KR101704427B1 - 자동 추적 ptz 카메라의 ptz 틀어짐 보정을 위한 방법 - Google Patents

자동 추적 ptz 카메라의 ptz 틀어짐 보정을 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법은 반구 형태의 투명 돔 내부에 PTZ(Pan Tilt Zoom) 카메라가 장착되고 투명 돔에 특정 패턴(Pattern)의 부착물이 부착되며 상기 특정 패턴의 부착물은 원 형태의 센터(Center) 원과, 상기 센터 원과 소정 간격을 둔 채 상기 센터 원의 상·하·좌·우측에 마름모꼴 형태로 배치된 상부 원과, 하부 원, 좌측 원, 및 우측 원으로 구성된 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법에 있어서, 상기 PTZ 카메라에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라의 카메라 렌즈가 특정 패턴의 부착물을 마주보도록 자동으로 이동되고 상기 PTZ 카메라는 현재의 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 정보를 기준점 위치 정보에 저장하며 상기 PTZ 카메라는 특정 패턴의 부착물을 검지한 다음, 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 템플릿(Template) 정보에 저장하는 단계와; 상기 PTZ 카메라가 PTZ 카메라에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈가 특정 패턴의 부착물을 마주보는 위치로 다시 이동되고 현재 위치에서 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 현재 영상 정보에 저장하는 단계; 상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값과 수직축 Y값을 현재 영상 정보에 저장된 부착물에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값 및 수직축 Y값과 비교하여 차이가 있을 경우 차이만큼 PTZ 카메라의 P(Pan), T(Tilt)를 조정함으로써 PTZ 카메라의 틀어짐을 보정하는 단계, 및 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원의 중심으로부터 상부 원과, 하부 원, 좌측 원, 및 우측 원의 중심까지의 거리를 평균 낸 제1 평균값과, 현재 영상 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원의 중심으로부터 상부 원과, 하부 원, 좌측 원, 및 우측 원의 중심까지의 거리를 평균 낸 제2 평균값이 일치하지 않을 경우 제1 평균값과 제2 평균값이 일치할 때까지 줌(Zoom)을 조정함으로써 틀어진 줌(Zoom)을 보정하는 단계로 이루어진다.

Description

자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법{The method for correcting PTZ distortion of automatic tracking PTZ camera}
본 발명은 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, PTZ 카메라에 장착된 구동 장치의 노후화 및 재현성 문제로 인해 기준 좌표가 틀어짐에 따라 정해진 좌표로 움직여야 할 PTZ 카메라의 위치가 틀어짐을 바로잡아줄 수 있는 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 CCTV(CCTV: Closed-Circuit Television) 감시 시스템은 최근 범죄 수사 분야나 보안 분야, 교통 사고 처리 분야, 및 자동 물체 추적 시스템 분야 등에서 영상 정보를 통해 감시 구역의 이상 유무를 판단하는 영상 정보 기술의 하나로써, 초기에는 공공장소나 위험 장소에 설치되어 범죄를 예방하는 목적으로 사용되어 왔으나, 최근에는 보안 관리가 필요한 회사나 도로 등 다양한 장소에 설치되어 사용되고 있다.
상기 CCTV로는 과거에는 고정형 카메라가 주로 사용되었지만, 현재에는 PTZ(Pan Tilt Zoom)를 이용한 이동형 카메라가 주로 사용되고 있다.
상기 PTZ 카메라는 카메라 설치 후에 사용자가 카메라 렌즈 방향을 자유자재로 조정할 수 있는 카메라로서, 상기 PTZ는 Pan(좌우이동), Tilt(상하이동), Zoom(이미지 확대 및 축소)를 의미한다.
이러한 PTZ 카메라는 고정된 방향을 감시하는 것이 아니라 카메라 설치 후 여러 곳을 감시하는 경우에 사용된다.
일반적으로 카메라 PTZ(Pan, Tilt, Zoom)를 자동으로 제어하는 방법으로는 크게 2가지 방법이 있는데, 첫번째 방법으로는 현재 위치에서 카메라 렌즈가 상대 좌표를 이용하여 상·하·좌·우로 이동 하도록 하거나 두번째 방법으로는 특정 절대 좌표점을 기준으로 이동하는 방법이 있다.
대부분의 PTZ 카메라는 상기 2가지 방법에 의해 이동되고, 보편적으로 자동 카메라 제어 프로그램들은 절대 좌표점을 기준으로 이동하는 방법을 사용한다.
