KR101626540B1 - 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 및 그 침입 감지 방법 - Google Patents

스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 및 그 침입 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템은 감지 영역을 카메라로 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 센서와, 감지 영역에서 침입자의 침입 시 센서로부터 침입자와의 거리 위치를 측정하여 출력하는 거리 측정 센서와, 상기 영상 센서에서 출력한 영상 신호를 수신하여 영상 정보를 분석하는 영상 분석 모듈과, 상기 영상 분석 모듈에서 추출된 정보를 기초로 움직임 크기를 산출하는 움직임 크기 산출 모듈과, 상기 거리 측정 센서로부터 출력된 거리, 위치 정보로부터 거리 정보를 추출하는 거리 추출 모듈과, 상기 거리 추출 모듈로부터 다시 침입자 이동 거리 정보를 추출하는 이동 거리 추출 모듈과, 상기 움직임 크기 산출 모듈로부터 출력되는 움직임 크기 정보, 상기 거리정보 추출 모듈로부터 출력되는 거리 정보, 상기 이동거리 추출모듈로부터 출력되는 이동 거리 정보를 기초로 침입자의 감지 영역 침입 여부를 판단하는 침입 판단부 및 침입 판단부의 침임 판단 결과 정보를 표출하는 알람부로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 거리 측정 센서는 UWB(Ultra Wide Band) 센서에 의하여 구현될 수 있는 것이다.

Description

스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 및 그 침입 감지 방법{Intruder Detection system based on Smart Sensor and Method thereof}
본 발명은 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템에 관한 것이다. 일반적으로 보안 구역의 침입 감지 시스템은 다양하며 지능형 영상 센서를 이용하여 영상을 기초로 감지 구역의 침입자를 감지하거나 UWB 센서를 이용하여 펄스형 전자파의 송수신 특성을 분석하여 거리별 정보를 바탕으로 침입자의 침입 여부를 판단하는 것이다. 본 발명은 태양 광, 그림자, 야간 등과 같이 감지 구역의 환경 조건이 좋지 아니한 경우에도 침입자를 확실하게 감지하기 위한 것이다.
본 발명과 관련된 종래의 기술은 대한민국 등록특허 제10-1165058호(2012년 07월 12일 공고)에 개시되어 있는 것이다. 도 1은 상기 종래의 복합형 침입 감지 장치 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 복합형 침입 감지 장치는 침입 감지를 위한 복합 센서부(10), 개별 침입 판단부(20), 주변 환경 감지를 위한 환경 감지 센서부(30), 복합 침입 판단부(40)를 포함하여 구성된 것이다. 상기 복합 센서부(10)는 적어도 두 개의 센서를 포함하는데, 전파 센서(11)와 영상 감지 센서(12)를 포함하는 것이다. 상기에서 전파 센서(11)는 감시하고자 하는 감시 대상으로 RF(radio frequency) 신호를 발생하여 출력하고 RF 신호를 수신하여 해당하는 전기적인 신호를 출하는 것이고, 영상 감지 센서(12)는 영상을 촬영하고 촬영된 영상에 대한 데이터를 출력하며, 영상 카메라 등으로 이루어질 수 있는 것이다. 또한 복합 센서부(10)는 전파 센서(11)나 영상 감지 센서(12) 이외에도 침입 발생 여부를 감지하기 위한 다른 형태의 센서를 더 포함할 수 있는 것이다. 또한, 개별 침입 판단부(20)는 복합 센서부(10)에 사용되는 침입 감지를 위한 센서별로, 센서로부터 출력되는 신호를 토대로 침입 발생 여부를 판단하며 복합 센서부(10)가 전파 센서(11)와 영상 감지 센서(12)를 포함함에 따라, 개별 침입 판단부(20)가 전파 센서(11)로부터 출력되는 신호를 토대로 전파 감지에 따른 침입 발생 여부를 판단하는 제1 개별 침입 판단부(21)와, 영상 감지 센서(12)로부터 출력되는 신호를 토대로 촬영된 영상을 토대로 영상 감지에 따른 침입 발생 여부를 판단하는 제2 개별 침입 판단부(22)를 포함하는 것이다. 