KR101679318B1 - 객체 추적 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 객체 추적 시스템에 관한 것으로서, 셋 이상의 카메라가 연동되어 모듈화된 촬영수단; 상기 촬영수단과 네트워크로 연결되며, 각 카메라에서 촬영된 영상을 분석 및 저장하는 분석 서버; 및 상기 분석 서버와 네트워크로 연결되며, 상기 분석 서버에서 분석 및 저장된 정보를 수신하는 관제 서버; 를 포함하며, 상기 분석 서버는 촬영수단에 의해 촬영된 영상 내의 복수의 객체를 식별하고 식별된 각 객체에 대한 움직임 및 거리를 감지 및 측정하여 분석하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 복수의 카메라를 교차결합 방식으로 연동시켜 단위촬영세트를 마련함으로써, 카메라의 설치 갯수에 대응되는 단위촬영세트의 구성을 구현함과 동시 에 단위촬영세트를 구성하는 카메라 및 단위촬영세트 간의 핸드 오프 알고리즘이 적용된 프로그램을 기반으로 각 카메라를 제어하여 광범위적, 전방위적 범위의 객체에 대한 움직임을 감지, 인식하고 해당 객체에 대한 거리를 측정 및 예측할 수 있다.

Description

객체 추적 시스템{Object Tracking System}
본 발명은 객체 추적 시스템에 관한 것이다.
움직이는 사람과 같은 객체를 추적하는 기술은 지속으로 연구 개발되고 있다. 이러한 객체 추적 기술은 보안, 감시, 로봇과 같은 지능형 시스템 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 관련 종래기술로는, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0019008호(2012.03.06. 공개)가 있었다.
여기서, 종래기술은, 제1 객체 및 제2 객체가 포함된 입력 영상에서 배경 영상이 제거된 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역을 각각 검출하는 객체 검출부; 상기 검출된 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역을 프레임 단위로 입력받고, 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣의 움직임에 따라 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역이 서로 분리된 상태와 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역이 서로 겹쳐진 상태를 프레임 단위로 판단하는 겹침/분리 판단부; 및 상기 겹침/분리 판단부의 판단 결과에 따라 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역이 서로 겹쳐진 상태에서 서로 분리된 경우, 겹쳐지기 이전의 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역 각각에 포함된 색깔 정보, 크기 정보 및 형태 정보가 조합된 제1 특징 정보와, 겹쳐진 후 서로 분리된 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역 각각에 포함된 상기 색깔 정보, 상기 크기 정보 및 상기 형태 정보가 조합된 제2 특징 정보를 비교하여, 상기 제1 및 제2 객체의 실루엣 영역이 서로 겹쳐진 상태에서 서로 분리된 경우에도 상기 제1 및 제2 객체를 일관성 있게 추적하는 객체 추적부;를 포함하는 객체 추적 장치를 개시하고 있다.
그러나, 상기 종래기술은 객체를 검출, 판단, 추적하는 기술에 중점을 두고 있을 뿐, 객체를 검출하기 위한 기반 정보인 영상을 획득하는 부분, 특히 복수의 카메라가 연동된 상태에서 핸드오프가 적용되어 연속적인 객체 추적이 구현되는 부분에 대한 사상이 미비하다는 문제점이 있았다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은, 복수의 카메라를 교차결합 방식으로 연동시켜 단위촬영세트를 마련함으로써, 카메라의 설치 갯수에 대응되는 단위촬영세트의 구성을 구현함과 동시에 단위촬영세트를 구성하는 카메라 및 단위촬영세트 간의 핸드 오프 알고리즘이 적용된 프로그램을 기반으로 각 카메라를 제어하여 광범위적, 전방위적 범위의 객체에 대한 움직임을 감지, 인식하고 해당 객체에 대한 거리를 측정 및 예측할 수 있는 객체 추적 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 셋 이상의 카메라가 연동되어 모듈화된 촬영수단; 상기 촬영수단과 네트워크로 연결되며, 각 카메라에서 촬영된 영상을 분석 및 저장하는 분석 서버; 및 상기 분석 서버와 네트워크로 연결되며, 상기 분석 서버에서 분석 및 저장된 정보를 수신하는 관제 서버; 를 포함하며, 상기 분석 서버는 촬영수단에 의해 촬영된 영상 내의 복수의 객체를 식별하고 식별된 각 객체에 대한 움직임 및 거리를 감지 및 측정하여 분석하는 객체 추적 시스템에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 촬영수단은 각각의 카메라가 설치위치의 중심을 기준으로 360도 전방위에 대해 촬영각을 확보하는 셋 이상의 카메라가 모듈화된 형태로 마련되고, 단일의 카메라가 인접한 타 카메라와 단위촬영세트를 구성하여 교차결합된 스테레오 카메라로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 카메라가 n 개로 구성될 경우, 특정 카메라를 기준으로 가장 인접한 두 개의 타 카메라와 각각 개별적인 단위촬영세트로 교차 결합되어, n 개의 단위촬영세트를 구비하도록 마련될 수 있으며, 상기 n은 3 이상의 자연수이다.