한편, 상기 PTZ 카메라는 하드웨어(Hardware)적 특성상 모터와 벨트를 통해 카메라 렌즈를 이동시키는데, 물리적 특성상 고속으로 카메라를 이동시킨 후 카메라 렌즈를 갑자기 멈추거나 방향을 바꾸는 경우 벨트(Belt)가 틀어질 수 있고 모터가 노후화되었을 때 PTZ 카메라의 카메라 렌즈가 감시를 원하는 구간을 바라보지 않고 엉뚱한 곳을 바라보는 문제점이 있었다.
또한, 특정 절대 좌표점을 기준으로 이동하는 PTZ 카메라의 경우 한번 기준 좌표계가 틀어진 이후로는 카메라 렌즈가 사용자가 원하는 위치로 이동하지 않는다는 문제점이 있어 주기적으로 PTZ 카메라의 위치를 바로잡아주는 보정 솔루션(Solution)이 요구된다.
한편, 기존에는 도면 13에 도시한 바와 같이, 카메라 영상 내 특정 물체를 기준으로 템플릿(Template) 영역(A)을 잡은 후 일정 시간마다 템플릿(Template) 영역(A)을 템플릿 영역(A)이 촬영된 입력 영상과 템플릿 매칭(Template Matching)을 수행한 다음 입력 영상 내 템플릿(Template)이 틀어졌다면 카메라 위치를 보정하는 PTZ 카메라의 위치 보정 알고리즘을 사용하였다.
이때, 기존 방법의 경우 영상 내 일정 영역을 템플릿(Template)으로 지정하는데, CCTV 특성상 주야간으로 템플릿 영역에 대한 데이터 값이 달라질 수 있고, 영상 내 가려짐(Occlusion)이 발생할 빈도가 높아 에러가 자주 발생한다는 문제점이 있었다.
또한, 기존 PTZ 카메라의 위치 보정 알고리즘은 탬플릿(Template)과 입력 영상 사이의 템플릿 매칭(Template Matching)을 이용하여 PTZ 카메라의 틀어짐을 파악하는데, 이때, 카메라 렌즈의 곡률로 인하여 영상 중앙점에서 영상 외곽으로 나갈수록 오차가 커지는 현상에 의해 PTZ 카메라의 틀어짐 정도를 정확하게 파악하는데 어려움이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1069183"호의 "감시용 카메라의 프리셋 정보 보정 방법"이 출원되어 등록되었는데, 상기 감시용 카메라의 프리셋 정보 보정 방법은 팬/틸터에 탑재된 감시용 카메라의 특정 촬영 각도들에 대한 팬/틸트 각도들을 프리셋 정보로서 저장 관리하는 1단계와, 상기 팬/틸터의 재 설치시, 팬/틸트 각도가 틀어진 경우, 그 틀어진 팬/틸트 각도만큼, 상기 프리셋 정보로서 저장 관리되는 팬/틸트 각도들을 자동으로 보정 하는 2단계를 포함하여 이루어지되, 상기 프리셋 정보에는 고유의 프리셋 번호와 팬 각도, 그리고 틸트 각도가 서로 연계된 상태로 저장 관리된다.
