KR101684098B1 - 3차원 공간감지기와 영상분석을 융합한 감시시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 3차원 공간을 감지할 수 있는 객체감지기와 카메라의 영상분석을 융합한 감시시스템을 제안한다.
3차원 공간을 감지하는 객체감지기는 객체의 위치, 거리, 대략적인 크기 정보를 분석할 수 있다. 여기에 카메라 영상분석을 더하면, 훨씬 더 정확한 객체 분석이 가능하여, 현재 2차원 영상분석의 단점과 한계를 획기적으로 개선할 수 있다.

Description

3차원 공간감지기와 영상분석을 융합한 감시시스템{MONITORING SYSTEM WITH 3-DIMENSIONAL SENSOR AND IMAGE ANALYSIS INTEGRATED}

본 발명은 CCTV 카메라를 이용한 영상분석 감시시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, CCTV 카메라에서 인식되는 영상을 3차원 공간감지기와 융합하여 영상을 감시하여 돌발 상황 발생시 경고를 발하여 조치를 취할 수 있게 하는 감시시스템에 관한 것이다.

CCTV 카메라를 이용한 영상분석 감시시스템은 다양한 곳에서 사용되고 있다.

또한, CCTV는 영상 외에 다른 센서들을 결합시켜 감시시스템을 구현하고 있다. 옥내에서는 인체감지기, 적외선감지기, 진동감지기 등 다양한 감지기를 적용하여 감지기의 감지 신호 유무를 카메라 영상과 결합하여 감시기능의 정확성을 강화하고 있다.

옥외에서는 감지 범위가 넓고, 자연환경 등 여러 가지 제약으로 감지기(센서)보다 CCTV 카메라를 이용한 영상분석 감시시스템이 우세하게 적용되어 발전하고 있다.

이러한 영상분석 감시시스템은 카메라에서 획득한 영상의 품질에 따라서 분석결과가 달라진다. 주간의 영상은 야간의 영상보다 품질이 좋고, 좋은 품질에 따라 분석결과도 좋아진다. 그러나 감시시스템은 사람이 활동하는 주간보다 야간에 더욱 필요로 한다. 그리고 옥외에서 자연환경이란 낮과 밤의 변화에 의한 태양광선의 변화, 안개, 눈, 비, 바람에 의한 배경 흔들림 등 다양한 조건이 발생한다. 이러한 조건으로 인하여, 영상분석 감시시스템은 많은 제약을 지니고 있다.

또한, CCTV 카메라 영상분석은 2차원 자료를 기준으로 한다. 현재의 영상과 직전의 영상의 차이를 분석하는 방식이므로, 지면으로 움직이는 사람, 이동물체 등의 객체에 대해서는 객체탐지와 객체의 대략적인 크기도 분석될 수 있지만, 지면으로 움직이지 않는 벌레, 새 등의 객체에 대해서는 잘못된 분석결과가 발생한다. 즉, 카메라 렌즈 모듈 근처에 날아온 벌레나 새는 영상 분석에 의하면 매우 거대한 객체로 분석되어 경고신호가 발하여 질 수 있다.

이러한 2차원 영상분석의 단점과 한계는 객체까지의 거리를 분석할 수 없다는 점 때문이다. 지상물에 대한 영상 분석의 정확성을 위해 3차원 레이저 레이더를 적용한 CCTV 감시시스템을 철도건널목에 적용한 예가 대한민국 등록특허 제10-1140658호에 나와 있다. 그러나 이러한 기술로도 상술한 바와 같이 카메라 렌즈 모듈에 접근한 객체에 의한 오 감지 문제는 해결되지 않는다.

따라서 본 발명의 목적은, CCTV 감시시스템의 카메라 모듈 가까이 접근하는 객체가 있어도 객체의 실제 크기를 분석할 수 있어 돌발 상황이 위험 상황인지 여부를 오판 없이 판단할 수 있는 CCTV 감시시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 3차원 공간을 감지할 수 있는 객체감지기와 카메라의 영상분석을 융합한 감시시스템을 제안한다.

3차원 공간을 감지하는 객체감지기는 객체의 위치, 거리, 대략적인 크기 정보를 분석할 수 있다. 여기에 카메라 영상분석을 더하면, 훨씬 더 정확한 객체 분석이 가능하여, 현재 2차원 영상분석의 단점과 한계를 획기적으로 개선할 수 있다.

