고 있으며, 사람에 의한 것이 80% 이상으로 그 대부분을 차지하고 있다.

이러한 산불은 산에 발생되는 것이므로 지세 등에 의한 악조건 때문에 초기 진화에 어려움이 있다. 따라서, 산불의 발생을 초기에 발견하고 이를 효과적으로 진화하기 위해서 산에 CCTV를 설치하고, CCTV에서 실시간으로 획득되는 영상을 관제실에서 관리자가 원격으로 시청하여 산불의 발생여부를 감시한다. 또한, 최근에는 관리자가 카메라가 설치된 드론 또는 벌룬을 공중에 띄워 고공에서 산불을 실시간으로 감시하는 기술도 적용하고 있다.

하지만, 이러한 기존의 CCTV와 드론 및 벌룬 등을 이용한 산불 감시는 최종적으로 카메라에서 획득된 영상을 관리자가 지속적으로 모니터링해야하는 문제점이 있다. 물론, 기존에도 CCTV에서 획득된 영상에서 화재를 감시하는 기술은 존재하지만, 대부분 실내 화재를 감시하는 것이며, 산과 같이 넓은 지역에 적용하여 산불을 감시하는 것은 신뢰도에 문제가 있어 제한적으로 적용되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1321444호(2013.10.16.)

본 발명의 목적은 산불과 인체를 신뢰성 있게 감시하고 추적하며 업그레이드와 유지 및 보수가 용이한 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 360도 회전이 가능한 카메라와, 상기 카메라에 장착되며, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 연기를 감지하는 연기 감지 모듈과, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 불꽃을 감지하는 불꽃 감지 모듈, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 기준 온도 이상인 지점을 감지하는 온도 감지 모듈, 및 화재 발생 시 생성되는 연소생성물을 감지하는 연소생성물 감지 모듈을 포함하는 화재 감시 모듈을 가지는 추적 감시 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄ㅇ화재감시 추적 시스템을 제공한다.

상기 카메라는 가시광 카메라 모듈 또는, 가시광 카메라 모듈과 적외선 카메라 모듈을 포함하며, 상기 카메라에는 광각 렌즈가 부착될 수 있다.

상기 연기 감지 모듈은 상기 카메라에서 획득된 영상에서 각각의 픽셀 RGB값을 획득하며, 획득된 RGB값이 모두 회색계열이되 밝기가 동일하거나 상이한 픽셀을 연기로 판단하는 연기 색상 판단 모듈과, 상기 연기 감지 모듈에서 감지된 연기의 시간에 따른 움직임으로 연기의 방향을 판단하는 연기 방향 판단 모듈을 포함한다.

상기 온도 감지 모듈은 상기 적외선 카메라 모듈에서 획득된 영상에서 온도를 감지하되, 상기 연기 감지 모듈에서 감지된 연기의 하단에서 온도를 감지하는 것이 효과적이다.

상기 불꽃 감지 모듈은 상기 카메라에서 획득된 영상에서 픽셀 내 RGB값이 R>G>B의 관계를 가지며 기준 휘도 이상일 경우 불꽃으로 판단한다.

상기 추적 감시 모듈은 영상 비교 모듈을 더 포함하며, 상기 영상 비교 모듈은, 실시간으로 획득되는 n 프레임 영상에서, n 프레임 이전에 획득된 n-a 프레임을 차분하는 영상 차분 모듈과, 상기 n-a 프레임 영상에서 주어진 임계값보다 밝은 픽셀들은 모두 흰색으로 처리하고 상기 임계값보다 어두운 픽셀들은 모두 검은색으로 처리함으로써 하늘 영역을 흰색으로 처리되게 하여 특정하는 하늘 영역 특정 모듈, 상기 하늘 영역 특정 모듈에서 특정된 하늘 영역에서 일정한 속도로 측면으로 이동하며 픽셀의 RGB값이 오차 범위 내에서 R≒G≒B인 픽셀이고, 서로 연속되도록 연결된 픽셀을 구름으로 특정하고 삭제하는 구름 영역 특정 모듈을 포함한다.

상기 영상 비교 모듈은, 상기 하늘 영역 특정 모듈에서 특정된 하늘 영역에서 상기 구름으로 특정된 영역보다 이동 속도가 빠르고, 상부로 이동하며 픽셀의 RGB값이 오차 범위 내에서 R≒G≒B인 픽셀을 화재에 의한 연기로 특정하는 연기 영역 특정 모듈을 포함하며, 상기 구름 영역 특정 모듈에서 특정된 구름의 RGB값과 연기 영역 특정 모듈에서 특정된 연기의 RGB값은 서로 상이하다.

상기 영상 비교 모듈은, 상기 n-a 프레임 영상에서 주어진 임계값보다 밝은 픽셀들은 모두 흰색으로 처리하고 상기 임계값보다 어두운 픽셀들은 모두 검은색으로 처리함으로써 지상 영역을 검은색으로 처리되게 하여 지상 영역을 특정하고, 상기 지상 영역의 픽셀 내 RGB값이 R>G>B의 관계를 가지며 기준 휘도 이상일 경우 불꽃으로 판단하는 불꽃 영역 특정 모듈을 포함한다.

상기 영상 비교 모듈은, 상기 영상 차분 모듈에서 차분된 영상에서 온도 변화를 감지하는 온도 변화 감지 모듈을 포함한다.

상기 a는 자연수이며, 풍속계 또는 기상 정보에서 획득된 풍속과 비례한다.

상기 풍속과 연기 방향을 기반으로 화재 경로를 예측하고, 예측된 화재 경로 및 화재 발생 지점을 지도에 표시하는 화재 경로 예측 모듈을 포함한다.

상기 연소생성물 감지 모듈은 일산화탄소 감지 모듈과 이산화탄소 감지 모듈을 포함하고, 상기 일산화탄소 감지 모듈과 이산화탄소 감지 모듈에서 감지되는 일산화탄소 및 이산화탄소가 기준보다 높을 경우 연소생성물이 감지된 것으로 판단한다.

상기 연기 감지 모듈과 온도 감지 모듈, 불꽃 감지 모듈, 연소생성물 감지 모듈, 또는 상기 영상 비교 모듈에서 연기를 감지하거나 기준 온도 이상을 감지하거나 불꽃, 연소생성물 중 적어도 어느 하나를 감지할 경우 화재가 발생한 것으로 판단하는 화재 발생 판단 모듈을 포함하고, 상기 화재 발생 판단 모듈은 화재가 발생한 것으로 판단되면 상기 카메라와 추적 감시 모듈을 제어하는 원격 제어부나 소방서, 관리자 단말기에 화재 발생 상황을 전파한다.

상기 화재 발생 판단 모듈은 연기가 감지되었을 경우와, 불꽃이 감지된 경우, 기준 이상의 온도가 감지된 경우 및 연소생성물이 감지된 경우에 따라 서로 상이한 코드를 부여하고, 상기 화재 발생 상황 전파 시 상기 코드를 단독으로 부여하거나 조합하여 부여할 수 있다.

상기 감시 추적 모듈은 인체 감시 모듈을 포함하며, 상기 인체 감시 모듈은, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 인체를 감지하는 인체 감지 모듈과, 상기 인체 감지 모듈에서 감지된 인체를 상기 카메라에서 획득된 영상 내에서 추적하는 인체 추적 모듈, 상기 인체 추적 모듈에서 추적하는 인체의 범죄 수행 여부를 예측하는 범죄 발생 예측 모듈, 및 상기 범죄 발생 예측 모듈의 범죄 발생 예측에 따라 상기 인체에 탐조등을 조사하는 탐조등 제어 모듈을 포함한다.

