KR101729966B1 - 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 cctv 카메라 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 cctv 카메라 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 360도 전방향 촬영 가능 카메라가 일정 거리 이내에 접근하는 객체를 판단하여 사람인 경우 음성으로 경고 및 녹화 시작을 안내하고, 녹화되는 영상정보에서 화상 인식 기술을 이용하여 불법행위 또는 범죄자 여부를 판단하고, 화상 인식 정보를 포함한 화상정보를 관제 서버로 전송함으로써, 경범죄를 예방 및 단속하고 범죄자 검거율을 높일 수 있도록 하는, 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템 및 그 방법을 제공한다.

Description

화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템 및 그 동작 방법{CCTV camera system having image recognition and voice guidance and an operating method thereof}
본 발명은 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV(Closed Circuit Television) 카메라 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 360도 전방향 촬영이 가능한 카메라에서 획득한 영상을 통해 기설정 거리 이내에 접근하는 객체를 판단하여 사람인 경우 음성으로 경고 및 녹화 시작을 안내하고, 녹화되는 영상정보에서 화상 인식 기술을 이용하여 불법행위 또는 범죄자 여부를 판단하고, 화상 인식 정보를 포함한 화상정보를 관제 서버로 전송함으로써, 경범죄를 예방 및 단속하고 범죄자 검거율을 높일 수 있도록 하는, 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
외부 및 특정 지역에는 많은 보안용 CCTV가 설치되어 있다. 예를 들면, 빌딩, 아파트단지 등의 경비중앙 관리실에서 모니터링되는 CCTV들도 있고, 보안업체에서 관리하는 CCTV, 경찰 및 관공서에서 범죄예방, 쓰레기 투기등의 공익 목적으로 설치 및 관리되는 CCTV들도 있다. 하지만, 이를 모니터링하는 인원의 한계 때문에 감시자가 각각의 카메라들에 대한 영상을 전체적으로 확인하는 것은 불가능한 것이 현실이다.
이러한 부분을 보완하기 위해, CCTV 전문업체에서는 물체 및 인체감지 기능, 특정인 또는 특정집단의 지정 트래킹 기능 등, 많은 부가 기능들을 접목시키고 있다. 하지만, 이러한 기능들은 모니터 화면을 모니터링 하는 사람이 직접 조작해야 하며, 또는 이러한 기능들이 소프트웨어적으로 처리가 된다고 하더라도 모니터링 인원이 직접 눈으로 관찰하는 것에 대한 보조적인 기능에 불과하다.
또한, 많은 보안/감시용 CCTV들이 존재하지만, 전술한 일반적인 CCTV 카메라의 모니터링과 같이, CCTV 기능들의 한계로 인해서 여전히 범죄율은 높아지고 있는 것이 현실이며, 현재의 CCTV 기능들은 범죄 발생 후, 이를 확인하거나, 또는 증거를 확보하기 위한 수동적인 대처 방법으로 사용될 뿐이다. 예를 들면, 엘리베이터 내에서의 영유아 납치사건, 엘리베이터 내의 폭행/폭력 및 성추행/성폭행 사건, 건물 내 및 아파트 단지 내의 외곽 지역에서의 범죄, 노상의 범죄 등 범죄가 발생된 시점에 적극적으로 대응하는 것이 아니라, 범죄가 일어난 후에 이러한 범죄의 증거확보의 수단으로 활용되는 것이 현실이다.
요즘의 CCTV 시스템은 영상감시 서버에 연결된 여러 종류의 다양한 유무선 CCTV 카메라들로 구성한다. 또한 CCTV 시스템은 USB 또는 IP 카메라들도 지원한다. 특히 무선 Wi-Fi 카메라의 경우 아주 쉽고 저비용으로 원하는 임의의 위치에 설치가 가능하다. 오래전부터 사용되어 오고 있는 아날로그 카메라들 또한 사용 가능하며 전송된 아날로그 영상을 영상감시 서버는 코덱 알고리즘을 이용하여 디지털화하는 능력도 가진다. 일반적으로 영상은 서버에 의해 목적에 맞는 형태로 처리되며, 결과 영상들은 모바일 폰, 데스크톱 PC, 노트북/랩탑, PDA 등 다양한 클라이언트들에게 인터넷 망 등 유무선 통신망을 통해 전송되며, 해당 클라이언트들은 수신한 영상을 인증, ID 관리, 범죄 예방, 증거 수집, 테러 예방, 접근 관리 등 그들의 목적에 맞게 활용하게 된다.
한편, SF영화에 흔하게 등장하는 소재 중 하나가 얼굴인식이다. 주인의 얼굴을 알아보는 안드로이드 로봇들이나, 스캐너에 얼굴을 가져다 대면 출입문이 열리는 방식 등이 대표적인 얼굴인식 시스템이다. 먼 미래에나 가능할 줄 알았던 얼굴인식은 이제 현실로 다가왔다. 신원확인, 범죄자 검색과 같은 보안 관련 분야뿐 아니라 디지털카메라나 스마트폰 등의 소비자 지향적인 분야에서도 얼굴인식을 이용한 시스템을 쉽게 발견할 수 있다. 이러한 얼굴인식은 분실과 복제의 우려가 없다는 점에서 홍채인식, 지문인식 등의 다른 생체인식과 함께 차세대 신원확인 시스템으로 각광받고 있다.
세계에서 가장 많은 사용자를 보유한 SNS 업체 페이스북이 '딥 페이스'란 이름의 얼굴 인식 알고리즘을 공개했다. 페이스북에 사진을 올리면 알고리즘이 알아서 사진 속 인물의 이름을 알아낸다. 정확도는 무려 97.25%다. 실제 눈으로 사람을 구별해내는 정확도가 97.53%라는 것을 감안하면 거의 같은 수준이다. 페이스북은 이미 이 알고리즘을 적용했다. 현재는 사용자가 직접 인물의 이름을 지정해 줄 필요 없이 알고리즘이 찾아준 결과만 확인하면 된다.
한편, 얼굴 인식을 하고자 하는 사진 속 얼굴과의 비교를 쉽게 하기 위해서, 페이스북에서는 업로드되는 모든 사진에 하기의 7개의 과정을 거친다.