만약에 복합 센서부(10)가 전파 센서나 영상 감지 센서 이외에 다른 침입 발생 감지용 센서를 포함하는 경우에, 개별 침입 판단부(20)는 해당 센서로부터 제공되는 신호를 토대로 침입 발생을 감지하는 별도의 판단부를 더 포함하는 형태로 구성될 수 있는 것이다. 상기에서 제1 개별 침입 판단부(21)는 전파 센서(11)로부터 출력되는 신호를 토대로 침입 발생 여부를 판단하고 판단결과를 출력하는데, 판단 결과는 침입이 발생할 확률이 어느 정도인지를 나타내는 침입 감지 확률값을 포함한다. 이러한 침입 감지 확률값은 침입 감지 거리와 체적 비례를 토대로 산출될 수 있으며, 제2 개별 침입 판단부(22)는 영상 감지 센서(12)로부터 출력되는 신호 즉, 영상 신호를 토대로 침입 발생 여부를 판단하고 판단 결과를 출력하는데, 판단 결과는 침입이 발생할 확률이 어느 정도인지를 나타내는 침입 감지 확률값을 포함한다. 여기서 영상 신호를 토대로 침입 발생을 감지하는 다양한 지능형 알고리즘이 사용될 수 있고 침입 감지 확률값은 침입 감지 거리와 체적 비례를 토대로 산출될 수 있는 것이다. 또한, 환경 감지 센서부(30)는 감시하고자 하는 감시 대상의 환경을 측정하는 센서이며, 여기서는 감시 대상의 환경의 조도(또는 밝기)를 측정하는 센서가 사용되고 복합 침입 판단부(40)는 개별 침입 판단부(20)로부터 출력되는 개별적인 침입 발생 여부에 대한 판단 결과들을 통합적으로 처리하여 최종적으로 침입이 발생하였는지의 여부를 결정하는 것이다.
도 2는 종래 지능형 영상 센서의 구성도이다. 상기도 2에서 종래 지능형 영상 센서는 입력 영상에서 배경화면을 제거한 후 침입자의 움직임을 검출하는 것으로 침입자를 영상으로 확인할 수 있는 특징이 있으나 태양광, TV 영상 움직임, 거울 반사, 그림자, 유리창 밖 움직임, 형광등 on/off, 렌즈앞 벌레와 같은 감지 영역 환경인 경우 알람이 오보로 발생할 수 있는 것이다.
도 3은 종래 UWB 센서 구성도이다. 상기도 3에서 종래의 UWB 센서는 펄스 형 전파의 송수신 특성을 분석하여 거리별 정보를 바탕으로 침입자의 침입 여부를 판단하는 것으로 실내 다중 경로 페이딩 현상으로 알람 오보 가능성이 있으며 침입자를 시각적으로 확인할 수 없는 문제점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 복합형 침입 감지 장치는 침입 감지 확률을 기초로 판단하므로 감지 오류가 큰 문제점이 있는 것이다. 또한 상기와 같은 종래의 복합형 침입 감지 장치는 환경 조도에 따른 가중치를 부여함으로써 감지 오류를 줄이려고 한 것이나 상기 가중치의 적합도에 따라 감지 오류가 상존하는 문제점이 있는 것이고, 또한 침입자 감지의 최종판단 알고리즘이 복잡하여 시스템에 부담을 주는 문제점이 있는 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 움직임 크기의 존재 여부, 거리 및 이동 거리 존재 여부를 기초로 침입자의 감지를 판단함으로써 감지 오류를 줄이기 위한 것이고, 또한 침입자의 최종 판단을 간단한 방법으로 판단하기 위한 것이고 또한 다양한 외부 환경에서도 침입자의 침입 여부를 정확하게 판단하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템은 감지 영역을 카메라로 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 센서와, 감지 영역에서 침입자의 침입 시 센서로부터 침입자와의 거리, 위치를 측정하여 출력하는 거리 측정 센서와, 상기 영상 센서에서 출력한 영상 신호를 수신하여 영상 정보를 분석하는 영상 분석 모듈과, 상기 영상 분석 모듈에서 추출된 정보를 기초로 움직임 크기를 산출하는 움직임 크기 산출 모듈과, 상기 거리 측정 센서로부터 출력된 거리, 위치 정보로부터 거리 정보를 추출하는 거리 추출 모듈과, 상기 거리 추출 모듈로부터 다시 침입자 이동 