인체 감지 모듈은, 상기 카메라에서 획득된 영상을 차분하여 이동체를 감지하는 이동체 감지 모듈과, 상기 이동체 감지 모듈에서 감지된 이동체가 인체인지를 판단하는 인체 판단 모듈을 포함하고, 상기 인체 판단 모듈은, 상기 이동체 전체에서 하나의 경계로 전신을 설정하고, 해당 경계 내에서 직사각형과 정사각형으로 상반신과 하반신, 머리, 팔 및 다리에 개별적으로 경계를 설정하며, 상반신 경계는 하반신 경계과 접하며, 머리 경계와 팔 경계는 상반신 경계에 접하고, 다리 경계는 하반신에 접하며, 팔인 것으로 예측되는 팔 경계는 일측이 상반신 경계에 접하여 그 접점이 이동하지 않고, 타측은 자유롭게 이동하면 팔로 판단하며, 다리인 것으로 예측되는 다리 경계는 일측이 하반신 경계에 접하여 그 접점이 이동하지 않고, 타측은 자유롭게 이동하면 다리로 판단하며, 머리인 것으로 예측되는 머리 경계는 상반신의 특정 영역과 접하여 접점이 변하지 않으면 머리로 판단하며, 머리와 상반신, 하반신, 팔, 다리 중 적어도 둘 이상이 각각 머리와 상반신, 하반신, 팔, 다리 중 둘 이상에 해당되면 인체로 판단한다.

상기 범죄 발생 예측 모듈은, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 담을 특정하고, 인체의 팔 경계와 상반신 경계가 담의 상부 가장자리와 접하게 되면 해당 인체가 담을 넘는 행위를 하는 것으로 예측하고, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 차량을 특정하고, 해당 차량이 존재하는 영상에서 n 프레임 영상에서 n-a 프레임 영상을 차분하여 차량의 외형 변형 여부를 판단한 후, 인체가 차량에 접근하거나, 인체의 팔 경계에서 이동체가 차량 쪽으로 이동한 후 차량의 외형이 변형되었다면 해당 인체에 의해서 차량이 파손된 것으로 판단하며, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 둘 이상의 인체 경계가 탐지되고, 둘 이상의 인체 경계가 서로 접한 후 하나 이상의 인체 경계가 세로가 아닌 가로로 인식될 경우 타인에게 위해를 가하는 행위로 판단한다.

상기 탐조등 제어 모듈은 상기 인체를 추적하며 광을 조사하며, 상기 범죄 발생 예측 모듈에서 인체가 일정 시간 이상 범죄 발생이 예측되는 행위를 중단하지 않을 경우, 탐조등의 광량을 증가시키거나 경고 방송을 송출할 수 있다.

상기 탐조등 제어 모듈은 상기 인체가 이동하여 탐조등의 광 조사 범위를 이탈할 경우, 인접한 인체 감시 모듈에 인체의 이동 정보를 전송하여, 인접한 인체 감시 모듈이 인체에 탐조등을 연계하여 조사할 수 있도록 한다.

본 발명은 360도로 회전하며 틸트되는 카메라를 구비하여 전방향에 대해서 화재와 범죄를 감시할 수 있으며, 감시 추적 모듈을 모듈화하여 기능의 업그레이드와 유지 및 보수가 용이하다.

또한, 본 발명은 차분 영상으로 연기와 불꽃 등을 감지하여 화재의 발생을 정확하게 판단할 수 있다.

또한, 본 발명은 조도 센서를 구비하고 조도 센서에서 획득된 조도를 임계값으로 고정 이진화를 수행하여 영상에서 하늘 영역을 특정하고, 하늘 영역에서 구름 영역을 삭제한 후 연기를 감지하여 연기를 더욱 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 본 발명은 풍속계 또는 기상 정보에서 풍속 정보를 획득하고 이를 기반으로 차분 영상 사이의 프레임 간격을 유동적으로 설정하여 바람의 세기에 관계없이 연기 등을 감지하여 화재의 발생을 정확하게 판단할 수 있다.

또한, 본 발명은 화재 발생 위치와 예상되는 진행 경로를 예측하고 이를 지도에 표시하여 제공함으로써 화재 진화를 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 화재 발생 조건에 따라 코드를 부여하고 상황을 전파하여 관리자가 화재 발생 상황을 쉽게 판단할 수 있다.

또한, 본 발명은 범죄 감시 및 추적 시 영상에서 인체를 감지하고 해당 인체를 추적한 후 인체가 범죄를 행할 것으로 예측되면 탐조등이 인체를 추적하도록 광을 조사하여 범죄 예방 효과를 증가시킬 수 있다.

또한, 인체가 범죄를 행할 것으로 예측되는 행동을 중지하지 않을 경우, 탐조등의 광량을 증가시고 경고 방송을 하여 범죄 예방 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.

더욱이, 본 발명은 근접한 감시 추적 모듈을 네트워크로 연계하여 탐지된 인체를 근접한 감시 추적 모듈끼리 연계하여 추적하고, 범죄를 행할 것으로 예측되면 탐조등을 비추되, 근접한 감시 추적 모듈간에 탐조등을 연계하여 비춤으로써 탐조등으로 범죄 가능성이 있는 인체를 추적하여 범죄 예방 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명은 영상에서 인체 탐지 시 차분 영상을 이용하되, 인체의 각 부위별로 특징을 고려하여 별도로 경계를 설정함으로써, 인체의 범죄 행동 여부를 쉽게 판별할 수 있으며, 인체의 일부분만 탐지되거나 직립 보행중이 아니더라도 쉽게 인체를 판별하고 범죄 행뎡 여부를 판별할 수 있으며 추적할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 개략 사시도.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 감시 추적 모듈을 설명하기 위한 개략 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 화재 감시 모듈 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 인체 감시 모듈 블록도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 개략 사시도이다.

본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 360도 회전이 가능한 카메라(100)와, 카메라(100)에 장착되는 감시 추적 모듈(200)을 포함한다.

카메라(100)는 영상을 획득하여 획득된 영상을 기반으로 범죄 또는 화재를 감시한다. 본 발명에서 카메라(100)는 기본적으로 일반적인 가시광 카메라(100)를 예시하며, 야간에도 범죄 또는 화재를 감시하기 위해서 적외선 카메라(100)를 추가적으로 구비할 수 있다. 또한, 카메라(100)는 모든 방향에 대해서 범죄 또는 화재를 감시해야 하므로 360도 회전이 가능해야 한다. 따라서, 카메라(100)는 가시광 카메라(100)와 적외선 카메라(100) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 카메라 모듈(110)과, 카메라 모듈(110)을 수납하는 하우징(120), 하우징(120)에 장착되며 하우징(120)을 360도 회전시켜 하우징(120) 내에 수납된 카메라 모듈(110)이 좌우로 360도 회전하도록 하며 상하로 틸트될 수 있도록 하는 회전/틸트 모듈(130), 회전/틸트 모듈(130)을 지반 등 카메라 모듈(110)을 설치하는 지역으로부터 지지하는 지지부(140)를 포함한다. 여기서, 회전/틸트 모듈(130)은 좌 또는 우로 일정한 속도로 360도 회전하며 카메라 모듈(110)이 전방향에 대해서 영상을 획득할 수 있도록 하며, 보다 넓은 지역을 감시하기 위해서 카메라 모듈(110)에는 광각 렌즈가 부착될 수 있다. 또한, 필요시 회전/틸트 모듈(130)은 원격 관리자의 제어에 의해서 수동으로 회전 또는 틸트되도록 하여 원격 관리자가 보고자 하는 지역을 볼 수 있도록 한다. 또한, 이를 위해서, 본 발명은 원격 관리자가 제어하는 원격 제어부가 구비될 수 있으며, 카메라(100)에서 획득되는 영상은 원격 제어부로 전송된다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 감시 추적 모듈을 설명하기 위한 개략 사시도이다.