즉, 본 발명은, 3차원 공간을 감지할 수 있는 객체감지기, 카메라모듈 및 제어모듈을 구비하여,

상기 객체감지기는,

객체를 탐지하고,

기준점으로부터 객체가 위치하는 거리 및 좌표를 분석하고,

객체의 크기를 분석하고,

상기 카메라모듈은,

영상분석으로 상기 객체를 탐지하고,

객체의 크기를 분석하고,

제어모듈은,

상기 객체감지기의 객체 정보인 객체 좌표, 거리, 크기와 카메라모듈의 영상분석으로부터 얻어진 객체 정보인 객체 크기를 비교하여 객체 정보를 특정하며,

영상분석에서 얻어진 객체에 대해 위험상황이 발생하였는지를 판단하여 위험상황시 경고신호를 발하는 것을 특징으로 하는 감시시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 사람이 위험상황에 처하였을 때, 경고를 발하게 하는 CCTV 카메라 감시시스템에 있어서, 영상분석시, 카메라 렌즈 근처에 접근하는 날짐승이나 이물질이 상대적으로 큰 크기로 사람에게 접근하는 것으로 오인되어 경고가 발하여지는 오 감지 문제가 방지되어 신뢰도가 높은 감시시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 감시시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 감시시스템을 구성하는 CCTV 카메라 감시시스템에 의한 영상과 3차원 객체 감지기에 의한 객체 감지방법을 설명하는 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 감시시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 영상의 일례이다.
도 5는 본 발명의 감시시스템을 구성하는 3차원 객체 감지기에 의한 객체거리 측정 방법을 설명하는 개념도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 감시시스템에 의해 사람을 객체로 하여 카메라 모듈과 3차원적으로 객체를 감지할 수 있는 객체감지기가 동시에 객체 탐지하고 있는 것을 개념적으로 나타내고 있다. 카메라 모듈에 의하여 영상을 통해 객체를 감지하는 동시에 3차원 공간 객체감지기를 통해 객체의 좌표와 실제 크기를 감지한다.

카메라에 의한 객체감지는 개체 탐지 및 개체의 대략적인 크기 분석 정도이다. 즉, 거의 정지된 배경 영상 대비 이동성 있는 객체가 영상에 변동을 일으키므로 영상분석을 통해 객체가 탐지된다. 이때 탐지하고자 하는 객체가 사람인 경우, 사람 영상의 통상적인 이미지 정보를 제어모듈에 입력하여 탐지하고 감시하여 돌발상황이나 위험 상황 발생시 경고신호를 발하도록 제어모듈을 구성할 수 있다. 객체의 크기는 카메라 모듈을 통해 영상으로 나타나는 것에 의해 판단되므로 상당한 오차가 있을 수 있다. 카메라 렌즈에 근접한 객체와 멀리 있는 객체가 실제 동일 객체일 경우 실제 크기는 동일크기이지만 영상 분석에서는 차지하는 이미지의 크기가 달라 서로 다르게 판단된다. 또한, 대부분 관리자가 CCTV를 감독하고 있으므로 육안으로 영상을 보고 객체가 위험에 처했거나 돌발 상황이 생겼다고 판단되면 관리자 차원에서 조치할 수 있다. 그러나 날짐승이 렌즈 근처에 접근할 경우, 제어모듈에 의한 자동 경고신호는 물론 육안으로도 돌발상황이라 판단될 수 있고 이러한 위험상황 오 감지에 대해 불필요한 조치를 취하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위해 3차원 공간감지가 가능한 객체감지기를 더 구비한 감시시스템을 제안한 것이다.

3차원 공간 감지가 가능한 객체감지기는 객체의 존재를 탐지할 수 있으며, 탐지 수단은 전자기파이며, 전자기파를 발사하여 객체에서 반사되는 반사파를 수신하여 위상 변이와 같은 물리량을 조사분석하여 객체의 존재를 비롯한 위치정보(좌표), 기준점으로부터의 거리, 이동속도, 크기 등을 분석한다. 3차원 공간 감지 객체감지기는 영상분석과 달리 관리자가 육안으로 관찰할 수 있는 객체 실물 영상은 제공되지 않으므로 CCTV에서와 같이 객체감지기의 정보를 보고 위험 상황을 판단하기는 어렵다. 다만, 특정 개체의 탐지가 좌표로 제시되는 동시에 다른 개체의 접근 상황은 좌표 상에 나타나므로 그러한 한도 내에서 상황을 알 수 있다.

본 실시예에서 제안하는 객체감시시스템은, 카메라 모듈에 의한 영상 분석과 3차원 공간 감지 객체감지기를 동시에 구비하기 때문에, 영상을 통한 객체 탐지와 객체감지기를 통한 객체 탐지가 동시에 이루어지고, 영상을 통해 객체를 잘 알아보기 어려운 상황, 즉, 야간, 악천후 등의 상황하에서도 객체탐지기에 의해 객체가 명확하게 탐지된다. 또한, 영상을 통해 객체의 상황을 볼 수도 있지만, 기준점에 대한 객체의 위치 좌표와 기준점으로부터의 거리 및 객체의 크기도 수치정보로 제공된다. 도 2에는 왼편에 영상으로 제공된 객체가 나타나있고, 오른쪽에는 3차원 공간 객체감지기로부터 객체의 위치, 거리, 크기가 수치로 표시되어 있다. 본 실시예의 경우, 이러한 정보들을 동시에 얻어 객체에 대한 위험 상황을 판단하게 한다.