1. 사진에서 얼굴 부분을 인식함
2. 인식한 얼굴 부분을 별도 추출함
3. 얼굴의 주요 부분 67곳에 점을 찍어 델로네 삼각 분할법으로 얼굴의 윤곽을 나눔
4. 나눠진 조각을 컴퓨터 작업을 거쳐 3차원으로 변환함
5. 얼굴 특징의 중요도에 따라 밝기를 조절함
6. 67개의 점을 기준으로 3차원 얼굴을 다시 2차원으로 변환함
7. 최종적으로 정면을 바라보는 사진으로 조정함
얼굴인식은 크게 두 가지 단계로 나뉜다. 영상 전체에서 얼굴이 어디인지 구분해내는 얼굴 영역 추출 과정과 찾아낸 얼굴이 누구의 얼굴인지 감별하는 얼굴인식 과정이 그것이다.
얼굴 영역 추출은 얼굴을 인식하기 위한 필수적인 사전 처리 과정이다. 얼굴과 배경을 구분하기 위해 밝기, 움직임, 색상, 눈 위치 추정 등의 정보를 이용하는데, 다양한 변수 때문에 한 가지 정보만으로는 정확한 추출이 어렵다. 예를 들어 명암 차이를 이용하는 경우, 얼굴과 배경의 밝기 값이 서로 크게 차이가 나면 쉽게 구분할 수 있지만, 서로 유사한 밝기 값을 갖거나 배경에 여러 색이 뒤섞여 있으면 엉뚱한 영역까지 얼굴로 인식된다. 색상 정보를 활용하는 기법에서는 미리 입력된 피부색에 맞는 화소를 추출하게 되는데, 이 역시 배경에 피부색이 섞여 있으면 정확한 영역을 잡아내지 못한다. 또한 주위 조명이나 화장 유무 등의 외부적인 요인도 크게 영향을 미친다. 따라서 얼굴 영역을 정확하게 추출하기 위해 2가지 이상의 정보를 취합 후 상호 보완하는 방식이 주로 사용된다.
얼굴 인식 과정에서도 다양한 연구가 진행돼 왔다. 이 중 얼굴의 주요 부분인 눈, 코, 입의 거리와 모양으로 얼굴을 판별하는 방법은 반드시 각 부위를 정확히 추출해야 한다는 어려움이 따른다. 만일 안경, 모자, 머리카락 등이 이목구비를 가리면 정확한 판별이 힘들어진다. 또한 해당 인물의 얼굴을 찍은 영상을 다수 보유하고 있는 상황에서 새로운 얼굴 영상이 들어오면 픽셀값을 비교해 최종적으로 신원을 확인하는 방법도 있다. 이 방법은 매우 간단해 보이지만 저장된 영상과 일일이 비교해야 하는 만큼 계산량이 지나치게 커져서 실용성이 낮다. 또한 표정, 각도, 조명 등의 변화에 따른 각각의 영상이 모두 필요하기 때문에 데이터 보유량도 상당히 높아지게 된다.
따라서 다양한 얼굴인식 알고리즘이 발달해왔는데, 가장 흔히 쓰이는 방법은 PCA(Principal Component Analysis), 즉 주성분분석법이라는 수학적 기법을 응용하는 것이다. 대략 주어진 사진을 분석하여 미세한 오차는 버리고 큰 특징만 잡아 다른 얼굴 사진과 비교하는 것으로 비교적 효율성이 높다. 하지만 조명이나 표정의 변화를 잘 구분하지 못하는 단점이 있었다.
하지만, 요즘은 출시되는 카메라는 화질도 좋아지고, 밤낮에 따라서 획득되는 영상에 있어서 화질의 차이가 크지 않다. 또한, 메모리의 가격도 낮아지고 사이즈도 작아지고 있어, 영상 신호 처리를 하는데 필요한 메모리를 카메라 측에 부착하더라도 가격 부담이 덜 하고 있어, 이를 이용한 경범죄를 예방 및 단속하고 범죄자 검거율을 높일 수 있는 첨단 CCTV 카메라 시스템의 구현이 필요하게 되었다.
한국등록특허 [10-0995569] (등록일자: 2010. 11. 15) 한국등록특허 [10-1079076] (등록일자: 2011. 10. 27) 한국등록특허 [10-1446143] (등록일자: 2014. 09. 24) 한국등록특허 [10-1513467] (등록일자: 2015. 04. 14)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 360도 전방향 촬영이 가능한 카메라에서 획득한 영상을 통해 기설정 거리 이내에 접근하는 객체를 판단하여 사람인 경우 음성으로 경고 및 녹화 시작을 안내하고, 녹화되는 영상정보에서 화상 인식 기술을 이용하여 불법행위 또는 범죄자 여부를 판단하고, 화상 인식 정보를 포함한 화상정보를 관제 서버로 전송함으로써, 경범죄를 예방 및 단속하고 범죄자 검거율을 높일 수 있도록 하는, 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템에 있어서, 설치된 지역을 360도 전방향을 촬영하여 감시하기 위한 전방위 촬영 카메라(101); 상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보를 저장하는 저장부(102); 상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보로부터 피측정 객체의 화상인식정보를 검출하기 위한 인식정보 검출부(103); 상기 검출된 화상인식정보를 바탕으로 상기 카메라에 인접하는 객체가 사람인지 여부 및 피측정자가 불법을 행했는지 여부를 판단하기 위한 제어부(105); 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 전방위 촬영 카메라의 반경 일정 거리 이내로 인접하는 객체가 사람이면 경고 및 녹화 시작을 음성으로 출력하는 스피커(104); 및 녹화 중 상기 피측정자가 불법을 행했다고 판단되면, 상기 피측정자의 화상인식정보를 포함한 화상정보를 외부의 관제 서버(200)로 전송하기 위한 송수신부(106)를 포함하고, 상기 전방위 촬영 카메라는, 단면의 모양이 쌍곡선에 가까운 회전 대칭형의 전방위 거울(311); 상기 거울의 회전대칭축상에 위치하며 상기 거울을 바라보는 방향으로 배치된 렌즈(312); 및 내부에 이미지 센서(313)를 구비하는 카메라 몸체(314)를 포함하며, 상기 거울 및 렌즈를 포함하는 전방위 렌즈는 r과 Z가 서로 비례하도록 하기 위해 하기 <수학식>으로 주어지는 직선수차보정 투사 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
<수학식>
Figure 112016087922447-pat00001