감시 추적 모듈(200)은 카메라(100)에 장착되어 카메라(100)로부터 획득되는 영상을 기반으로 범죄와 화재를 감시하고 추적한다. 본 발명에서 감시 추적 모듈(200)은 하우징(120) 내에서 카메라 모듈(110)에 접속되어 함께 구비되는 것이 기본이다. 하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(110)이 수납된 하우징(120)은 지지부(140)의 상부에 구비되고, 지면과 근접한 지지부(140)의 하부에 감시 추적 모듈(200)이 구비될 수도 있다. 이 경우, 감시 추적 모듈(200)이 높은 위치에 설치되는 카메라 모듈(110)과 함께 구비된 것이 아니라, 카메라 모듈(110)과 접속되되 카메라 모듈(110)과는 별도로 지면에 근접한 영역에 구비되므로 감시 추적 모듈(200)의 업그레이드를 포함한 유지 및 보수가 용이하다. 이때, 감시 추적 모듈(200)은 도 3에 도시된 바와 같이, 모듈화 되어 배전반 내에서 슬롯에 장착되거나 케이블에 의해 카메라 모듈(110)과 접속되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 감시 추적 모듈(200)은 기존의 CCTV에 업그레이드 키트로 추가될 수도 있다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 기존의 CCTV 케이블이 연장된 배전반 내에서 모듈화된 감시 추적 모듈(200)을 장착할 수 있다. 물론, 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(120)에 감시 추적 모듈(200)을 장착하고 CCTV 케이블을 입력할 수도 있다. 이러한 경우, 최종 출력은 감시 추적 모듈(200)을 통해 출력된다. 이러한 감시 추적 모듈(200)은 산불을 감시하고 추적하는 화재 감시 모듈(210)과, 인체 감시 모듈(220)을 포함한다. 또한, 본 발명은 무선으로 감시 추적 모듈(200)을 업그레이드 할 수도 있다. 이 경우, 감시 추적 모듈에는 무선 통신이 가능한 통신 모듈과, 감시 추적 모듈(200)에 내장된 프로그램(210, 220)을 업그레이드하는 업그레이드 모듈이 구비되어야 한다. 또한, 여기서, 프로그램의 업그레이드는 관리자가 수동으로 통신 모듈을 통해 수행하거나, 업그레이드 모듈이 주기적으로 서버와 통신하여 프로그램의 버전을 확인한 후 서버에 저장된 프로그램의 버전이 감시 추적 모듈(200)에 내장된 프로그램보다 높다면 이를 자동으로 내려받아 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 화재 감시 모듈 블록도이다.

화재 감시 모듈(210)은 산불의 발생을 감시하고 추적한다. 이를 위해서, 화재 감시 모듈(210)은 도 5에 도시된 바와 같이, 카메라(100)에서 획득된 영상에서 연기를 감지하는 연기 감지 모듈(211)과, 온도 감지 모듈(212), 불꽃 감지 모듈(213), 연소생성물 감지 모듈(214), 화재 발생 판단 모듈(215) 및 경고 발생 모듈(216)을 포함한다.

연기 감지 모듈(211)은 산불 발생 시 생성되는 연기를 감지한다. 산불에 의한 연기는 일반적으로 밝기가 상이한 회색계열(검정색 포함)이며, 연기를 구성하는 미립자의 크기는 1㎛ 이하로 매우 가벼워 상승하는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연기 감지 모듈(211)은 연기의 색상과 방향으로 연기를 감지하며, 이를 위해서, 연기 감지 모듈(211)은 연기 색상 판단 모듈(211a)과 연기 방향 판단 모듈(211b)을 포함한다.

연기 색상 판단 모듈(211a)은 카메라(100)에서 획득된 영상에서 밝기가 상이한 회색계열을 연기로 판별한다. 이를 위해서, 연기 색상 판단 모듈(211a)은 카메라(100)에서 획득된 영상에서 각각의 픽셀 RGB값을 획득하며, RGB값이 모두 회색계열이되 밝기가 동일하거나 상이한 픽셀을 연기로 판단한다.

연기 방향 판단 모듈(211b)은 연기의 이동 방향을 판단한다. 본 발명은 연기의 색상 뿐만 아니라 이동 방향까지 산불에 의한 연기를 판단하는 기준에 포함함에 따라, 산불에 의한 연기와 구름을 구별할 수 있다. 즉, 구름의 경우 상승하는 것이 아니라 측면으로 이동하며, 일반적으로 카메라(100)에서 획득된 영상에서는 거의 정지된 상태로 보인다. 따라서, 본 발명은 밝기가 상이한 회색계열 중 상승하는 회색계열을 산불에 의한 연기로 판별함으로써, 구름과 연기의 색상이 거의 동일하더라도 산불에 의한 연기와 구름을 구별할 수 있다.

온도 감지 모듈(212)은 카메라(100)에서 획득된 영상에서 온도를 감지한다. 이를 위해서, 온도 감지 모듈(212)은 적외선 카메라(100)에서 획득된 영상에서 온도에 따라 서로 상이한 색상을 입히는 색상 추가 모듈을 포함한다. 여기서, 전술된 카메라 모듈(110)이 적외선 카메라(100)를 포함하지 않고 가시광 카메라(100)만을 포함할 경우, 온도 감지 모듈(212)에 적외선 카메라(100)가 구비되어야 한다.

연기 감지 모듈(211)에서 연기가 감지되었을 경우, 감지된 연기 하단의 온도를 감지하는 것이 바람직하다. 일반적으로 산불이 발생되고 나서 온도가 상승되므로 온도 감지 모듈(212)에서 고온이 감지된다는 것은 이미 연기 하단에는 화재의 규모가 어느정도 커졌다는 것을 의미한다. 따라서, 연기 하단은 고온 상태이므로 연기가 발생했을 경우, 온도 감지 모듈(212)은 발생된 연기의 하단에서 우선적으로 온도를 측정한다.