또한, 상기 분석 서버는 특정 카메라에서 식별된 객체가 추적 범위를 이탈할 경우, 이탈 방향에 대해 연속적인 추적이 구현되도록 해당 카메라와 단위촬영세트를 구성한 타 카메라 중 이탈 방향에 대응되는 타 카메라에 핸드 오프된 객체 추적 제어 신호를 생성 및 해당 타 카메라에 전송하는 영상분석제어부를 더 포함한다.
아울러, 상기 영상분석제어부는 상기 촬영수단에서 특정 카메라의 촬영각 내에서 식별된 객체의 이동방향을 인지하고, 해당 카메라 단위촬영세트를 이루는 카메라 중, 객체의 이동방향과 대응되는 촬영각을 가지는 타 카메라로 해당 객체의 식별정보 및 추적정보를 전송하여 각 객체에 대한 연속적인 추적을 수행한다.
본 발명에 의해, 복수의 카메라를 교차결합 방식으로 연동시켜 단위촬영세트를 마련함으로써, 카메라의 설치 갯수에 대응되는 단위촬영세트의 구성을 구현함과 동시에 단위촬영세트를 구성하는 카메라 및 단위촬영세트 간의 핸드 오프 알고리즘이 적용된 프로그램을 기반으로 각 카메라를 제어하여 광범위적, 전방위적 범위의 객체에 대한 움직임을 감지, 인식하고 해당 객체에 대한 거리를 측정 및 예측할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 맹인 보행 보조기술, 동공추적 기반기술, 무인 운전기술의 고도화 기술에 적용 및 채택이 가능하다.
도 1 은 본 발명에 따른 객체 추적 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이며,
도 2 (a), (b), (c) 는 본 발명에 따른 객체 추적 시스템의 촬영수단의 카메라 갯수가 3, 4, 5 개로 구비되어 단위촬영세트를 구성한 것을 나타낸 개략도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 객체 추적 시스템의 카메라 간 핸드오프 과정을 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 객체 추적 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이며, 도 2 (a), (b), (c) 는 본 발명에 따른 객체 추적 시스템의 촬영수단의 카메라 갯수가 3, 4, 5 개로 구비되어 단위촬영세트를 구성한 것을 나타낸 개략도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 객체 추적 시스템의 카메라 간 핸드오프 과정을 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 객체 추적 시스템은, 셋 이상의 카메라(C1~Cn)가 연동되어 모듈화된 촬영수단(10); 상기 촬영수단(10)과 네트워크로 연결되며, 각 카메라(C)에서 촬영된 영상을 분석 및 저장하는 분석 서버(20); 및 상기 분석 서버(20)와 네트워크로 연결되며, 상기 분석 서버(20)에서 분석 및 저장된 정보를 수신하는 관제 서버(30); 를 포함하며, 상기 분석 서버(20)는 촬영수단(10)에 의해 촬영된 영상 내의 복수의 객체를 식별하고 식별된 각 객체에 대한 움직임 및 거리를 감지 및 측정하여 분석하도록 마련된다.
촬영수단(10)은 셋 이상의 카메라가 연동되어 모듈화된 상태로 마련되며, 설치 위치에 따라 테이블, 천정고정형, 스탠드 형태의 고정프레임에 촬영수단(10)가 설치되는 것으로 마련될 수 있다.
여기서, 촬영수단(10)은 360도 전방위에 대해 촬영각을 확보하는 셋 이상의 카메라를 포함하며, 단일의 카메라가 인접한 타 카메라와 단위촬영세트(S1~S5)를 구성하여 교차결합된 스테레오 카메라 형태로 마련될 수 있다.