즉, 도 3을 보면, 도 2의 왼편 사진과 오른편 그림이 합성되어 있는 상태가 나타나있다. 영상과 더불어 해당 객체가 기준점으로부터 얼마나 떨어진 곳에 있고, 그 실제 크기가 얼마인지 그리고 위치 좌표가 나타난다. 위치의 표시는 기준점 대비 극좌표로 나타내고 있다. 기준점은 CCTV 카메라가 설치된 곳으로 잡을 수 있으나 이와 달리 정할 수도 있다. 이와 같이 영상과 더불어 객체의 거리, 위치와 크기를 함께 표시하기 위해 CCTV 자체 또는 관제용 컴퓨터에 제어모듈을 구비하여 카메라의 영상분석을 통해 얻은 객체정보(객체 탐지 및 크기 정보)를 3차원 공간 객체감지기를 통해 얻은 객체의 거리, 위치와 크기 정보와 대비하게 하고, 정확한 객체 정보를 산출하고 채택하게 한다. 예를 들면, 날짐승이 렌즈에서 1cm 거리에 있을때, 영상 정보에서 탐지된 객체 크기 1m²와 3차원 공간 객체감지기를 통해 얻은 객체 거리 1cm 및 객체 크기 4cm²가 객체정보로 입력되면 제어모듈은 객체 크기 4cm²를 택하여 영상과 함께 표시하게 한다. 따라서 영상으로 보아 위험물체가 접근했다고 보이더라도 객체 거리와 크기 정보가 표시되기 때문에 위험 상황이 아님을 알 수 있어 오 감지에 따른 비상조치는 취하지 않을 수 있다. 또한, 제어모듈의 프로그래밍을 통해 위험상황 발발시 자동으로 경고신호(알람 등)를 발하게 할 경우에도, 이와 같은 객체 정보를 분석하여 일정 크기 이상의 객체에 대해 위험상황으로 판단되게 설정함으로써 불필요한 경고를 걸러낼 수 있다. 경고신호는 CCTV에서 직접 발하여 CCTV의 촬영대상 객체가 되는 사람에게 알람이 되게 할 수도 있고 관제시스템으로 전송되어 관리인이 조치를 취하게 할 수도 있고 양자 모두에 발하여 지게 구성될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 대한 영상을 나타낸 것으로 객체(사람) 외에 배경 영상의 움직임에 대해서도 영상 분석을 통해 감지하도록 제어모듈을 구성할 수 있다.

도 5에는 본 실시예에서 적용하는 3차원 공간 감지 객체감지기의 동작 원리를 설명한다. 전자기파를 객체에 입사시켜 반사파의 위상 변이를 관찰하여 객체의 위치와 속도를 알아내고 반사파의 범위를 파악하여 객체 크기를 알아낼 수 있다.

이와 같은 감시시스템은 철길, 지하철, 학교 주변과 같은 곳에 설치되어 사화안전망을 강화하는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도면부호 없음.

Claims (4)

1. 3차원적으로 객체를 감지할 수 있는 객체감지기, 카메라모듈 및 제어모듈을 구비하여,
   상기 객체감지기는, 전자기파를 객체에 입사시켜 반사파의 위상 변이를 관찰하여 객체의 위치와 속도를 알아내고 반사파의 범위를 파악하여 객체 크기를 알아내어 객체를 탐지하며,
   기준점으로부터 객체가 위치하는 거리 및 좌표를 분석하고,
   객체의 크기를 분석하고,
   상기 카메라모듈은,
   영상분석으로 상기 객체를 탐지하고,
   객체의 크기를 분석하고,
   제어모듈은,
   영상분석으로부터 얻어진 객체 정보인 객체 탐지 정보와 객체 크기 정보를 상기 객체감지기의 객체 정보인 객체 탐지 정보, 기준점으로부터의 객체 거리, 객체 좌표, 객체 크기 정보와 비교하여 객체 정보를 특정하며,
   영상분석에서 얻어진 객체에 대해 위험상황이 발생하였는지를 판단하여 위험상황시 경고신호를 발하는 것을 특징으로 하는 감시시스템.
2. 제1항에 있어서, 관제시스템의 디스플레이 장치에는 카메라모듈을 통해 촬영된 객체를 포함한 영상을 디스플레이하며, 영상과 더불어 객체감지기에서 탐지된 객체의 크기, 기준점으로부터의 객체까지의 위치 및 거리가 영상에 함께 표시되게 하며, 제어모듈은 카메라모듈로부터 탐지된 객체의 영상분석으로부터 얻어진 객체 크기가 객체감지기로부터 얻어진 객체 크기와 다를 경우, 객체감지기로부터 얻어진 객체 크기를 선택하여 관제시스템의 디스플레이 장치에 객체 크기 정보로 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 감시시스템.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 제어모듈은 카메라모듈로부터 탐지된 객체의 영상분석으로부터 얻어진 객체에 다른 객체가 접근하는 경우, 다른 객체의 크기정보를 상기 객체감지기로부터 얻은 크기 정보로부터 취하여 위험상황 발생 여부를 판단하여 경고신호를 발하게 하는 것을 특징으로 하는 감시시스템.
   
   
   

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