(r은 반사광이 포착되는 상기 이미지 센서의 센서면 상의 한 점(304)까지의 거리, Z는 광축에 평행하게 측정한 거리, 입사광의 고도각의 범위를 δ1 내지 δ2, (δ1 ≤ δ ≤ δ2), 반사광의 천정각의 범위를 θ1 내지 θ2, (θ1 ≤ θ ≤ θ2), 대응하는 물체면 상에서의 피사체의 높이의 범위는 Z1 = Stanδ1 내지 Z2 = Stanδ2, (Z1 ≤ Z ≤ Z2), S는 상기 한 점(304)의 축상 반경, 초점면 상에서의 상점의 축상 반경의 범위는 r1 = ftanθ1 내지 r2 = ftanθ2, (r1 ≤ r ≤ r2), f는 상기 렌즈의 유효 초점 거리)
한편, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템에 있어서, 설치된 지역을 360도 전방향을 촬영하여 감시하기 위한 전방위 촬영 카메라(101); 상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보를 저장하는 저장부(102); 상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보로부터 피측정 객체의 화상인식정보를 검출하기 위한 인식정보 검출부(103); 상기 검출된 화상인식정보를 바탕으로 상기 카메라에 인접하는 객체가 사람인지 여부 및 피측정자가 불법을 행했는지 여부를 판단하기 위한 제어부(105); 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 전방위 촬영 카메라의 반경 일정 거리 이내로 인접하는 객체가 사람이면 경고 및 녹화 시작을 음성으로 출력하는 스피커(104); 및 녹화 중 상기 피측정자가 불법을 행했다고 판단되면, 상기 피측정자의 화상인식정보를 포함한 화상정보를 외부의 관제 서버(200)로 전송하기 위한 송수신부(106)를 포함하고, 상기 전방위 촬영 카메라는, 어안 렌즈를 구비한 카메라인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 있어서, 전방위 촬영 카메라가 설치된 지역을 촬영하는 촬영 단계(S510, S620); 상기 전방향 촬영 카메라의 반경 일정 거리 이내에 접근하는 객체의 화상인식정보를 검출하기 위한 인식정보 검출단계(S530, S640); 상기 접근하는 피측정 객체가 사람인지 여부를 사람인지 여부를 판단하는 인체판단단계(S540,S650); 상기 접근하는 객체가 사람이면 경고 및 녹화 시작을 음성으로 출력하는 음성안내단계(S550, S660); 상기 전방위 촬영 카메라 카메라로부터 획득한 영상정보를 녹화하는 녹화단계(S560); 상기 검출된 화상인식정보에서 피측정자가 불법을 행했는지 여부를 판단하는 범죄판단단계(S570); 상기 피측정자가 불법을 행했다고 판단됨에 따라, 상기 피측정자의 화상정보를 외부의 관제 서버로 전송하는 화상정보전송단계(S580); 및 상기 관제 서버는 이를 모니터링 단말로 알려주는 알림 단계(S580)를 포함하고, 상기 전방위 촬영 카메라는, 단면의 모양이 쌍곡선에 가까운 회전 대칭형의 전방위 거울(311) 상기 거울의 회전대칭축상에 위치하며 상기 거울을 바라보는 방향으로 배치된 렌즈(312) 및 내부에 이미지 센서(313)를 구비하는 카메라 몸체(314)를 포함하여 구성되는데, 상기 거울 및 렌즈를 포함하는 전방위 렌즈는 r과 Z가 서로 비례하도록 하기 위해 하기 <수학식>으로 주어지는 직선수차보정 투사 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
<수학식>
Figure 112016087922447-pat00002
(r은 반사광이 포착되는 상기 이미지 센서의 센서면 상의 한 점(304)까지의 거리, Z는 광축에 평행하게 측정한 거리, 입사광의 고도각의 범위를 δ1 내지 δ2, (δ1 ≤ δ ≤ δ2), 반사광의 천정각의 범위를 θ1 내지 θ2, (θ1 ≤ θ ≤ θ2), 대응하는 물체면 상에서의 피사체의 높이의 범위는 Z1 = Stanδ1 내지 Z2 = Stanδ2, (Z1 ≤ Z ≤ Z2), S는 상기 한 점(304)의 축상 반경, 초점면 상에서의 상점의 축상 반경의 범위는 r1 = ftanθ1 내지 r2 = ftanθ2, (r1 ≤ r ≤ r2), f는 상기 렌즈의 유효 초점 거리)
한편, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 있어서, 전방위 촬영 카메라가 설치된 지역을 촬영하는 촬영 단계(S510, S620); 상기 전방향 촬영 카메라의 반경 일정 거리 이내에 접근하는 객체의 화상인식정보를 검출하기 위한 인식정보 검출단계(S530, S640); 상기 접근하는 피측정 객체가 사람인지 여부를 사람인지 여부를 판단하는 인체판단단계(S540,S650); 상기 접근하는 객체가 사람이면 경고 및 녹화 시작을 음성으로 출력하는 음성안내단계(S550, S660); 상기 전방위 촬영 카메라 카메라로부터 획득한 영상정보를 녹화하는 녹화단계(S560); 상기 검출된 화상인식정보에서 피측정자가 불법을 행했는지 여부를 판단하는 범죄판단단계(S570); 상기 피측정자가 불법을 행했다고 판단됨에 따라, 상기 피측정자의 화상정보를 외부의 관제 서버로 전송하는 화상정보전송단계(S580); 및 상기 관제 서버는 이를 모니터링 단말로 알려주는 알림 단계(S580)를 포함하고, 상기 전방위 촬영 카메라는, 어안 렌즈를 구비한 카메라인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 화상 인식 및 음성 안내 기능을 구비한 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능을 구비한 CCTV 카메라 시스템 및 그 동작 방법에 의하면, CCTV의 단순 기능에서 벗어나 화상 인식을 통한 범죄예방의 목적을 달성할 수 있으며, 긴급 상황 발생 영역의 상황을 용이하게 파악할 수 있으며, 범죄 의도자 또는 범죄자의 인상착의를 용이하게 획득할 수 있다.
또한, 화상인식정보를 포함하는 화상 정보가 관제 서버에 실시간으로 전송되고, 상기 관제 서버는 저장된 범죄자 영상정보와 동일성 검출을 실시간으로 가능케하므로 범죄자의 이동 경로나 현재 위치를 빨리 추적하여 검거할 수 있는 장점이 있다.