거리 정보를 추출하는 이동 거리 추출 모듈과, 상기 움직임 크기 산출 모듈로부터 출력되는 움직임 크기 정보 유무, 상기 거리정보 추출 모듈로부터 출력되는 거리 정보 유무, 상기 이동거리 추출모듈로부터 출력되는 이동 거리 정보 유무를 기초로 침입자의 감지 영역 침입 여부를 판단하는 침입 판단부 및 침입 판단부의 침임 판단 결과 정보를 표출하는 알람부로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 거리 측정 센서는 UWB(Ultra Wide Band) 센서에 의하여 구현될 수도 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 및 그 침입 감지 방법은 침입자 침입 감지 오류를 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 및 그 침입 감지 방법은 침입자의 감지 영역 침입 여부를 간단히 판단할 수 있는 효과가 있으며 거울 반사, 태양 광, 그림자 또는 TV내 움직임과 같은 감지 오류를 생성하는 환경에서도 오류 없이 침입자의 감지 영역 침입을 판단할 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 종래의 복합형 침입 감지 장치 구성도,
도 2는 종래 지능형 영상 센서의 구성도
도 3은 종래 UWB 센서 구성도,
도 4는 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 구성도,
도 5는 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법 제1실시 예에 대한 제어 흐름도,
도 6은 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법 제2실시 예에 대한 제어 흐름도,
도 7은 본 발명에 적용되는 침입 판단 조건에 대한 예시이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 및 그 침입 감지 방법을 도 4 내지 도 7을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 시스템 구성도이다. 상기도 4에서 본 발명 스마트 센서 기반의 침임 감지 시스템은 감지 영역을 카메라로 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 센서(100)와, 감지 영역에서 침입자의 침입 시 센서로부터 침입자와의 거리별 정보를 측정하여 출력하는 거리 측정 센서(110)와, 상기 영상 센서에서 출력한 영상 신호를 수신하여 움직임의 크기, 차분 영상 및 배경 정보 등을 분석하는 영상 분석 모듈(120)과, 상기 영상 분석 모듈에서 추출된 정보를 기초로 움직임 크기를 산출하는 움직임 크기 산출 모듈(140)과, 상기 거리 측정 센서로부터 수신되는 정보를 분석하는 거리별 정보 분석 모듈(130)과, 상기 거리별 정보 분석 모듈(130)로부터 거리 정보 유무를 추출하는 거리 추출 모듈(150)과, 상기 거리 추출 모듈(150)로부터 다시 침입자 이동 거리 정보 유무를 추출하는 이동 거리 추출 모듈(170)과, 상기 움직임 크기 산출 모듈(140)로부터 출력되는 움직임 크기 정보 유무, 상기 거리 추출 모듈(150)로부터 출력되는 거리 정보 유무, 상기 이동거리 추출모듈(170)로부터 출력되는 이동 거리 정보 유무를 기초로 침입자의 감지 영역 침입 여부를 판단하는 침입 판단부(180) 및 침입 판단부의 침임 판단 결과 정보를 수신하여 전송하거나 표출하는 알람부(190)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 침입 판단부에서 침입 여부를 판단하는 방법은 움직임 크기 정보, 거리 정보 및 이동 거리 정보의 합산 값
Figure 112014057389821-pat00001
여기서
Ｗ 1 : '1' 움직임 크기 > 임계값, 그렇지 않으면 '0'
Ｗ 2: '1' 거리 ≠ NULL, 그렇지 않으면 '0'
Ｗ 3 : '1' 이동거리 ≠ NULL, 그렇지 않으면 '0'
이고 상기 합산값이 2 이상인 경우 침입자의 침입으로 판단하고 알람을 전송하는 것이다.