불꽃 감지 모듈(213)은 카메라(100)에서 획득된 영상에서 불꽃을 감지한다. 카메라(100)에서 획득된 영상에서 불꽃은 일정 휘도 이상이며, 픽셀 내 RGB값이 R>G>B의 관계를 가진다. 따라서, 불꽃 감지 모듈(213)은 획득된 영상에서 일정 휘도 이상의 픽셀이 R>G>B의 관계를 가질 경우, 불꽃으로 판단한다. 물론, 하나의 픽셀이 일정 휘도 이상이며 R>G>B의 관계를 가질 경우, 불꽃이 아닌 조명일 수도 있으므로, 일정 개수 이상의 픽셀이 일정 휘도 이상이며 R>G>B의 관계를 가질 때 불꽃으로 판단하는 것이 바람직하다. 여기서, 픽셀의 일정 개수는 카메라의 초점거리에 따라 달라질 수 있으며, 이 경우, 픽셀의 일정 개수는 초점거리와 비례하는 것이 바람직하다. 물론, 본 발명은 온도 감지 모듈(212)에 적외선 카메라(100)가 구비되므로, 이를 이용하여 불꽃을 감지할 수도 있다. 또한, 본 발명은 적외선 뿐만 아니라, 자외선을 이용하거나 적외선과 자외선을 모두 이용하여 불꽃을 감지할 수도 있다. 한편, 불꽃 감지 모듈(213) 역시, 연기 감지모듈에서 연기가 감지되었을 경우, 감지된 연기 하단에서 불꽃을 감지하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 카메라(100)에서 실시간으로 획득되는 영상에서 연기와 온도 및 불꽃을 감지하는 것을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 카메라(100)에서 이전에 획득된 영상과 현재 실시간으로 획득되는 영상을 비교하여 연기와 온도 및 불꽃을 감지할 수도 있다. 또한, 이를 위해서, 본 발명은 영상 비교 모듈(217)을 더 포함할 수 있다.

영상 비교 모듈(217)은 카메라(100)에서 획득된 영상을 영상 저장 모듈에 저장하고, 영상 저장 모듈에 저장된 저장 영상 이후에 실시간으로 획득되는 실시간 영상을 영상 저장 모듈에 저장된 저장 영상과 비교하여 연기와, 온도의 변화 및 불꽃을 감지한다. 이를 위해서, 영상 비교 모듈(217)은 영상 차분 모듈(217a)과, 하늘 영역 특정 모듈(217b), 구름 영역 특정 모듈(217c), 연기 영역 특정 모듈(217d), 불꽃 영역 특정 모듈(217e) 및 온도 변화 감지 모듈(217f)을 포함한다.

영상 차분 모듈(217a)은 카메라(100)에서 획득되는 현재의 실시간 영상 프레임을 n 프레임이라 정의할 때, n-a 프레임의 영상과, n 프레임의 영상을 비교한다. 이때, 영상의 비교는 n 프레임 영상에서 n-a 프레임 영상을 차분하여 수행할 수 있다. 차분된 영상은 n-a 프레임에서 n 프레임으로 시간이 흐르는 동안 영상에서 변화된 영역만이 남겨지고 나머지 영역은 비워지게 된다.

하늘 영역 특정 모듈(217b)은 영상 차분 모듈(217a)에서 차분된 영상에서 구름을 판단하고 삭제하기 위해서 하늘 영역을 특정한다. 여기서, 하늘 영역의 특정은 n-a 프레임의 영상에 고정 이진화를 수행하여 주어진 임계값(threshold)보다 밝은 픽셀들은 모두 흰색으로 처리하고 주어진 임계값보다 어두운 픽셀들은 모두 검은색으로 변환하여 수행할 수 있다. 이에 따라, n-a 프레임의 영상에서 하늘은 흰색으로 처리되며, 나무 등이 존재하는 하늘 아래 영역은 모두 검은색으로 처리된다. 여기서, 임계값은 조도 센서를 통해 획득되는 조도값을 기준으로 할 수 있으며, 이를 위해서, 본 발명의 감시 추적 모듈(200)은 조도 센서를 더 포함할 수 있다.

구름 영역 특정 모듈(217c)은 획득된 영상에서 하늘 영역이 특정되면, 특정된 하늘 영역에서 구름을 정의하고 삭제한다. 이는 구름이 삭제된 하늘 영역에서만 연기를 감지하는 것이 효과적이기 때문이다. 물론, 이를 위해서는 영상에서 특정된 하늘 영역에서 구름과 연기를 판단할 수 있어야 하며, 본 발명은 구름과 연기의 기본적인 움직임 특성을 이용하여 구름과 연기를 구분한다. 즉, 구름은 거의 일정한 느린 속도로 측면으로 이동하며, 산불 발생에 따른 연기는 구름보다 빠른 속도로 상부로 이동한다. 또한, 바람의 영향을 받더라도, 연기는 대각선 방향으로 상승 방향만이 변경될 뿐 상부로 상승하게 된다. 또한, 산불에 의한 연기는 형상이 구름보다 급격하게 변형된다. 따라서, 본 발명은 시간의 흐름에 따라 차분된 다수의 차분 영상의 특정된 하늘 영역에서 일정한 느린 속도로 측면으로 이동하며 픽셀의 RGB값이 오차 범위 내에서 R≒G≒B인 픽셀이고, 구름의 형상처럼 서로 연속되도록 연결된 픽셀은 구름으로 정의하고 이를 삭제한다. 여기서, 삭제한다는 것은 특정된 하늘 영역에서 구름이 인식되지 않도록 연기를 제외한 구름 영역과 하늘 배경을 포함하는 하늘 영역을 모두 동일한 색상으로 처리함을 의미한다. 즉, 이전 구름 영상, 정확하게는 n-a 프레임 이미지와 현재 실시간으로 획득되는 n 프레임 이미지를 비교하여 구름으로 판정된 영역의 이동을 추적하여 실시간으로 획득되는 영상에서 구름 영역을 더욱 정확하게 판단하고 구름 영역을 삭제한다.

연기 영역 특정 모듈(217d)은 시간의 흐름에 따라 차분된 다수의 차분 영상에서 구름으로 정의된 영역보다 이동 속도가 빠르고, 상부로 이동하며 픽셀의 RGB값이 오차 범위 내에서 R≒G≒B인 픽셀은 산불에 의한 연기로 정의한다. 여기서, 연기 영역과, 전술된 구름 영역 특정 모듈(217c)에서 특정된 구름 영역의 픽셀 RGB값은 오차 범위 내에서 모두 R≒G≒B이나, 연기 영역 픽셀의 RGB값과 구름 영역 픽셀의 RGB값은 서로 상이하다. 연기 영역 특정 모듈(217d)은 연기 영역이 감지되면 시간의 흐름에 따라 차분된 다수의 차분 영상에서 연기로 정의된 픽셀 그룹 추적하여 연기 발생 지점 정보와, 연기의 방향 정보를 획득한다.

불꽃 영역 특정 모듈(217e)은 획득된 영상에서 지상 영역을 특정하고 특정된 지상 영역에서 불꽃 영역을 특정한다. 이를 위해서, 불꽃 영역 특정 모듈(217e)은 차분 영상에서 전술된 불꽃 감지 모듈(213)과 동일한 방법으로 불꽃 영역을 특정한다.

온도 변화 감지 모듈(217f)은 n 프레임 영상에서 n-a 프레임 영상을 차분하고, 차분 영상에서 전술된 온도 감지 모듈(212)과 같이 온도의 변화를 감지한다.

전술된 영상 차분 모듈(217a)에서 a는 자연수이나, 바람의 세기에 따라 달라지는 것이 효과적이다. 즉, 화재에 의한 연기는 바람의 세기에 따라 그 속도가 달라지며, 영상의 차분 프레임 간격 역시 바람의 세기에 따라 달라지도록 한다. 이때, 바람의 세기가 강해질수록 연기의 이동 속도 역시 빨라지므로 a와 바람의 세기는 비례관계이다. 또한, 본 발명은 바람의 세기 정보, 즉, 풍속 정보를 획득하기 위해서, 풍속계를 추가적으로 구비하거나, 기상 정보 획득 모듈(218)을 구비하여 기상 정보를 획득하여야 한다.