또한,　피측정 객체가 감지된 경우 CCTV가 설치된 영역을 카메라로 촬영하도록 함으로써 방범 서버에 긴급 상황임을 용이하게 알릴 수 있으며, 긴급 상황 발생 영역을 촬영한 영상 데이터를 용이하게 획득할 수 있다.
더욱이, 녹화시 구동되는 플래시 및 마이크를 더 포함함으로써 범죄 의심 상황시 어두운 상황에서도 촬영 가능하도록 하며, 음성에 대한 정보도 획득할 수 있다.
또한, CCTV가 설치된 영역 근처에 접근하는 객체가 사람이면, 스피커를 통해 경고음 또는 경고 방송을 출력함으로써, 범죄 의도자가 범죄를 포기하도록 유도할 수 있다.
본 발명에 따르면, 관리자(모니터링 요원)가 영상감시용 모니터로부터 떨어진 상태에서도 긴급 상황에서 알람을 해주기 때문에 즉각적으로 대처할 수 있다. 이에 따라 경비 인원을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 일 실시예 구성도.
도 2는 본 발명에서 사용되는 전방위 촬영 카메라에 대한 일실시예 설명도.
도 3a 내지 3g는 본 발명에서 사용되는 전방위 촬영 카메라의 왜곡 보정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 인식정보 검출부에 대한 일실시예 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 대한 일 실시예 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 대한 다른 실시예 흐름도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템을 포함하는 전체 시스템의 일 실시예 구성도이다.
본 발명이 적용되는 전체 시스템은, 통신 네트워크를 통하여 외부의 서버(관제서버(200))와 연결된 CCTV 카메라 시스템(100), 관제 서버(200) 및 모니터링 단말(300)을 포함한다. 상기 본 발명이 적용되는 전체 시스템은 범죄자(용의자) 영상정보를 송신하는 경찰청 서버(201)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 통신 네트워크는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 근거리 통신망(LAN; Local Area Network), 도시권 통신망(MAN; Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN; Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 말하는 통신 네트워크는 공지의 월드와이드웹(WWW; World Wide Web)일 수 있다.
상기 모니터링 단말(300)은 일반적으로 통신 네트워크를 통하여 상기 CCTV 카메라 시스템(100)에 저장되거나 상기 CCTV 카메라 시스템(100)으로부터 수신되는 영상데이터를 검색할 수 있으며, 범죄 의심 상황시 이를 알림으로 수신받을 수 있는 디지털 기기로서, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 등), 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명에 따른 모니터링 단말(300)로서 채택될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 CCTV 카메라 시스템(100)은, 전방위 촬영 카메라(101), 저장부(102), 인식정보 검출부(103), 스피커(104), 제어부(105), 및 송수신부(106)를 포함한다.
상기 전방위 촬영 카메라(101)는 설치된 지역의 360도 전방향을 촬영하여 감시한다. 상기 전방위 촬영 카메라(101)는, 팬/틸트/줌 기능을 이용하여, 녹화 중 피측정자의 움직임을 추적할 수 있다.
상기 저장부(102)는 상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보를 저장한다.
상기 인식정보 검출부(103)는 상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보로부터 피측정 객체의 화상인식정보를 검출한다.
상기 제어부(105)는 상기 인식정보 검출부(103)에서 검출된 화상인식정보를 바탕으로 상기 전방위 촬영 카메라에 인접하는 객체가 사람인지 여부를 판단하고, 상기 인접하는 객체가 사람이라면, 피측정자가 불법을 행했는지 여부를 판단한다.
상기 스피커(104)는 상기 제어부(105)의 제어에 따라, 상기 전방위 촬영 카메라(101)의 반경 내 기설정 거리 이내로 인접하는 객체가 사람이면 경고 및 녹화 시작을 음성으로 출력한다.
상기 송수신부(106)는 녹화 중 상기 피측정자가 불법을 행했다고 판단되면, 상기 피측정자의 화상인식정보를 포함한 화상정보를 외부의 관제 서버(200)로 전송한다.
한편, 상기 CCTV 카메라 시스템(100)은 플래시(발광부, 미도시) 및 마이크(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 플래시는 녹화시 어두운 상황에서 동작시켜 정확한 피측정자의 화상정보를 얻을 수 있으며, 상기 마이크를 통해 음성 신호까지도 획득할 수 있다.
상기 관제 서버(200)는 경찰청 서버(201)로부터 범죄자(용의자) 영상정보를 수신하여 저장하고 있으며, CCTV 카메라 시스템(100)으로부터 수신한 화상정보와 상기 범죄자 영상정보를 비교하여, 상기 피측정자가 범죄자(용의자)로 의심된다고 판단하면, 이를 모니터링 단말(300)로 알려줄 수 있다. 한편, 범죄자(용의자) 영상정보는 기설정된 다수의 특징점에 대한 좌표값을 갖도록 가공된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 저장부(102)는 추가적으로 상기 관제 서버(200)로부터 범죄자(용의자) 영상정보를 수신하여 저장하고 있으며, 상기 제어부(105)는 추가적으로 인식정보 검출부(103)에서 획득한 피측정자의 화상인식정보와 범죄자 영상정보를 비교하여, 상기 피측정자가 범죄자(용의자)로 의심된다고 판단하면, 이를 관제 서버(200) 및 모니터링 단말(300)로 알려줄 수도 있다.
상기 전방위 촬영 카메라(101), 저장부(102), 인식정보 검출부(103), 스피커(104), 제어부(105) 및 송수신부(106)는 그 중 적어도 일부가 상기 CCTV 카메라 시스템(100)과 통신하는 프로그램 모듈들일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈들은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 및 기타 프로그램 모듈의 형태로 상기 CCTV 카메라 시스템(100)에 포함될 수 있으며, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치 상에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈들은 상기 CCTV 카메라 시스템(100)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈들은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 전방위 촬영 카메라에 대한 일실시예 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전방위 촬영 카메라의 항목(210)에 따른 Specification(220)을 나타내고 있다. 본 발명에 따른 전방위 촬영 카메라는, 360도 omni-directional IP 카메라를 포함한다.
상기 전방위 촬영 카메라는 촬영하고자 하는 영역의 상부(예: 천장)에 설치되어 일정 범위의 감시 영역을 촬영 및 모니터링한다. 전방위 촬영 카메라는 설치된 CCTV 카메라 몸체(230)의 하부에 위치하며, CCTV 카메라 몸체(230)의 크기는 직경 150 mm 이고 높이 107 mm 이다.