또한, 상기 카메라(C)가 n 개로 구성될 경우, 특정 카메라를 기준으로 가장 인접한 두 개의 타 카메라와 단위촬영세트로 교차결합되어, n 개의 단위촬영세트를 구비하도록 마련된다.
분석 서버(20)는 촬영수단(10)으로부터 획득된 영상 정보를 분석하는 역할을 수행하며, 분석 서버(20)에서 수집된 정보는 객체 추적 알고리즘에 의해 영상 분석 및 분석 결과가 저장되고, 관제 서버(30)는 기 저장된 분석 정보를 요청하여 수신하거나 분석 서버(20)와 실시간적으로 연동되어 분석 서버(20)에서 분석되는 정보를 수신하여 실시간 관측을 수행하도록 마련될 수 있다.
여기서, 분석 서버(20)는 특정 카메라에서 식별된 객체가 추적 범위를 이탈할 경우, 이탈 방향에 대해 연속적인 추적이 구현되도록 해당 카메라와 단위촬영세트를 구성한 타 카메라 중 이탈 방향에 대응되는 타 카메라에 핸드 오프된 객체 추적 제어 신호를 생성 및 해당 타 카메라에 전송하는 영상분석제어부(22)를 더 포함한다.
이하 도 2 내지 도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 객체 추적 시스템의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 2 의 (a) 는 촬영수단(10)이 세 대의 카메라(C1, C2, C3)로 구성된 것을 나타내고 있으며, 도 2 의 (b)는 네 대의 카메라(C1, C2, C3, C4)로 구성된 것을, 도 2 의 (c)는 다섯 대의 카메라(C1, C2, C3, C4, C5)로 구성된 것을 나타내고 있다.
도 2 (a) 의 경우, 세 대의 카메라(C1, C2, C3)가 구비되고 있으며, 이 경우, 단위촬영세트는 S1(C1과 C2 간), S2(C1과 C3 간), S3(C2와 C3 간)으로 카메라 갯수와 대응되는 단위촬영세트 갯수를 구비한다. 마찬가지로 도 2 (b) 의 경우, 네 대의 카메라(C1, C2, C3, C4)가 구비되고 있으며, 이 경우, 단위촬영세트는 S1(C1과 C2 간), S2(C2과 C4 간), S3(C3와 C4 간), S4(C1과 C3 간)으로 카메라 갯수와 대응되는 단위촬영세트 갯수를 구비하며, 도 2 (c) 의 경우, 다섯 대의 카메라(C1, C2, C3, C4, C5)가 구비되고 있으며, 이 경우, 단위촬영세트는 S1(C1과 C2 간), S2(C2과 C3 간), S3(C3와 C4 간), S4(C4과 C5 간), S5(C1과 C5 간)으로 카메라 갯수와 대응되는 단위촬영세트 갯수를 구비한다. 즉, 본 발명의 촬영수단(10)은 카메라 갯수에 따른 다각형 형태의 촬영 범위를 구비하며, 이러한 촬영 범위에 따른 카메라 설치 갯수는 객체 추적 시스템의 설치 위치 및 범위 또는 요구 범위에 따라 증감될 수 있다. 또한, 각 카메라는 360도 전방위에 대해 촬영각을 확보하는 돔카메라(렌즈의 전, 후방, 상, 하방 변위가 가능)로 마련될 수 있으며, 각 카메라가 인접한 타 카메라와 단위촬영세트를 이루어 상호 교차 결합되는 형태가 구현되며, 이러한 교차 결합에 의해 카메라(C)가 n 개로 구성될 경우, 특정 카메라를 기준으로 가장 인접한 두 개의 타 카메라와 단위촬영세트로 결합되어, n 개의 단위촬영세트를 구비하도록 마련된다.