대한민국 특허등록번호 10-1069183 (2011.09.30) 대한민국 특허등록번호 10-1567359 (2015.11.10)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 시간이 지남에 따라 PTZ 카메라의 기준 좌표가 틀어짐에 따라 PTZ 카메라가 원하는 구간을 정확히 촬영하지 못하는 현상을 바로 잡아줄 수 있는 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법은 반구 형태의 투명 돔 내부에 PTZ(Pan Tilt Zoom) 카메라가 장착되고 투명 돔에 특정 패턴(Pattern)의 부착물이 부착되며 상기 특정 패턴의 부착물은 원 형태의 센터(Center) 원과, 상기 센터 원과 소정 간격을 둔 채 상기 센터 원의 상·하·좌·우측에 마름모꼴 형태로 배치된 상부 원과, 하부 원, 좌측 원, 및 우측 원으로 구성된 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법에 있어서, 상기 PTZ 카메라에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라의 카메라 렌즈가 특정 패턴의 부착물을 마주보도록 자동으로 이동되고 상기 PTZ 카메라는 현재의 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 정보를 기준점 위치 정보에 저장하며 상기 PTZ 카메라는 특정 패턴의 부착물을 검지한 다음, 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 템플릿(Template) 정보에 저장하는 단계와; 상기 PTZ 카메라가 PTZ 카메라에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈가 특정 패턴의 부착물을 마주보는 위치로 다시 이동되고 현재 위치에서 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 현재 영상 정보에 저장하는 단계; 상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값과 수직축 Y값을 현재 영상 정보에 저장된 부착물에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값 및 수직축 Y값과 비교하여 차이가 있을 경우 차이만큼 PTZ 카메라의 P(Pan), T(Tilt)를 조정함으로써 PTZ 카메라의 틀어짐을 보정하는 단계, 및 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원의 중심으로부터 상부 원과, 하부 원, 좌측 원, 및 우측 원의 중심까지의 거리를 평균 낸 제1 평균값과, 현재 영상 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원의 중심으로부터 상부 원과, 하부 원, 좌측 원, 및 우측 원의 중심까지의 거리를 평균 낸 제2 평균값이 일치하지 않을 경우 제1 평균값과 제2 평균값이 일치할 때까지 줌(Zoom)을 조정함으로써 틀어진 줌(Zoom)을 보정하는 단계로 이루어진다.
이러한 절차로 이루어진 본 발명에 따른 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법은 PTZ 카메라 위에 덧씌워진 투명 돔 위에 특정 패턴의 부착물을 붙인 다음 PTZ 카메라가 초기 구동될 때 카메라 렌즈가 특정 패턴의 부착물을 촬영하도록 함과 동시에 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 획득하고 초기 PTZ(Pan Tilt Zoom) 위치를 저장하도록 한다.
다음, 현장을 감시 중인 PTZ 카메라가 주기적으로 초기 PTZ(Pan Tilt Zoom) 위치로 복귀하도록 한 다음, 초기 PTZ(Pan Tilt Zoom) 위치에서 특정 패턴의 부착물을 촬영 및 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표를 획득하도록 한다.
다음, 최초 획득된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표와 마지막으로 획득된 특정 패턴의 부착물에 대한 위치 좌표의 위치 차에 따라 PTZ 카메라의 PTZ(Pan Tilt Zoom)를 조정함으로써 PTZ 카메라의 PTZ(Pan Tilt Zoom)가 시간이 지남에 따라 틀어짐을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법은 PTZ 카메라의 기준 좌표가 틀어짐에 따라 PTZ 카메라가 원하는 구간을 정확하게 촬영하지 못하게 되는 현상을 바로 잡아줄 수 있다.
또한, 본 발명은 투명 돔에 부착된 특정 패턴의 부착물을 템플릿 매칭(Template matching)에 사용되는 템플릿(Template)으로 지정함으로써 주간 또는 야간에 따라 템플릿에 대한 영상 데이터 값이 달라지는 현상을 최소화하였다.
또한, 투명 돔에 부착된 특정 패턴의 부착물은 타 물체에 의해 가려질 빈도도 낮아 PTZ 보정 작업에 에러 발생 확률이 낮다는 장점이 있다.
도면 1은 지지대에 설치된 돔형 PTZ 카메라를 도시한 도면,
도면 2는 돔형 PTZ 카메라를 확대 도시한 도면,
도면 3은 특정 패턴의 부착물을 도시한 도면,
도면 4와, 5, 9, 10은 본 발명의 플로우 챠트.