이미지 센서로는, 1/2.5 인치 이미지 센서가 포함되고, 유효 화소수는 총 500만 화소로, Horizontal(H) 2592 개, Vertical(V) 1920 개이며, 조도는, 컬러는 0.1 Lux @F1.1, 흑백은 0.01 Lux @F1.1이며, 렌즈는 PanoReflect Lens 이고, 초점거리는 -1.4373 mm 이고, 최대구경비 F 2.0 이고, 시야각은 Horizontal(H) 360˚, Vertical (V) 35~85˚이고, 디지털 줌으로 4배 Pan/Tilt/Zoom 기능이 가능하고, 동작 온도는 -10℃ ~ 55℃ 이고, 동작 습도는 90% RH(상대 습도)이다.
본 발명에서 전방위 촬영 카메라는, 팬(pan)˙틸트(tilt)˙줌(zoom) 기능이 가능하다. 이와 같은 카메라는 광학적으로 줌 기능이 있는 렌즈를 장착한 비디오 카메라를 팬˙틸트 스테이지(stage)에 장착함으로써 구현된다. 팬 작용은 수평 방향으로 소정의 각도만큼 회전할 수 있는 기능을 말하며, 틸트 작용은 수직 방향으로 소정의 각도만큼 회전할 수 있는 기능을 말한다. 다시 말하면 카메라가 천체를 기술하는 천구(celestial sphere)의 중심에 있다고 할 때 팬은 경도(longitude)를 변경하는 작용(operation)을 의미하며, 틸트는 위도(latitude)를 변경하는 작용을 의미한다. 따라서 팬 작용의 이론적인 범위는 360˚이며, 틸트 작용의 이론적인 범위는 180˚이다.
도 3a 내지 3g는 본 발명에서 사용되는 전방위 촬영 카메라의 왜곡 영상 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
경관이 뛰어난 관광지 등에서 360˚모든 방향의 경치를 한 장의 사진에 포착하는 파노라마 사진기(panoramic camera)는 전방위 영상 시스템의 일 예이다. 전방위 영상 시스템은 관찰자가 제자리에서 한바퀴 돌 때 바라보이는 경치를 모두 한 장의 이미지에 포착하는 영상 시스템을 지칭한다.
이와는 다르게 관찰자의 위치에서 바라볼 수 있는 모든 방향의 경치를 한 장의 이미지에 포착하는 시스템은 전방향 영상 시스템(omnidirectional imaging system)이라 지칭된다. 전방향 영상 시스템에서는 관찰자가 제자리에서 한 바퀴 도는 것은 물론, 고개를 젖히거나 숙여서 바라볼 수 있는 모든 경치를 포함한다. 수학적으로는 영상 시스템으로 포착할 수 있는 영역의 입체각(solid angle)이 4π 스테라디안(steradian)인 경우를 지칭한다.
전방위 영상을 얻을 수 있는 한 방법으로서 거울과 렌즈를 결합한 반사굴절식(catadioptric) 전방위 영상 시스템에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 도 3a에는 일반적인 반사굴절식 전방위 영상 시스템의 개념도가 도시되어 있다. 도 3a 에 도시한 바와 같이, 전방위 영상 시스템은 단면의 모양이 쌍곡선(hyperbola)에 가까운 회전 대칭형의 전방위 거울(311) 및 상기 거울(311)의 회전대칭축(301) 상에 위치하며 거울(311)을 바라보는 방향으로 배치된 렌즈(312) 및 그 내부에 이미지 센서(313)를 구비하는 카메라 몸체(314)를 포함하는 영상 획득부로 구성된다.
이때, 거울(311) 주변의 360˚모든 방향에서 회전대칭축(301)을 향하여 입사되며, 고도각(altitude angle) δ를 갖는 입사광(305)은 거울면(311) 상의 한 점 M에서 반사되어 회전대칭축(301)에 대해 천정각(zenith angle) θ를 갖는 반사광(306)으로서 이미지 센서(313)에 포착된다. 여기서 고도각이란 지평면(즉, X-Y 평면)에서 천정(zenith)을 향하여 잰 각도를 말한다.
도 3b는 도 3a 에 도시한 반사굴절식 전방위 영상 시스템을 이용해서 획득한 예시적인 전원 풍경의 개념도이다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 필름이나 이미지 센서(image sensor: 313) 자체의 모양은 정사각형(square) 또는 직사각형 (rectangle)의 모양이지만 전방위 영상 시스템을 이용해서 획득한 전방위 영상(333)은 고리(ring) 모양이다. 도 3b에서 해칭된(hatching) 영역을 제외한 나머지 부분이 전방위 영상이며, 중앙의 해칭된 원은 카메라 몸체가 시야를 가려서 촬영되지 못한 카메라 뒤쪽 영역을 나타낸다. 이 원안에는 거울(311)에 비친 카메라 자체의 이미지가 존재한다. 한편, 네 귀퉁이의 빗금친 영역은 카메라 렌즈(312)의 대각(diagonal) 방향의 화각이 전방위 거울(311)의 화각보다 넓기에 발생하는 부분이다. 이 부분에는 전방위 거울이 존재하지 않았을 때 포착되는 카메라 앞쪽의 이미지가 포착된다. 한편, 도 3c를 참조하면, 도 3b의 펼쳐지지 않은 고리형의 전방위 영상(333)을 영상 처리 소프트웨어를 이용하여 절단선(333c)을 기준으로 정상적인 시점의(perspectively normal) 이미지로 변환한 펼쳐진 전방위 영상(334)이 도시되어 있다.
이후, 펼쳐진 전방위 영상(334)은 4분할로 나뉠 수 있다.
도 3c 의 펼쳐진 전방위 영상(334)이 자연스럽게 보이기 위해서는 도 3b의 펼쳐지지 않은 전방위 영상(333)이 특정한 투사방식(projection scheme)을 만족하는 전방위 렌즈에 의하여 포착되어야 한다. 여기서 전방위 렌즈란 전방위 거울(311)과 굴절 렌즈(312)로 구성되는 복합 렌즈를 지칭한다.
도 3d는 낮에 실외에서 획득한 고리모양의 전방위 영상(340) 및 4분할된 펼쳐진 영상(341)을 도시하고 있으며, 도 3e는 밤에 실외에서 획득한 고리모양의 전방위 영상(350) 및 4분할된 펼쳐진 영상(351)을 도시하고 있다.