기상 정보 획득 모듈(218)은 기상청으로부터 기상 정보를 획득하며, 획득하는 기상 정보는 기온과 습도, 풍속, 풍향 등 산불 발생과 관련이 있는 정보를 포함한다. 또한, 이는 예를 들어, 기상청에서 제공하는 KLAPS의 여러 기상요소 중 기온과 습도, 풍속, 풍향 등에 해당되는 폴더를 수집함으로써 수행할 수 있다. 기상 정보가 저장된 KLAPS의 폴더는 아스키(ASCII) 형태의 파일들로 이루어져 있으며, 기상 정보 획득 모듈(218)은 해당 파일을 이용하여 필요한 기상 정보를 획득할 수 있다. 또한, 기상 정보 획득 모듈(218)에서 획득된 기상 정보와, 영상에서 획득된 연기의 방향으로 화재의 경로를 예측할 수 있으며, 이는 화재 경로 예측 모듈(219)에 의해 수행된다.

화재 경로 예측 모듈(219)은 기상 정보 중 산불의 이동 방향에 영향을 주는 풍속과 풍향, 풍속과 풍향에 영향을 받으며 산불의 이동 방향과 유사한 방향인 연기 방향을 기반으로 산불의 이동 경로를 예측한다. 또한, 화재 경로 예측 모듈(219)은 예측된 산불의 이동 경로를 지도에 표시하여 제공할 수 있으며, 이를 위해서, 화재 경로 예측 모듈(219)은 감시 추적 모듈(200)의 위치 정보를 파악하고 산불이 발생한 산불 발생 지역 정보와 예측된 산불의 이동 경로를 좌표로 획득하여 지도에 표시하는 GPS(Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다.

연소생성물 감지 모듈(214)은 화재로 인해 발생되는 연소생성물을 감지한다. 일반적으로 연소생성물은 이산화탄소와 일산화탄소, 이산화황 등이 있으며, 본 발명은 이산화탄소와 일산화탄소를 감지하여 화재 발생 여부를 판단할 수 있도록 한다. 또한, 이를 위해서, 연소생성물 감지 모듈(214)은 이산화탄소 감지 모듈과 일산화탄소 감지 모듈을 포함한다. 이와 같이 연소생성물 감지 모듈(214)을 구비하면, 근접한 거리에서 발생한 화재를 감지하는데 효과적이다.

화재 발생 판단 모듈(215)은 연기 감지 모듈(211), 온도 감지 모듈(212), 불꽃 감지 모듈(213), 연소생성물 감지 모듈(214), 또는 영상 비교 모듈(217)에서 연기를 감지하거나 기준 온도 이상을 감지하거나 불꽃, 연소생성물 중 적어도 어느 하나를 감지할 경우 화재가 발생한 것으로 판단한다. 여기서, 연기의 경우 화재가 발생했을 가능성이 가장 높고, 불꽃, 기준 온도 이상 및 연소생성물 순으로 화재 발생 가능성이 높다. 따라서, 화재 발생 판단 모듈(215)은 연기가 감지되었을 경우, 즉시 원격 제어부나 소방서, 관리자(정확하게는 관리자가 소유한 스마트폰 등의 단말기)에 화재 발생 상황을 전파한다. 이는 영상, 문자 등을 이용할 수 있으며, 이를 위해서, 본 발명은 감시 추적 모듈(200)이 통신이 가능하도록 설계한다. 이는, 감시 추적 모듈(200)이 적어도 하나 이사으이 광대역 통신망을 이용하는 것을 의미하며, 광대역 통신망은 3G망 4G(LTE)망, 5G망 및 와이브로 등을 포함한다.

물론, 전술된 4가지 조건이 조합될수록 화재 발생 가능성이 높아지며, 연기와 함께 불꽃 및 온도 변화가 감지된 경우 연기만 감지된 경우보다 화재 발생 가능성이 높다. 이에 따라, 화재 발생 판단 모듈(215)은 각각의 상황에 코드를 부여하고 해당 코드와 함께 화재 발생 상황을 전파한다. 즉, 화재 발생 판단 모듈(215)은 연기가 감지되었을 경우를 코드1, 불꽃이 감지된 경우를 코드2, 기준 이상의 온도가 감지된 경우를 코드3, 연소생성물이 감지된 경우를 코드4로 두고, 각각의 상황에 따라 코드를 조합하여 상황을 전파한다. 예를 들어, 연기와 불꽃이 함께 감지된 경우는 코드14이며, 연기와 기준 이상의 온도가 감지된 경우는 코드 13이다. 본 발명은 이와 같이 코드를 부여하여 화재 발생 가능성의 높고 낮음을 관리자가 쉽게 판단할 수 있도록 한다. 물론, 코드를 부여하지 않고 직관적으로 연기, 불꽃, 온도, 연소생성물이라는 단어를 사용하거나 이들을 조합하여 상황을 전파할 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템의 인체 감시 모듈 블록도이다.

인체 감시 모듈(220)은 영상에서 인체, 즉, 사람을 감시하고 추적한다. 이를 위해서, 인체 감시 모듈(220)은 도 6에 도시된 바와 같이, 카메라(100)에서 획득된 영상에서 인체를 감지하는 인체 감지 모듈(221)과, 감지된 인체를 추적하는 인체 추적 모듈(222), 범죄 발생 예측 모듈(223), 인체 추적 모듈(222)에서 추적하는 인체가 범죄를 발생시킬 것으로 예측되면, 해당 인체를 탐조등이 추적하도록 하는 탐조등(searchlight) 제어 모듈을 포함한다.

인체 감지 모듈(221)은 카메라(100)에서 획득된 영상에서 인체를 감지하며, 인체를 감지하기 위해서, 인체 감지 모듈(221)은 움직이는 물체를 감지하는 이동체 감지 모듈(221a)과, 이동체 감지 모듈(221a)에서 감지된 물체가 인체인지를 판단하는 인체 판단 모듈(221b)을 포함한다.

이동체 감지 모듈(221a)은 카메라(100)에서 획득된 영상을 차분하여 이동체를 감지한다. 이를 위해서, 이동체 감지 모듈(221a)은 전술된 화재 감시 모듈(210)과 같이 영상 차분 모듈(217a)을 구비하며 영상에서 이동체를 감지할 수 있다.