도 3 은, C1에서 식별 및 추적되는 객체(Object)가 이동함에 따른 단위촬영세트 내의 카메라 핸드 오프를 나타내고 있다. 구체적으로 C1에서 식별되어 추적하게된 객체가 C2의 설치방향으로 이동할 경우, C1의 객체의 이동방향을 인지하고 C1과 단위촬영세트를 이루는 카메라 중, 객체의 이동방향과 대응되는 위치에 설치된 타 카메라로 해당 객체의 식별정보 및 추적정보를 전송하여 C2 에서 객체의 추적을 연속적으로 수행하도록 핸드오프시킨다. 이어 C2 에서 객체가 C3 방향으로 이동할 경우, C2가 이루는 단위촬영세트의 카메라 중 객체의 이동 방향에 대응되는 C3로 핸드오프를 시킴으로써 연속적인 객체 추적을 구현하는 것이다. 여기서, 연속적인 객체 추적은 단일의 촬영수단(10) 내에서 단위촬영세트 간의 핸드 오프로 구현될 수 있으며, 복수의 촬영수단(10)이 설치될 경우, 촬영수단(10) 간의 핸드 오프 또한 구현될 수 있음은 물론이다. 이러한 카메라 간 또는 촬영수단(10) 간의 핸드 오프 동작은 분석 서버(20)가 포함하는 영상분석제어부(22)에 의해 이루어지며, 영상분석제어부(22)는 특정 카메라 또는 특정 촬영수단에서 식별된 객체가 추적 범위를 이탈할 경우, 이탈 방향에 대해 연속적인 추적이 구현되도록 해당 카메라 또는 촬영수단과 단위촬영세트를 구성한 타 카메라 또는 타 촬영수단 중 이탈 방향에 대응되는 타 카메라 또는 타 촬영수단에 핸드 오프된 객체 추적 제어 신호를 생성 및 해당 타 카메라 또는 타 촬영수단에 전송한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 객체 추적 시스템은, 복수의 카메라를 교차결합 방식으로 연동시켜 단위촬영세트를 마련함으로써, 카메라의 설치 갯수에 대응되는 단위촬영세트의 구성을 구현함과 동시에 단위촬영세트를 구성하는 카메라 및 단위촬영세트 간의 핸드 오프 알고리즘이 적용된 프로그램을 기반으로 각 카메라를 제어하여 광범위적, 전방위적 범위의 객체에 대한 움직임을 감지, 인식하고 해당 객체에 대한 거리를 측정 및 예측할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 촬영수단
C1 ~ Cn : 1 카메라 ~ n 카메라
20 : 분석 서버
22 : 영상분석제어부
30 : 관제 서버
S1 ~ S5 : 1 단위촬영세트 ~ 5 단위촬영세트

Claims (4)

  1. 셋 이상의 카메라가 연동되어 모듈화된 촬영수단;
    상기 촬영수단과 네트워크로 연결되며, 각 카메라에서 촬영된 영상을 분석 및 저장하는 분석 서버; 및
    상기 분석 서버와 네트워크로 연결되며, 상기 분석 서버에서 분석 및 저장된 정보를 수신하는 관제 서버; 를 포함하며,
    상기 분석 서버는 촬영수단에 의해 촬영된 영상 내의 복수의 객체를 식별하고 식별된 각 객체에 대한 움직임 및 거리를 감지 및 측정하여 분석하며,
    상기 촬영수단은 각각의 카메라가 설치위치의 중심을 기준으로 360도 전방위에 대해 촬영각을 확보하는 셋 이상의 카메라가 모듈화된 형태로 마련되고, 단일의 카메라가 인접한 타 카메라와 단위촬영세트를 구성하여 교차결합된 스테레오 카메라로 마련되며,
    상기 카메라가 n 개로 구성될 경우, 특정 카메라를 기준으로 가장 인접한 두 개의 타 카메라와 각각 개별적인 단위촬영세트로 교차 결합되어, n 개의 단위촬영세트를 구비하도록 마련되며, 상기 n은 3 이상의 자연수이고,
    상기 분석 서버는 특정 카메라에서 식별된 객체가 추적 범위를 이탈할 경우, 이탈 방향에 대해 연속적인 추적이 구현되도록 해당 카메라와 단위촬영세트를 구성한 타 카메라 중 이탈 방향에 대응되는 타 카메라에 핸드 오프된 객체 추적 제어 신호를 생성 및 해당 타 카메라에 전송하는 영상분석제어부를 더 포함하며,
    상기 영상분석제어부는 상기 촬영수단에서 특정 카메라의 촬영각 내에서 식별된 객체의 이동방향을 인지하고, 해당 카메라 단위촬영세트를 이루는 카메라 중, 객체의 이동방향과 대응되는 촬영각을 가지는 타 카메라로 해당 객체의 식별정보 및 추적정보를 전송하여 각 객체에 대한 연속적인 추적을 수행하는 것을 특징으로 하는
    객체 추적 시스템.
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