도 3f는 직선수차보정 투사 방식(rectilinear projection scheme)을 만족하는 전방위 영상 시스템에서 사용되는 물체면(object plane: 431)의 개념도이며, 도 3g는 도 3f의 물체면 상의 풍경을 전방위 영상 시스템으로 포착한 펼쳐지지 않은 전방위 영상(533)의 개념도이다.
이와 같은 직선수차보정 전방위 영상 시스템에서는 회전 대칭축(rotational symmetry axis)이 전방위 렌즈의 광축(optical axis)과 일치하는 원통형의 물체면(331, 431)을 가정한다. 도 3f에서 원통형인 물체면(431)의 회전대칭축은 지평면(417)에 수직한 것이 바람직하다.
도 3a 및 도 3f를 참조하면 상기 물체면(331)의 반경은 S이며, 전방위 거울(311)과 굴절 렌즈(312)로 구성되는 전방위 렌즈는 상기 물체면(331) 상에 존재하는 피사체(object)의 한 점(304)의 영상, 즉 상점(image point) P를 초점면(focal plane: 332) 상에 형성한다. 선명한 화면을 얻기 위해서는 이미지 센서의 센서면(313)이 상기 초점면(332)과 일치하여야 한다. 상기 상점 P에 이르는 광선(306)은 먼저 전방위 거울면(311) 상의 한 점 M에서 반사된 후 굴절 렌즈(312)의 마디점 N을 통과한다. 여기서 마디점(nodal point)이란 렌즈를 이상적인 바늘구멍 사진기로 근사하였을 때 그 바늘구멍의 위치에 해당하는 점이다. 이 마디점에서 초점면(332)까지의 거리는 대략 굴절 렌즈(312)의 유효 초점 거리(effective focal length) f와 일치한다. 논의의 편의상 전방위 거울에서 반사되기 이전의 광선(305)을 입사광(incident ray)이라고 하고, 반사된 이후의 광선(306)을 반사광(reflected ray)이라고 지칭한다. 반사광이 카메라의 광축(301)과 이루는 천정각을 θ라고 하면, 센서면(313)의 중심, 즉 센서면(313)과 광축(301)과의 교점 O에서 상기 반사광(306)이 포착되는 센서면 상의 한 점 P까지의 거리 r은 수학식 1로 주어진다.
<수학식 1>
r= f tan θ
(여기서, r은 반사광(306)이 포착되는 센서면 상의 한 점 P까지의 거리, f는 굴절 렌즈(312)의 유효 초점 거리, θ는 반사광이 카메라의 광축(301)과 이루는 천정각)
직선수차보정 투사 방식의 전방위 렌즈에서는 물체면(331) 상에서의 높이, 즉 광축에 평행하게 측정한 거리 Z가 센서면 상에서의 거리 r에 비례한다. 반사가 일어난 전방위 거울면(311) 상의 한 점 M의 축상 반경(axial radius)이 ρ이고, 높이가 z이며, 물체면(331) 상의 한 점(304)의 축상 반경이 S이고 높이는 Z이다. 상기 입사광(305)의 고도각이 δ이므로, 상기 피사체의 높이 Z는 수학식 2와 같이 주어진다.
<수학식 2>
Z = z + (S-ρ) tanδ
만약 카메라에서 물체면까지의 거리가 카메라 자체의 크기에 비하여 크다고 하면(즉, S >> ρ, Z >> z), 수학식 2는 수학식 3과 같이 근사될 수 있다.
<수학식 3>
Z = S tanδ
따라서 물체면의 반경 S가 고정되어 있다고 하면, 피사체의 높이(즉, 물체 크기)는 tanδ에 비례하며, 초점면상에서의 대응하는 상점의 축상 반경(즉, 상 크기)은 tanθ에 비례한다. 이와 같이 tanδ와 tanθ가 비례한다면 물체면 상의 피사체의 영상이 그 수직 방향의 비례가 보존된 채 이미지 센서에 포착된다. 그런데 도 1를 참조하면 입사광의 고도각과 반사광의 천정각이 모두 상한(upper bound)과 하한(lower bound)을 가지는 것을 알 수 있다. 입사광의 고도각의 범위를 δ1 내지 δ2라고 하고(δ1 ≤ δ ≤ δ2), 반사광의 천정각의 범위를 θ1 내지 θ2라고 하면(θ1 ≤ θ ≤ θ2), 대응하는 물체면 상에서의 피사체의 높이의 범위는 Z1 = Stanδ1 내지 Z2 = Stanδ2이며(Z1 ≤ Z ≤ Z2), 초점면 상에서의 상점의 축상 반경의 범위는 r1 = ftanθ1 내지 r2 = ftanθ2이다(r1 ≤ r ≤ r2). 이 r과 Z가 서로 비례하기 위한 투사 방식은 다음과 같이 수학식 4로 주어진다.
<수학식 4>
Figure 112016087922447-pat00003
따라서, 전방위 렌즈가 수학식 4로 주어지는 직선수차보정 투사 방식을 구현했을 때 가장 자연스러운 전방위 영상이 얻어질 수 있다.
상기 전방위 영상을 얻기 위한 영상 처리는 상기 전방위 촬영 카메라(101)에 구비된 영상 처리 소프트웨어에서 처리될 수 있다.
한편, 도 3g에 도시된, 펼쳐지지 않은 전방위 영상(533)은 각 사분면에 대하여 분할된 이후 분할된 영상에 대하여 직선수차보정 투사 방식을 적용하여, 각각 4개의 전방위 영상(341, 351)을 얻을 수도 있다.
전방위 영상을 얻는 또 다른 방법은 화각이 넓은 어안 렌즈(fisheye lens)를 사용하는 것이다. 예를 들어, 화각이 180˚인 어안 렌즈를 수직으로 하늘을 향하게 하면 하늘의 별자리에서부터 지평선까지를 한 장의 이미지에 포착하는 것이 가능하다. 이러한 이유로 어안렌즈는 전천렌즈(all-sky lens)라고도 지칭된다. 특히, 니콘(Nikon)사의 한 어안 렌즈(6mm f/5.6 Fisheye-Nikkor)는 화각이 220˚에 달하므로, 이를 카메라에 장착하면 카메라 후방의 경치도 일부나마 이미지에 포함시킬 수 있다. 이와 같이 어안 렌즈를 사용하여 얻은 영상에서 도 3b 내지 도 3c에 예시된 것과 동일한 방법으로 전방위 영상을 얻을 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 인식정보 검출부에 대한 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인식정보 검출부(103)는, 움직임 감시부(410), 얼굴 영역 추출부(420), 얼굴 특징점 추출부(430) 및 얼굴 특징점 표시부(440)를 포함한다.