도면 6은 부착물이 촬영된 영상을 이진화한 뒤 라벨링한 상태도,
도면 7은 4-neighbor 탐색 방법을 도시한 도면,
도면 8은 8-neighbor 탐색 방법을 도시한 도면,
도면 11은 기존에 카메라 영상 내 특정 물체를 기준으로 템플릿(Template) 영역(A)을 잡은 상태도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법은 도면 1 내지 도면 4에 도시한 제1 실시 예로서, 반구 형태의 투명 돔(1) 내부에 PTZ(Pan Tilt Zoom) 카메라(3)가 장착되고 투명 돔(1)에 특정 패턴(Pattern)의 부착물(5)이 부착되며 상기 특정 패턴의 부착물(5)은 원 형태의 센터(Center) 원(9)과, 상기 센터 원(9)과 소정 간격을 둔 채 상기 센터 원(9)의 상·하·좌·우측에 마름모꼴 형태로 배치된 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)으로 구성된 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법에 있어서, 상기 PTZ 카메라(3)에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라(3)의 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보도록 자동으로 이동되고 상기 PTZ 카메라(3)는 현재의 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 정보를 기준점 위치 정보에 저장하며 상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)을 검지한 다음, 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 템플릿(Template) 정보에 저장하는 단계(S1)와; 상기 PTZ 카메라(3)가 PTZ 카메라(3)에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보는 위치로 다시 이동되고 현재 위치에서 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 현재 영상 정보에 저장하는 단계(S2); 상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값과 수직축 Y값을 현재 영상 정보에 저장된 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값 및 수직축 Y값과 비교하여 차이가 있을 경우 차이만큼 PTZ 카메라(3)의 P(Pan), T(Tilt)를 조정함으로써 PTZ 카메라(3)의 틀어짐을 보정하는 단계(S3), 및 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제1 평균값과, 현재 영상 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제2 평균값이 일치하지 않을 경우 제1 평균값과 제2 평균값이 일치할 때까지 줌(Zoom)을 조정함으로써 틀어진 줌(Zoom)을 보정하는 단계(S4)로 이루어질 수 있다.
상기 PTZ 카메라(3)에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라(3)의 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보도록 자동으로 이동되고 상기 PTZ 카메라(3)는 현재의 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 정보를 기준점 위치 정보로 저장하며 상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)을 검지한 다음, 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 템플릿(Template) 정보에 저장하는 단계(S1)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 PTZ 카메라(3)에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라(3)는 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보도록 PTZ(Pan Tilt Zoom)를 조정하여 카메라 렌즈(7)를 이동시키는 단계(S1-1)와, 상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상을 이진화(Binarization)하여 특정 패턴의 부착물(5)을 검지하는 단계(S1-2); 상기 PTZ 카메라(3)는 검지 된 특정 패턴의 부착물(5)을 라벨링(Labeling)하여 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)을 구분하고 라벨링(Labeling)된 각 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심 좌표 X값과 Y값을 템플릿 정보에 저장하는 단계(S1-3)로 이루어질 수 있다.
상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상을 이진화하여 특정 패턴의 부착물(5)을 검지하는 단계(S1-2)에서는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상의 각 픽셀 밝기를 임계값(Threshold)과 비교한 다음 임계값보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀은 흑(0)으로 임계값보다 높은 밝기를 가지는 픽셀은 백(255)으로 변환한다.
상기 라벨링(Labeling)이란 도면 6에 도시한 바와 같이, 이진화된 이미지에서 각 픽셀의 화소 값이 0 또는 255일 때 화소 값이 같은 인접 픽셀끼리 그룹(Group)을 짓는 것을 라벨링(Labeling)이라고 한다.
상기 라벨링(Labeling)은 도면 7에 도시한 바와 같이, 어느 한 픽셀을 기준으로 어느 한 픽셀의 상·하·좌·우 픽셀의 화소 값이 같은지 탐색하는 4-neighbor 탐색 방법이나, 도면 8에 도시한 바와 같이, 어느 한 픽셀을 기준으로 어느 한 픽셀을 둘러싸고 있는 8개 픽셀의 화소 값이 같은지 탐색하는 8-neighbor 탐색 방법 중 어느 하나를 사용하고, 도면 6에 도시한 바와 같이, 화소 값이 같으면서 인접한 픽셀끼리 동일한 라벨 넘버(Label Number)를 매겨 그룹화한다.
상기 PTZ 카메라(3)가 PTZ 카메라(3)에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보는 위치로 다시 이동되고 현재 위치에서 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 현재 영상 정보에 저장하는 단계(S2)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 상기 PTZ 카메라(3)가 PTZ 카메라(3)에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보는 위치로 다시 이동되는 단계(S2-1)와, 상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상을 이진화(Binarization)하여 특정 패턴의 부착물(5)을 검지하는 단계(S2-2), 및 상기 PTZ 카메라(3)는 검지 된 특정 패턴의 부착물(5)을 라벨링(Labeling)하여 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)을 구분하고 라벨링(Labeling)된 각 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심 좌표 X값과 Y값을 추출한 다음 현재 영상 정보에 저장하는 단계(S2-3)를 포함한다.