인체 판단 모듈(221b)은 이동체 감지 모듈(221a)이 이동체를 감지하면, 감지된 이동체에서 경계를 설정하고, 해당 경계에서 전신과, 상반신, 하반신, 머리, 팔, 다리를 개별적으로 검출한 후 그 결과를 종합하여 최종적으로 인체인지 판단한다. 즉, 이동체 전체에서 하나의 경계로 전신을 설정하고, 해당 경계 내에서 직사각형과 정사각형으로 상반신과 하반신, 머리, 팔 및 다리에 개별적으로 경계를 설정한다. 여기서, 판단된 인체가 직립 보행만을 하지 않고, 누워있거나, 앉아 있는 등의 자세를 취할 수 있으므로, 상반신 경계는 하반신 경계과 접해야하며, 머리 경계와 팔 경계는 상반신 경계에 접하고, 다리 경계는 하반신에 접해야 하는 것으로 정의한다. 또한, 팔인 것으로 예측되는 직사각형 경계는 일측이 상반신 경계에 접하여 그 접점이 이동하지 않아야 하며, 타측은 자유롭게 이동하면 해당 직사각형 경계는 팔로 판단한다. 다리인 것으로 예측되는 직사각형 경계 역시 일측이 하반신 경계에 접하여 그 접점이 이동하지 않아야 하며, 타측은 자유롭게 이동하면 해당 직사각형 경계는 다리로 판단한다. 또한, 머리 경계 역이 상반신의 특정 영역과 접하여 접점이 변하지 않으면 머리로 판단한다. 물론, 직립보행을 할 경우 이를 쉽게 판단할 수 있으나, 해당 인체가 앉아 있는 등의 자세를 취할 경우, 인식률이 낮아질 우려가 있다. 따라서, 본 발명은 팔과 다리를 2개의 경계로 나누어 판단한다. 즉, 제 1 팔 경계는 상반신 경계와 일측이 접하여 접점이 변하지 않고 타측은 자유로이 이동하며, 제 2 팔 경계는 일측이 제 1 팔 경계의 타측과 접하여 접점이 변하지 않고 타측은 자유로이 이동하면 팔로 판단한다. 또한, 제 1 다리 경계도 하반신 경계와 일측이 접하여 접점이 변하지 않고 타측은 하반신 경계로부터 자유로이 이동하며, 제 2 다리 경계의 일측은 제 1 다리 경계의 타측과 접하여 접점이 변하지 않고 타측은 제 2 다리 경계로부터 자유로이 이동하면 다리로 판단한다. 이와 같이, 팔과 다리를 관절을 경계로 2개의 경계를 적용하면, 탐지된 인체의 자세에 구애받지 않고 인체를 인식하고 추적할 수 있다. 물론, 머리 경계는 상반신 경계와 접하여 접점이 변하지 않으면 머리로 판단한다. 또한, 본 발명은 인체의 전신에만 경계를 설정하지 않고, 각 부위별로 경계를 따로 설정하여, 카메라(100)에서 획득된 영상에서 인체의 전신이 보이지 않더라도 인체를 인식할 수 있다. 즉, 본 발명은 머리와 상반신, 하반신, 팔, 다리 중 적어도 둘 이상이 각각 머리와 상반신, 하반신, 팔, 다리 중 둘 이상에 해당되면 인체로 판단한다.

인체 추적 모듈(222)은 인체 판단 모듈(221b)에서 판단된 이동체가 인체로 판단되고, 감지된 이동체가 인체일 경우 해당 인체의 움직임을 추적한다.

한편, 본 발명은 카메라(100)에서 획득되는 영상만으로 이동체를 인식하고 추적하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 카메라(100)에 다수개의 마이크로폰을 설치하고, 각각의 마이크로폰에서 획득되는 음향의 크기로 음원의 방향을 탐지한 후, 소리가 발생되는 지역으로 카메라(100)를 회전 및 틸트시켜 영상을 획득하여 이동체를 탐지하고 추적할 수도 있다. 일반적으로 이동체는 소리를 발생시키므로 음향과 영상을 함께 적용하여 이동체를 인식하고 추적할 경우, 인체를 포함하는 이동체의 인식과 추적 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 본 발명에서 마이크로폰이 설치될 경우, 음원 방향으로 카메라(100)를 회전 및 틸트시킨 후 탐조등을 음원 방향에 조사할 수도 있으며, 인체를 탐지한다면 카메라(100)로 추적하며 탐조등을 조사할 수 있다. 이 경우, 범죄를 저지르고자 하는 사람이 이동한 후 숨어 있을 경우 범죄 예방에 효과적일 수 있다.

범죄 발생 예측 모듈(223)은 인체 추적 모듈(222)에서 추적하는 인체의 움직임이 범죄와 연관이 있는지를 예측한다. 이는 예를 들어, 인체 추적 모듈(222)에서 추적하는 인체가 담을 넘는 행위를 하거나, 차량을 파손하는 행위, 타인에게 위해를 가하는 행위 등을 할 경우 범죄가 발생할 수 있거나 발생한 것으로 판단한다. 여기서, 인체가 담을 넘는 행위는 영상에서 담을 특정하고, 인체의 팔 경계와 상반신 경계가 담의 상부 가장자리와 접하게 되면 해당 인체가 담을 넘는 행위를 하는 것으로 예측한다. 또한, 차량을 파손하는 행위는 차량을 특정하고, 해당 차량이 존재하는 영상에서 n 프레임 영상에서 n-a 프레임 영상을 차분하여 차량의 외형 변형 여부를 판단한다. 여기서, 인체가 차량에 접근하거나, 인체의 팔 경계에서 이동체(여기서는 예를 들어 돌 등의 물질)가 차량 쪽으로 이동한 후 차량의 외형이 변형되었다면 해당 인체에 의해서 차량이 파손된 것으로 판단한다. 물론, 차량의 외형 변형 여부와 돌 등의 이동체만을 판단하여 차량의 파손 여부를 판단할 수도 있으며 차량의 외형 변형만을 인지할 수도 있다. 타인에게 위해를 가하는 행위는 둘 이상의 인체 경계가 탐지되고, 둘 이상의 인체 경계가 서로 접한 후 하나 이상의 인체 경계가 세로가 아닌 가로로 인식될 경우 타인에게 위해를 가하는 행위로 판단한다.

탐조등 제어 모듈(224)은 범죄 발생 예측 모듈(223)에서 범죄가 발생할 수 있는 것으로 예측되었거나 범죄가 발생한 것으로 예측된 지역(여기서, 해당 지역에는 인체가 존재함)에 탐조등이 조사되도록 한다. 또한, 탐조등 제어 모듈(224)은 범죄가 발생할 수 있는 것으로 예측되었거나 범죄가 발생한 것으로 예측된 지역의 인체의 이동 경로를 따라가며 탐조등을 조사한다. 이는, 하나의 탐조등에 의해서 수행되거나, 해당 인체가 상기 하나의 탐조등의 조사 범위를 넘어서 이동할 경우, 근접한 다른 탐조등과 연계하여 상기 해당 인체에 탐조등을 조사할 수 있다. 이를 위해서, 본 발명에서 근접한 인체 감시 모듈(220)들은 네트워크화되어 있으며, 일 인체 감시 모듈(220)에서 인식된 인체의 특징과 이동 경로는 해당 인체가 이동하는 방향에 위치한 타 인체 감시 모듈(220)에 전달된다. 여기서, 인체 감시 모듈(220)은 카메라(100)와 연결되어 전신주 등에 설치될 수 있으며, 이에 따라, 일 인체 감시 모듈(220)은 예를 들어, 일 전신주에 설치되고 타 인체 감시 모듈(220)은 일 전신주와 이격되되 근접한 타 전신주에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명은 탐지된 인체가 범죄 발생이 예측되는 행동을 일정 시간 이상 지속적으로 행한다면, 탐조등의 광량을 증가시켜 경고 효과를 더할 수 있다. 여기서, 상기 일정 시간은 관리자가 탐조등 제어 모듈(224)에서 직접 또는 원격으로 설정할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 범죄 발생이 예측되면 탐조등을 조사하되, 범죄 발생이 예측되는 행동을 그만두지 않을 경우 탐조등의 광량을 증가시켜 관리자가 해당 행위를 지켜보고 있다는 느낌을 주어 범죄 예방 효과를 극대화할 수 있다.