상기 움직임 감시부(410)는 상기 전방위 촬영 카메라(101)로부터 획득한 영상 정보에서 움직임이 감지되는지 모니터링한다.
상기 얼굴 영역 추출부(420)는 상기 움직임 감시부(410)에서 움직임이 감지되면, 움직이는 객체가 사람인지 여부를 확인하기 위해 얼굴 영역을 추출한다.
상기 얼굴 영역 추출부(420)가 얼굴 영역을 추출하면, 제어부(105)에 이를 알리고, 제어부(105)의 제어에 따라 스피커(104)는 쓰레기 투기 방지 관련 안내 방송 또는 우범지역 안내 방송 등의 경고 방송을 출력하며, 녹화가 시작됨을 알려준다.
한편, 추출된 얼굴 영역의 크기는 기설정된 크기 (최소 100x100 픽셀) 이상이 되는 것이 바람직하며, 추출된 얼굴 영역이 상기 기설정된 크기에 만족하지 않으면, 전방위 촬영 카메라(101)의 줌 기능을 이용하여 확대된 영상을 획득할 수도 있다.
상기 얼굴 특징점 추출부(430)는 상기 감지된 얼굴 영역에 대한 다수의 특징점을 추출한다. 얼굴 영역의 특징점으로는, 눈, 코, 입의 경계의 다수의 점들을 포함할 수 있으며, 두 눈 사이의 거리, 코의 길이와 너비, 턱 선의 길이와 같이 수로 나타낼 수 있는 특징도 포함될 수 있다. 또한, 얼굴의 대칭이나 광대의 모양도 함께 고려할 수 있다.
그리고, 상기 얼굴 특징점 표시부(440)는 영상정보(화상정보)에 상기 추출한 다수의 특징점을 부가하고, 상기 얼굴 특징점이 부가된 화상정보가 상기 관제 서버(200)로 전송될 수 있도록 한다.
한편, 저장부(102)가 범죄자(용의자)의 영상정보를 저장하고 있으면, 상기 제어부(105)는 상기 얼굴 특징점이 부가된 화상정보와 상기 저장부(102)에 저장되어 있는 범죄자의 영상정보를 비교하여, 촬영된 피측정자가 범죄자로 의심이 되는지 여부를 판단한다. 상기 피측정자가 범죄자로 의심되면 상기 관제 서버(200) 및 상기 모니터링 단말(300)에 이를 전송한다. 한편, 상기 범죄자(용의자) 영상정보는 기설정된 다수의 특징점에 대한 좌표값을 갖도록 가공된 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 대한 일 실시예 흐름도이다.
먼저, 전방위 촬영 카메라(101)로 설치된 지역의 영상을 모니터링하고 저장한다(S510).
이후, 상기 전방위 촬영 카메라(101)의 반경 일정 거리 내에 움직이는 피측정 객체가 감지되는지 판단한다(S520).
상기 판단 단계(S520)의 판단 결과, 반경 일정 거리 내에 움직이는 피측정 객체가 감지되지 않았으면, "S510" 단계로 진행하여, 설치된 지역의 영상을 모니터링 및 저장한다.
한편, 상기 판단 단계(S520)의 판단 결과, 반경 일정 거리 내에 움직이는 피측정 객체가 감지되었으면, 상기 피측정 객체의 화상인식정보를 검출한다(S530).
상기 검출한 화상인식정보를 기반하여, 상기 움직이는 피측정 객체가 사람인지 여부를 판단한다(S540).
상기 판단 단계(S540)의 판단 결과, 상기 움직이는 피측정 객체가 사람이 아니면, "S510" 단계로 진행하여, 설치된 지역의 영상을 모니터링 및 저장한다.
한편, 상기 판단 단계(S540)의 판단 결과, 상기 움직이는 피측정 객체가 사람이면, 스피커(104)를 통해 경고 내용 및 녹화 시작을 음성으로 출력한다(S550).
이후, 상기 움직이는 피측정 객체가 촬영 지역을 벗어나지 않음에 따라 녹화를 한다(S560).
녹화 중에, 피측정자가 불법을 행하는지 판단한다(S570).
상기 판단 단계(S570)의 판단 결과, 상기 피측정자가 불법을 행하지 않았으면, "S510" 단계로 진행하여, 설치된 지역의 영상을 모니터링 및 저장한다.
한편, 상기 판단 단계(S570)의 판단 결과, 상기 피측정자가 불법을 행했으면, 상기 피측정자의 화상인식정보를 포함한 화상정보를 외부의 관제 서버(200)로 전송하고, 모니터링 단말(300)로 알려준다(S580).
상기 피측정자의 화상정보는, 획득한 영상정보, 상기 화상인식정보, 상기 전방위 촬영 카메라의 위치, 촬영 시간 등을 포함한다.
도 6은 본 발명에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.
먼저, 저장부(102)는 범죄자(용의자) 영상정보를 수신하여 저장하고 있다(S610)
전방위 촬영 카메라(101)로 설치된 지역의 영상을 모니터링하고 저장한다(S620).
이후, 상기 전방위 촬영 카메라(101)의 반경 일정 거리 내에 움직이는 피측정 객체가 감지되는지 판단한다(S630).
상기 판단 단계(S630)의 판단 결과, 반경 일정 거리 내에 움직이는 피측정 객체가 감지되지 않았으면, "S620" 단계로 진행하여, 설치된 지역의 영상을 모니터링 및 저장한다.
한편, 상기 판단 단계(S630)의 판단 결과, 반경 일정 거리 내에 움직이는 피측정 객체가 감지되었으면, 상기 피측정 객체의 화상인식정보를 검출한다(S640).
상기 검출한 화상인식정보를 기반하여, 상기 움직이는 피측정 객체가 사람인지 여부를 판단한다(S650).