상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값과 수직축 Y값을 현재 영상 정보에 저장된 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값 및 수직축 Y값과 비교하여 차이가 있을 경우 차이만큼 PTZ 카메라(3)의 P(Pan), T(Tilt)를 조정함으로써 PTZ 카메라(3)의 틀어짐을 보정 하는 단계(S3)는 도면 10에 도시한 바와 같이, 템플릿 정보에 저장된 라벨(Label)과 현재 영상 정보에 저장된 라벨(label)을 비교하여 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 X값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 X값의 차이가 설정된 기준 값 이상일 때 PTZ 카메라(3)의 팬(Pan)이 틀어졌다고 판단하여 PTZ 카메라(3)의 팬(Pan)의 위치를 보정 하는 단계(S3-1), 및 템플릿 정보에 저장된 라벨(Label)과 현재 영상 정보에 저장된 라벨(label)을 비교하여 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨의 중심 좌표 Y값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 Y값의 차이가 설정된 기준 값 이상일 때 PTZ 카메라(3)의 틸트(Tilt)가 틀어졌다고 판단하여 PTZ 카메라(3)의 틸트(Tilt)의 위치를 보정 하는 단계(S3-2)를 포함한다.
상기 템플릿 정보에 저장된 라벨(Label)과 현재 영상 정보에 저장된 라벨(label)을 비교하여 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 X값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 X값의 차이가 설정된 기준 값 이상일 때 PTZ 카메라(3)의 팬(Pan)이 틀어졌다고 판단하여 PTZ 카메라(3)의 팬(Pan)의 위치를 보정 하는 단계(S3-1)를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨의 중심 좌표 X값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨의 중심 좌표 X값의 차이가 +5도(degree) 차이가 난다고 했을 때 PTZ 카메라(3)를 수평 방향으로 -5도 회전시켜 PTZ 카메라(3)의 팬(Pan)의 위치를 바로잡는다.
또한, 상기 템플릿 정보에 저장된 라벨(Label)과 현재 영상 정보에 저장된 라벨(label)을 비교하여 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨의 중심 좌표 Y값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 Y값의 차이가 설정된 기준 값 이상일 때 PTZ 카메라(3)의 틸트(Tilt)가 틀어졌다고 판단하여 PTZ 카메라(3)의 틸트(Tilt)의 위치를 보정 하는 단계(S3-2)를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨의 중심 좌표 Y값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨의 중심 좌표 Y값의 차이가 +5도 차이가 난다고 했을 때 PTZ 카메라(3)를 수직 방향으로 -5도 회전시켜 PTZ 카메라(3)의 틸트(Tilt) 위치를 바로잡는다.
또한, 상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제1 평균값과, 현재 영상 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제2 평균값이 일치하지 않을 경우 제1 평균값과 제2 평균값이 일치할 때까지 줌(Zoom)을 조정함으로써 틀어진 줌(Zoom)을 보정하는 단계(S4)에서
상기 제1 평균값 또는 제2 평균값은
Figure 112016107490169-pat00001
를 이용하여 산출한다.
여기서,
Figure 112016107490169-pat00002
: 제1 평균값 또는 제2 평균값,
Figure 112016107490169-pat00003
: 센터 원(9)의 X축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00004
: 센터 원(9)의 Y축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00005
: 상부 원(11)의 X축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00006
: 상부 원(11)의 Y축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00007
: 하부 원(13)의 X축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00008
: 하부 원(13)의 Y축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00009
: 좌측 원(15)의 X축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00010
: 좌측 원(15)의 Y축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00011
: 우측 원(17)의 X축 좌표값,
Figure 112016107490169-pat00012
: 우측 원(17)의 Y축 좌표값이다.
이러한 절차로 이루어진 본 발명에 따른 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법은 PTZ 카메라(3) 위에 덧씌워진 투명 돔(1) 위에 특정 패턴의 부착물(5)을 붙인 다음 PTZ 카메라(3)가 초기 구동될 때 카메라 렌즈가 특정 패턴의 부착물(5)을 촬영하도록 함과 동시에 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 획득하고 초기 PTZ(Pan Tilt Zoom) 위치를 저장하도록 한다.
다음, 현장을 감시 중인 PTZ 카메라(3)가 주기적으로 초기 PTZ(Pan Tilt Zoom) 위치로 복귀하도록 한 다음, 초기 PTZ(Pan Tilt Zoom) 위치에서 특정 패턴의 부착물(5)을 촬영 및 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 획득하도록 한다.