도 5는 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법 제1실시 예에 대한 제어 흐름도이다. 상기도 5에서 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법 제1실시 예는 침입자 감지 영역에 대하여 영상 센서가 촬영한 영상 정보에서 침입자의 움직임 크기 유무를 추출하는 단계(S11)와, 침입자 감지 영역에 대하여 거리 측정 센서가 측정한 침입자 거리별 정보에서 거리 정보 유무를 추출하는 단계(S12)와, 상기 거리 정보를 기초로 하여 감지영역에서의 침입자의 이동 거리 정보 유무를 추출하는 단계(S13)와, 상기 추출된 움직임의 크기 유무, 거리 정보 유무 및 이동 거리 정보 유무를 합하여 합산 값을 구하는 단계(S14)와, 상기 합산 값이 경보의 기초가 되는 임계값보다 같거나 큰지 비교하는 단계(S15)와, 상기 합산 값이 임계값보다 같거나 큰 경우 알람을 전송하는 단계(S16)로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다. 상기 합산 값과 경보의 기초가 되는 임계값을 비교하는 단계(S15)에서 합산 값이 임계값보다 작은 경우 단계 S11 단계부터 다시 시작하는 것을 특징으로 하는 것이다.
도 6은 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법 제2실시 예에 대한 제어 흐름도이다. 상기도 6에서 본 발명 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법 제2실시 예는 침입자 감지 영역에 대하여 영상 센서가 촬영한 영상 정보에서 침입자의 움직임 크기 유무를 추출하는 단계(S21)와, 상기 S21 단계와 동시에 침입자 감지 영역에 대하여 거리 측정 센서가 측정한 침입자 거리별 정보에서 거리 정보 유무를 추출하는 단계(S31)와, 상기 거리 정보를 기초로 하여 감지영역에서의 침입자의 이동 거리 정보 유무를 추출하는 단계(S32)와, 상기 추출된 움직임의 크기 유무, 거리 정보 유무 및 이동 거리 정보 유무를 합하여 합산 값을 구하는 단계(S41)와, 상기 합산 값이 경보의 기초가 되는 임계값보다 같거나 큰지 비교하는 단계(S42)와, 상기 합산 값이 임계값보다 같거나 큰 경우 알람을 전송하는 단계(S43)로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
도 7은 본 발명에 적용되는 침입 판단 조건에 대한 예시이다. 상기도 7에서 감지영역에 대한 침입자의 움직임 크기, 거리 및 이동 거리의 합산 값이 1인 경우에는 비침임으로 판단하고 2 이상인 경우에는 침입으로 판단하여 알람을 전송하는 것이다. 또한 상기도 6에서 태양광, 그림자, TV 영상, 거울 반사, 야간/연막, 헤드 라이트, 침입자가 감지 영역에 있는 경우에는 움직임의 크기를 1로 산정하고 페이딩의 경우 움직임의 크기를 0으로 산정하는 것이며, 침입자가 감지 영역에 있는 경우 거리를 1로 침입자 이동 시에는 이동 거리를 각각 1로 산정하며, 침입자가 감지 영역에 없는 경우에는 거리 및 이동 거리를 각각 0으로 산정하고 합산 값을 산정하는 것이다. 상기도 7과 같이 다양한 감지 영역의 오류를 일으키는 인자를 침입 파단 조건에 포함함으로써 감지 영역에서의 정확한 침입자 감지를 판단할 수 있는 것이다.