한편, 전술된 본 발명은 인체를 감시하고 추적하되, 범죄 발생 여부를 예측하여 탐조등을 조사하여 범죄를 예방하고자 하였다. 하지만, 본 발명은 탐조등에 의해서 뿐만 아니라, 경고방송 등을 함께 적용하여 범죄 예방 효과를 더욱 상승시킬 수도 있다.

또한, 전술된 본 발명에서 화재 감시 모듈(210)과 인체 감시 모듈(220)은 감시 추적 모듈(200)에 통합되거나, 별도로 각각이 감시 추적 모듈(200)이 될 수 있다. 하나의 감시 추적 모듈(200)에 화재 감시 모듈(210)과 인체 감시 모듈(220)이 통합되어 있을 경우, 하나의 감시 추적 모듈(200)로 화재 감시와 범죄 감시 및 추적을 동시에 할 수 있으며, 별도로 구비할 경우 화재나 범죄 감시 및 추적의 용도에 맞는 감시 추적 모듈(200)을 사용하면 되므로 비용을 절감할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 360도로 회전하며 틸트되는 카메라(100)를 구비하여 전방향에 대해서 화재와 범죄를 감시할 수 있으며, 감시 추적 모듈(200)을 모듈화하여 기능의 업그레이드와 유지 및 보수가 용이하다. 또한, 본 발명은 차분 영상으로 연기와 불꽃 등을 감지하여 화재의 발생을 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명은 조도 센서를 구비하고 조도 센서에서 획득된 조도를 임계값으로 고정 이진화를 수행하여 영상에서 하늘 영역을 특정하고, 하늘 영역에서 구름 영역을 삭제한 후 연기를 감지하여 연기를 더욱 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 본 발명은 풍속계 또는 기상 정보에서 풍속 정보를 획득하고 이를 기반으로 차분 영상 사이의 프레임 간격을 유동적으로 설정하여 바람의 세기에 관계없이 연기 등을 감지하여 화재의 발생을 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명은 화재 발생 위치와 예상되는 진행 경로를 예측하고 이를 지도에 표시하여 제공함으로써 화재 진화를 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 본 발명은 화재 발생 조건에 따라 코드를 부여하고 상황을 전파하여 관리자가 화재 발생 상황을 쉽게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명은 범죄 감시 및 추적 시 영상에서 인체를 감지하고 해당 인체를 추적한 후 인체가 범죄를 행할 것으로 예측되면 탐조등이 인체를 추적하도록 광을 조사하여 범죄 예방 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 인체가 범죄를 행할 것으로 예측되는 행동을 중지하지 않을 경우, 탐조등의 광량을 증가시고 경고 방송을 하여 범죄 예방 효과를 더욱 증가시킬 수 있다. 더욱이, 근접한 감시 추적 모듈(200)을 네트워크로 연계하여 탐지된 인체를 근접한 감시 추적 모듈(200)끼리 연계하여 추적하고, 범죄를 행할 것으로 예측되면 탐조등을 비추되, 근접한 감시 추적 모듈(200)간에 탐조등을 연계하여 비춤으로써 탐조등으로 범죄 가능성이 있는 인체를 추적하여 범죄 예방 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명은 영상에서 인체 탐지 시 차분 영상을 이용하되, 인체의 각 부위별로 특징을 고려하여 별도로 경계를 설정함으로써, 인체의 범죄 행동 여부를 쉽게 판별할 수 있으며, 인체의 일부분만 탐지되거나 직립 보행중이 아니더라도 쉽게 인체를 판별하고 범죄 행뎡 여부를 판별할 수 있으며 추적할 수 있다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 카메라 110: 카메라 모듈
120: 하우징 130: 회전/틸트 모듈
140: 지지부 200: 감시 추적 모듈
210: 화재 감시 모듈 211: 연기 감지 모듈
211a: 연기 색상 판단 모듈 211b: 연기 방향 판단 모듈
212: 온도 감지 모듈 213: 불꽃 감지 모듈
214: 연소생성물 감지 모듈 215: 화재 발생 판단 모듈
216: 경고 발생 모듈 217: 영상 비교 모듈
217a: 영상 차분 모듈 217b: 하늘 영역 특정 모듈
217c: 구름 영역 특정 모듈 217d: 연기 영역 특정 모듈
217e: 불꽃 영역 특정 모듈 217f: 온도 변화 감지 모듈
218: 기상 정보 획득 모듈 219: 화재 경로 예측 모듈
220: 인체 감시 모듈 221: 인체 감지 모듈
221a: 이동체 감지 모듈 221b: 인체 판단 모듈
222: 인체 추적 모듈 223: 범죄 발생 예측 모듈
224: 탐조등 제어 모듈