다음, 최초 획득된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표와 마지막으로 획득된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표의 위치 차에 따라 PTZ 카메라(3)의 PTZ(Pan Tilt Zoom)를 조정함으로써 PTZ 카메라(3)의 PTZ(Pan Tilt Zoom)가 시간이 지남에 따라 틀어짐을 예방할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법은 PTZ 카메라(3)의 기준 좌표가 틀어짐에 따라 PTZ 카메라(3)가 원하는 구간을 정확하게 촬영하지 못하는 현상을 바로 잡아줄 수 있다.
또한, 본 발명은 투명 돔(1)에 부착된 특정 패턴의 부착물(5)을 템플릿 매칭(Template matching)에 사용되는 템플릿(Template)으로 지정함으로써 주간 또는 야간에 따라 템플릿에 대한 영상 데이터 값이 달라지는 현상을 최소화하였다.
또한, 투명 돔(1)에 부착된 특정 패턴의 부착물(5)은 타 물체에 의해 가려질 빈도도 낮아 PTZ 보정 작업에 에러 발생 확률이 낮다는 장점이 있다.
1. 투명 돔 3. PTZ 카메라
5. 부착물 7. 카메라 렌즈
9. 센터 원 11. 상부 원
13. 하부 원 15. 좌측 원
17. 우측 원

Claims (5)

  1. 반구 형태의 투명 돔(1) 내부에 PTZ(Pan Tilt Zoom) 카메라(3)가 장착되고 투명 돔(1)에 특정 패턴(Pattern)의 부착물(5)이 부착되며 상기 특정 패턴의 부착물(5)은 원 형태의 센터(Center) 원(9)과, 상기 센터 원(9)과 소정 간격을 둔 채 상기 센터 원(9)의 상·하·좌·우측에 마름모꼴 형태로 배치된 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)으로 구성된 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법에 있어서,
    상기 PTZ 카메라(3)에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라(3)의 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보도록 자동으로 이동되고 상기 PTZ 카메라(3)는 현재의 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 정보를 기준점 위치 정보에 저장하며 상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)을 검지한 다음, 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 템플릿(Template) 정보에 저장하는 단계(S1)와;
    상기 PTZ 카메라(3)가 PTZ 카메라(3)에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보는 위치로 다시 이동되고 현재 위치에서 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 현재 영상 정보에 저장하는 단계(S2);
    상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값과 수직축 Y값을 현재 영상 정보에 저장된 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값 및 수직축 Y값과 비교하여 차이가 있을 경우 차이만큼 PTZ 카메라(3)의 P(Pan), T(Tilt)를 조정함으로써 PTZ 카메라(3)의 틀어짐을 보정하는 단계(S3),
    및 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제1 평균값과, 현재 영상 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제2 평균값이 일치하지 않을 경우 제1 평균값과 제2 평균값이 일치할 때까지 줌(Zoom)을 조정함으로써 틀어진 줌(Zoom)을 보정하는 단계(S4)로 이루어지고,
    상기 PTZ 카메라(3)에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라(3)의 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보도록 자동으로 이동되고 상기 PTZ 카메라(3)는 현재의 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 정보를 기준점 위치 정보에 저장하며 상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)을 검지한 다음, 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 템플릿(Template) 정보에 저장하는 단계(S1)는
    상기 PTZ 카메라(3)에 전원이 인가되었을 때 상기 PTZ 카메라(3)는 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보도록 PTZ(Pan Tilt Zoom)를 조정하여 카메라 렌즈(7)를 이동시키는 단계(S1-1)와,
    상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상을 이진화(Binarization)하여 특정 패턴의 부착물(5)을 검지하는 단계(S1-2);
    상기 PTZ 카메라(3)는 검지 된 특정 패턴의 부착물(5)을 라벨링(Labeling)하여 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)을 구분하고 라벨링(Labeling)된 각 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심 좌표 X값과 Y값을 템플릿 정보에 저장하는 단계(S1-3)로 이루어지며,
    상기 PTZ 카메라(3)가 PTZ 카메라(3)에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보는 위치로 다시 이동되고 현재 위치에서 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 현재 영상 정보에 저장하는 단계(S2)는