10 : 복합 센서부, 20 : 개별침입 판단부,
100 : 영상 센서, 110 : 거리 측정 센서,
120 : 영상 분석 모듈, 130 : 거리별 정보 분석모듈,
140 : 움직임 크기 추출 모듈, 150 : 거리 추출 모듈,
180 : 침입 판단부, 190 : 알람부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 침입자의 감지 영역 침입 여부를 감지하기 위한 스마트 센서 기반의 침임 감지 시스템에 있어서
    상기 스마트 센서 기반의 침임 감지 시스템은,
    감지 영역을 카메라로 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 센서(100)와;
    감지 영역에서 침입자의 침입 시 센서로부터 침입자와의 거리별 정보를 측정하여 출력하는 거리 측정 센서(110)와;
    상기 영상 센서에서 출력한 영상 신호를 수신하여 움직임의 크기, 차분 영상 및 배경 정보 등을 분석하는 영상 분석 모듈(120)과;
    상기 영상 분석 모듈에서 추출된 정보를 기초로 움직임 크기를 산출하는 움직임 크기 산출 모듈(140)과;
    상기 거리 측정 센서로부터 수신되는 정보를 분석하는 거리별 정보 분석 모듈(130)과;
    상기 거리별 정보 분석 모듈(130)로부터 거리 정보를 추출하는 거리 추출 모듈(150)과;
    상기 거리 추출 모듈(150)로부터 다시 침입자 이동 거리 정보를 추출하는 이동 거리 추출 모듈(170);
    및 상기 움직임 크기 산출 모듈(140)로부터 출력되는 움직임 크기 정보 유무, 상기 거리 추출 모듈(150)로부터 출력되는 거리 정보 유무, 상기 이동거리 추출모듈(170)로부터 출력되는 이동 거리 정보 유무를 기초로 침입자의 감지 영역 침입 여부를 판단하는 침입 판단부(180)로 구성된 것으로 상기 침입 판단부(180)는,
    식
    Figure 112016001432551-pat00010
    에 의하여 합산 값을 구하고 임계값과 비교하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 기반의 침임 감지 시스템.
    여기서 z는 움직임 크기 정보, 거리 정보 및 이동 거리 정보의 합산 값이고, Ｗ 1 : '1' 움직임 크기 > 임계값, 그렇지 않으면 '0', Ｗ 2: '1' 거리 ≠ NULL, 그렇지 않으면 '0', Ｗ 3 : '1' 이동거리 ≠ NULL, 그렇지 않으면 '0'임.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스마트 센서 기반의 침임 감지 시스템은,
    침입 판단부의 침입 결과 정보를 수신하고 알람을 전송하는 알람부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 센서 기반의 침임 감지 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 침입자 움직임의 크기 정보 유무는,
    태양광 또는 그림자 또는 TV 영상 또는 거울 반사 또는 헤드 라이트 또는 침입자가 감지 영역에 있는 경우에는 움직임의 크기를 1로 산정하고 페이딩의 경우 움직임의 크기를 0으로 산정하는 것이며,
    상기 거리 정보 및 이동 거리 정보 유무는,
    침입자가 감지 영역에 있는 경우 거리를 1로 하고, 침입자의 이동 시에는 이동 거리를 1로 산정하며 침입자가 감지 영역에 없는 경우에는 거리 및 이동 거리를 각각 0으로 산정하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 기반의 침임 감지 시스템.
  5. 삭제
  6. 감지 영역의 침입자 감지를 위한 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법에 있어서,
    상기 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법은,
    침입자 감지 영역에 대하여 영상 센서가 촬영한 영상 정보에서 침입자의 움직임 크기 정보 유무를 추출하는 단계(S11)와;
    침입자 감지 영역에 대하여 거리 측정 센서가 측정한 침입자 거리별 정보에서 거리 정보 유무를 추출하는 단계(S12)와;
    상기 거리 정보를 기초로 하여 감지영역에서의 침입자의 이동 거리 유무 정보를 추출하는 단계(S13)와;
    상기 추출된 움직임의 크기, 거리 정보 및 이동 거리 정보를 합하여 합산 값을 구하는 단계(S14)와;
    상기 합산 값이 경보의 기초가 되는 임계값보다 같거나 큰지 비교하는 단계(S15);
    및 상기 합산 값이 임계값보다 같거나 큰 경우 알람을 전송하는 단계(S16)로 이루어진 것으로 상기 S15는, 상기 합산 값이 임계값보다 작은 경우 단계 S11 단계부터 다시 시작하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 움직임의 크기는,
    태양광 또는 그림자 또는 TV 영상 또는 거울 반사 또는 헤드 라이트 또는 침입자 또는 페이딩일 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 태양광 또는 그림자 또는 TV 영상 또는 거울 반사 또는 헤드 라이트 또는 침입자가 감지 영역에서 감지되는 경우에는 움직임의 크기를 1로 산정하고 페이딩의 경우 움직임의 크기를 0으로 산정하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 기반의 침입 감지 방법.

  9. 삭제
  10. 삭제
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