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360도 회전이 가능하며광각렌즈가부착된가시광카메라모듈, 또는 광각 렌즈가 부착된 가시광 카메라 모듈과 적외선 카메라 모듈을 포함하는 카메라와,
상기 카메라가 상부 영역에 설치되는 지지부,
상기 카메라가 설치된 지역의 풍속을 획득하는 풍속계 또는 기상 정보 획득 모듈,
상기 카메라가 설치된 지역의 조도를 측정하는 조도 센서,
상기 카메라에 설치된 다수개의 마이크로폰, 및
상기 지지부의 하부 영역에 탈착 가능하게 설치되어 상기 카메라와 케이블로 접속되며, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 연기를 감지하는 연기 감지 모듈과, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 불꽃을 감지하는 불꽃 감지 모듈, 상기 카메라에서 획득된 영상에서 기준 온도 이상인 지점을 감지하는 온도 감지 모듈, 화재 발생 시 생성되는 연소생성물을 감지하는 연소생성물 감지 모듈, 및 영상 비교 모듈을 가지는 감시추적모듈을 포함하며,
상기 연기 감지 모듈은 상기 카메라에서 획득된 영상에서 각각의 픽셀 RGB값을 획득하며, 획득된 RGB값이 모두 회색계열이되 밝기가 동일하거나 상이한 픽셀을 연기로 판단하는 연기 색상 판단 모듈과, 상기 연기 색상 판단 모듈에서 감지된 연기의 시간에 따른 움직임으로 연기의 방향을 판단하는 연기 방향 판단 모듈을 포함하고,
상기 온도 감지 모듈은 상기 적외선 카메라 모듈에서 획득된 영상에서 온도를 감지하되, 상기 연기 감지 모듈에서 감지된 연기의 하단에서 온도를 감지하며,
상기 불꽃 감지 모듈은 상기 카메라에서 획득된 영상에서 픽셀 내 RGB값이 R>G>B의 관계를 가지며 기준 휘도 이상일 경우 불꽃으로 판단하고,
상기 영상 비교 모듈은, 실시간으로 획득되는 n 프레임 영상에서, n 프레임 이전에 획득된 n-a 프레임을 차분하는 영상 차분 모듈과, 상기 n-a 프레임 영상에서 주어진 임계값보다 밝은 픽셀들은 모두 흰색으로 처리하고 상기 임계값보다 어두운 픽셀들은 모두 검은색으로 처리함으로써 하늘 영역을 흰색으로 처리되게 하여 특정하는 하늘 영역 특정 모듈, 상기 하늘 영역 특정 모듈에서 특정된 하늘 영역에서 일정한 속도로 측면으로 이동하며 픽셀의 RGB값이 오차 범위 내에서 R≒G≒B인 픽셀이고, 서로 연속되도록 연결된 픽셀을 구름으로 특정하고 삭제하는 구름 영역 특정 모듈, 상기 하늘 영역 특정 모듈에서 특정된 하늘 영역에서 상기 구름으로 특정된 영역보다 이동 속도가 빠르고, 상부로 이동하며 픽셀의 RGB값이 오차 범위 내에서 R≒G≒B인 픽셀을 화재에 의한 연기로 특정하는 연기 영역 특정 모듈, 상기 n-a 프레임 영상에서 주어진 임계값보다 밝은 픽셀들은 모두 흰색으로 처리하고 상기 임계값보다 어두운 픽셀들은 모두 검은색으로 처리함으로써 지상 영역을 검은색으로 처리되게 하여 지상 영역을 특정하고, 상기 지상 영역의 픽셀 내 RGB값이 R>G>B의 관계를 가지며 기준 휘도 이상일 경우 불꽃으로 판단하는 불꽃 영역 특정 모듈, 및 상기 영상 차분 모듈에서 차분된 영상에서 온도 변화를 감지하는 온도 변화 감지 모듈을 포함하고, 상기 구름 영역 특정 모듈에서 특정된 구름의 RGB값과 연기 영역 특정 모듈에서 특정된 연기의 RGB값은 서로 상이하고,
상기 감시 추적 모듈은 무선 통신이 가능한 통신 모듈과, 상기 통신 모듈을 통해 상기 감시 추적 모듈을 업그레이드하는 업그레이드 모듈을 포함하며,
상기 다수개의 마이크로폰에서 각각 획득되는 음향의 크기로 음원의 방향을 탐지한 후 소리가 발생되는 지역으로 카메라를 회전 및 틸트시켜 영상을 획득하고 이동체를 탐지하고 추적하고,
상기 임계값은 상기 조도 센서에서 측정된 조도값이며,
상기 a는 자연수이며, 상기 풍속계 또는 기상 정보 획득 모듈에서 획득된 풍속과 비례하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 풍속과 연기 방향을 기반으로 화재 경로를 예측하고, 예측된 화재 경로 및 화재 발생 지점을 지도에 표시하는 화재 경로 예측 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 연소생성물 감지 모듈은 일산화탄소 감지 모듈과 이산화탄소 감지 모듈을 포함하고, 상기 일산화탄소 감지 모듈과 이산화탄소 감지 모듈에서 감지되는 일산화탄소 및 이산화탄소가 기준보다 높을 경우 연소생성물이 감지된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 연기 감지 모듈과 온도 감지 모듈, 불꽃 감지 모듈, 연소생성물 감지 모듈, 또는 상기 영상 비교 모듈에서 연기를 감지하거나 기준 온도 이상을 감지하거나 불꽃, 연소생성물 중 적어도 어느 하나를 감지할 경우 화재가 발생한 것으로 판단하는 화재 발생 판단 모듈을 포함하고,
상기 화재 발생 판단 모듈은 화재가 발생한 것으로 판단되면 상기 카메라와 추적 감시 모듈을 제어하는 원격 제어부나 소방서, 관리자 단말기에 화재 발생 상황을 전파하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 화재 발생 판단 모듈은 연기가 감지되었을 경우와, 불꽃이 감지된 경우, 기준 이상의 온도가 감지된 경우 및 연소생성물이 감지된 경우에 따라 서로 상이한 코드를 부여하고, 상기 화재 발생 상황 전파 시 상기 코드를 단독으로 부여하거나 조합하여 부여하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 감시 추적 모듈은 인체 감시 모듈을 포함하며,
상기 인체 감시 모듈은,
상기 카메라에서 획득된 영상에서 인체를 감지하는 인체 감지 모듈과,
상기 인체 감지 모듈에서 감지된 인체를 상기 카메라에서 획득된 영상 내에서 추적하는 인체 추적 모듈,
상기 인체 추적 모듈에서 추적하는 인체의 범죄 수행 여부를 예측하는 범죄 발생 예측 모듈, 및
상기 범죄 발생 예측 모듈의 범죄 발생 예측에 따라 상기 인체에 탐조등을 조사하는 탐조등 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 16에 있어서,
인체 감지 모듈은,
상기 카메라에서 획득된 영상을 차분하여 이동체를 감지하는 이동체 감지 모듈과,
상기 이동체 감지 모듈에서 감지된 이동체가 인체인지를 판단하는 인체 판단 모듈을 포함하고,
상기 인체 판단 모듈은,
상기 이동체 전체에서 하나의 경계로 전신을 설정하고, 해당 경계 내에서 직사각형과 정사각형으로 상반신과 하반신, 머리, 팔 및 다리에 개별적으로 경계를 설정하며,
상반신 경계는 하반신 경계과 접하며, 머리 경계와 팔 경계는 상반신 경계에 접하고, 다리 경계는 하반신에 접하며,
팔인 것으로 예측되는 팔 경계는 일측이 상반신 경계에 접하여 그 접점이 이동하지 않고, 타측은 자유롭게 이동하면 팔로 판단하며,
다리인 것으로 예측되는 다리 경계는 일측이 하반신 경계에 접하여 그 접점이 이동하지 않고, 타측은 자유롭게 이동하면 다리로 판단하며,
머리인 것으로 예측되는 머리 경계는 상반신의 특정 영역과 접하여 접점이 변하지 않으면 머리로 판단하며,
머리와 상반신, 하반신, 팔, 다리 중 적어도 둘 이상이 각각 머리와 상반신, 하반신, 팔, 다리 중 둘 이상에 해당되면 인체로 판단하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 17에 있어서,
상기 범죄 발생 예측 모듈은,
상기 카메라에서 획득된 영상에서 담을 특정하고, 인체의 팔 경계와 상반신 경계가 담의 상부 가장자리와 접하게 되면 해당 인체가 담을 넘는 행위를 하는 것으로 예측하고,
상기 카메라에서 획득된 영상에서 차량을 특정하고, 해당 차량이 존재하는 영상에서 n 프레임 영상에서 n-a 프레임 영상을 차분하여 차량의 외형 변형 여부를 판단한 후, 인체가 차량에 접근하거나, 인체의 팔 경계에서 이동체가 차량 쪽으로 이동한 후 차량의 외형이 변형되었다면 해당 인체에 의해서 차량이 파손된 것으로 판단하며,
상기 카메라에서 획득된 영상에서 둘 이상의 인체 경계가 탐지되고, 둘 이상의 인체 경계가 서로 접한 후 하나 이상의 인체 경계가 세로가 아닌 가로로 인식될 경우 타인에게 위해를 가하는 행위로 판단하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 18에 있어서,
상기 탐조등 제어 모듈은 상기 인체를 추적하며 광을 조사하며,
상기 범죄 발생 예측 모듈에서 인체가 일정 시간 이상 범죄 발생이 예측되는 행위를 중단하지 않을 경우, 탐조등의 광량을 증가시키거나 경고 방송을 송출하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.
청구항 19에 있어서,
상기 탐조등 제어 모듈은 상기 인체가 이동하여 탐조등의 광 조사 범위를 이탈할 경우, 인접한 인체 감시 모듈에 인체의 이동 정보를 전송하여, 인접한 인체 감시 모듈이 인체에 탐조등을 연계하여 조사할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다기능 범죄·화재감시 추적 시스템.