    상기 PTZ 카메라(3)가 PTZ 카메라(3)에 프리셋(Preset)된 위치로 이동되면서 현장을 감시하다가 설정된 시간이 되었을 때 상기 기준점 위치 정보에 저장된 PTZ 정보를 이용하여 카메라 렌즈(7)가 특정 패턴의 부착물(5)을 마주보는 위치로 다시 이동되는 단계(S2-1)와,
    상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상을 이진화(Binarization)하여 특정 패턴의 부착물(5)을 검지하는 단계(S2-2),
    상기 PTZ 카메라(3)는 검지 된 특정 패턴의 부착물(5)을 라벨링(Labeling)하여 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)을 구분하고 라벨링(Labeling)된 각 센터 원(9)과, 상부 원(11), 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심 좌표 X값과 Y값을 추출한 다음 현재 영상 정보에 저장하는 단계(S2-3)로 이루어지고,
    상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값과 수직축 Y값을 현재 영상 정보에 저장된 부착물(5)에 대한 위치 좌표 중 수평축 X값 및 수직축 Y값과 비교하여 차이가 있을 경우 차이만큼 PTZ 카메라(3)의 P(Pan), T(Tilt)를 조정함으로써 PTZ 카메라(3)의 틀어짐을 보정 하는 단계(S3)는
    템플릿 정보에 저장된 라벨(Label)과 현재 영상 정보에 저장된 라벨(label)을 비교하여 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 X값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 X값의 차이가 설정된 기준 값 이상일 때 PTZ 카메라(3)의 팬(Pan)이 틀어졌다고 판단하여 PTZ 카메라(3)의 팬(Pan)의 위치를 보정 하는 단계(S3-1)와,
    및 템플릿 정보에 저장된 라벨(Label)과 현재 영상 정보에 저장된 라벨(label)을 비교하여 현재 영상 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨의 중심 좌표 Y값과 템플릿 정보에 저장된 센터 원(9) 라벨(Label)의 중심 좌표 Y값의 차이가 설정된 기준 값 이상일 때 PTZ 카메라(3)의 틸트(Tilt)가 틀어졌다고 판단하여 PTZ 카메라(3)의 틸트(Tilt)의 위치를 보정하는 단계(S3-2)로 이루어지며,
    상기 템플릿 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제1 평균값과, 현재 영상 정보에 저장된 특정 패턴의 부착물(5)에 대한 위치 좌표를 이용하여 센터 원(9)의 중심으로부터 상부 원(11)과, 하부 원(13), 좌측 원(15), 및 우측 원(17)의 중심까지의 거리를 평균 낸 제2 평균값이 일치하지 않을 경우 제1 평균값과 제2 평균값이 일치할 때까지 줌(Zoom)을 조정함으로써 틀어진 줌(Zoom)을 보정하는 단계(S4)에서
    상기 제1 평균값 또는 제2 평균값은
    Figure 112017004355177-pat00036
    를 이용하여 산출하고,
    상기 PTZ 카메라(3)는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상을 이진화하여 특정 패턴의 부착물(5)을 검지하는 단계(S1-2)에서는 특정 패턴의 부착물(5)이 촬영된 영상의 각 픽셀 밝기를 임계값(Threshold)과 비교한 다음 임계값보다 낮은 밝기를 가지는 픽셀은 흑(화소 값 0)으로, 임계값보다 높은 밝기를 가지는 픽셀은 백(화소 값 255)으로 변환하며,
    상기 라벨링(Labeling)은 어느 한 픽셀을 기준으로 어느 한 픽셀의 상·하·좌·우 픽셀의 화소 값이 같은지 탐색하는 4-neighbor 탐색 방법이나, 어느 한 픽셀을 기준으로 어느 한 픽셀을 둘러싸고 있는 8개 픽셀의 화소 값이 같은지 탐색하는 8-neighbor 탐색 방법 중 어느 하나를 사용하고, 화소 값이 같으면서 인접한 픽셀끼리 동일한 라벨 넘버(Label Number)를 매겨 그룹화한 자동 추적 PTZ 카메라의 PTZ 틀어짐 보정을 위한 방법.
    여기서,
    Figure 112017004355177-pat00037
    : 제1 평균값 또는 제2 평균값,
    Figure 112017004355177-pat00038
    : 센터 원(9)의 X축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00039
    : 센터 원(9)의 Y축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00040
    : 상부 원(11)의 X축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00041
    : 상부 원(11)의 Y축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00042
    : 하부 원(13)의 X축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00043
    : 하부 원(13)의 Y축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00044
    : 좌측 원(15)의 X축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00045
    : 좌측 원(15)의 Y축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00046
    : 우측 원(17)의 X축 좌표값,
    Figure 112017004355177-pat00047
    : 우측 원(17)의 Y축 좌표값.
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