상기 판단 단계(S650)의 판단 결과, 상기 움직이는 피측정 객체가 사람이 아니면, "S620" 단계로 진행하여, 설치된 지역의 영상을 모니터링 및 저장한다.
한편, 상기 판단 단계(S650)의 판단 결과, 상기 움직이는 피측정 객체가 사람이면, 스피커(104)를 통해 경고 내용 및 녹화 시작을 음성으로 출력하고, 녹화한다(S660). 이때, 상기 움직이는 피측정 객체가 촬영 지역을 곧 바로 벗어나면, "S620" 단계로 진행하여, 설치된 지역의 영상을 모니터링 및 저장한다.
녹화 중에, 피측정자의 화상인식정보와 상기 범죄자 영상정보를 비교한다(S670).
상기 비교 단계(S670)의 비교 결과, 상기 피측정자가 범죄자로 의심되는지 판단한다(S680).
상기 판단 단계(S680)의 판단 결과, 상기 피측정자가 범죄자로 의심되지 않았으면, "S620" 단계로 진행하여, 설치된 지역의 영상을 모니터링 및 저장한다.
한편, 상기 판단 단계(S680)의 판단 결과, 상기 피측정자가 범죄자로 의삼되면, 상기 피측정자의 화상인식정보를 포함한 화상정보를 외부의 관제 서버(200)로 전송하고, 모니터링 단말(300)로 알려준다(S690).
상기 피측정자의 화상정보는, 획득한 영상정보, 상기 화상인식정보, 상기 전방위 촬영 카메라의 위치, 촬영 시간 및 의심되는 범죄자의 영상정보 식별번호 등을 포함한다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 대하여 설명하였지만, 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.
즉, 상술한 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음을 당업자들이 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: CCTV 카메라 시스템 101: 전방위 촬영 카메라
102: 저장부 103: 인식정보 검출부
104: 스피커 105: 제어부
106: 송수신부 200: 관제 서버 (원격지 서버)
201: 경찰청 서버 300: 모니터링 단말

Claims (12)

  1. 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템에 있어서,
    설치된 지역을 360도 전방향을 촬영하여 감시하기 위한 전방위 촬영 카메라(101);
    상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보를 저장하는 저장부(102);
    상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보로부터 피측정 객체의 화상인식정보를 검출하기 위한 인식정보 검출부(103);
    상기 검출된 화상인식정보를 바탕으로 상기 카메라에 인접하는 객체가 사람인지 여부 및 피측정자가 불법을 행했는지 여부를 판단하기 위한 제어부(105);
    상기 제어부의 제어에 따라, 상기 전방위 촬영 카메라의 반경 일정 거리 이내로 인접하는 객체가 사람이면 경고 및 녹화 시작을 음성으로 출력하는 스피커(104); 및
    녹화 중 상기 피측정자가 불법을 행했다고 판단되면, 상기 피측정자의 화상인식정보를 포함한 화상정보를 외부의 관제 서버(200)로 전송하기 위한 송수신부(106)
    를 포함하고,
    상기 전방위 촬영 카메라는,
    단면의 모양이 쌍곡선에 가까운 회전 대칭형의 전방위 거울(311);
    상기 거울의 회전대칭축상에 위치하며 상기 거울을 바라보는 방향으로 배치된 렌즈(312); 및
    내부에 이미지 센서(313)를 구비하는 카메라 몸체(314)를 포함하며,
    상기 거울 및 렌즈를 포함하는 전방위 렌즈는 r과 Z가 서로 비례하도록 하기 위해 하기 <수학식>으로 주어지는 직선수차보정 투사 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템.
    <수학식>
    Figure 112016087922447-pat00004

    (r은 반사광이 포착되는 상기 이미지 센서의 센서면 상의 한 점(304)까지의 거리, Z는 광축에 평행하게 측정한 거리, 입사광의 고도각의 범위를 δ1 내지 δ2, (δ1 ≤ δ ≤ δ2), 반사광의 천정각의 범위를 θ1 내지 θ2, (θ1 ≤ θ ≤ θ2), 대응하는 물체면 상에서의 피사체의 높이의 범위는 Z1 = Stanδ1 내지 Z2 = Stanδ2, (Z1 ≤ Z ≤ Z2), S는 상기 한 점(304)의 축상 반경, 초점면 상에서의 상점의 축상 반경의 범위는 r1 = ftanθ1 내지 r2 = ftanθ2, (r1 ≤ r ≤ r2), f는 상기 렌즈의 유효 초점 거리)
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 관제 서버는,
    경찰청 서버로부터 주기적으로 범죄자 영상정보를 수신하고, 상기 CCTV 카메라 시스템으로부터 전달받은 상기 화상정보와 상기 범죄자 영상정보를 비교하여 상기 피측정자가 범죄자인지 여부를 판단하여, 모니터링 단말(300)로 알려주는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 관제 서버는,
    경찰청 서버로부터 주기적으로 범죄자 영상정보를 수신받아 상기 CCTV 카메라 시스템으로 전송하고,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 화상인식정보와 상기 범죄자 영상정보를 비교하여 상기 피측정자가 범죄자인지 여부를 판단하여 상기 관제 서버 및 모니터링 단말로 알려주는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인식정보 검출부는,
    상기 영상정보에서 움직임이 감지되는지 모니터링하기 위한 움직임 감시부(410);
    상기 움직임 감시부에서 움직임을 감지하면, 상기 영상정보로부터 상기 전방위 촬영 카메라에 인접하는 객체의 얼굴 영역을 추출하기 위한 얼굴 영역 추출부(420);
    상기 얼굴 영역 추출부에서 얼굴 영역이 추출되면, 상기 얼굴 영역에서 다수의 특징점을 추출하기 위한 얼굴 특징점 추출부(430); 및
    상기 추출한 다수의 특징점을 상기 영상정보에 추가하여 표시하기 위한 얼굴 특징점 표시부(440)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화상정보는,
    획득한 영상정보, 상기 화상인식정보, 상기 전방위 촬영 카메라의 위치, 및 촬영 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전방위 촬영 카메라는,
    팬/틸트/줌 기능을 이용하여, 녹화 중 상기 피측정자의 움직임을 추적하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템.
  8. 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법에 있어서,
    전방위 촬영 카메라가 설치된 지역을 촬영하는 촬영 단계(S510, S620);
    상기 전방위 촬영 카메라의 반경 일정 거리 이내에 접근하는 객체의 화상인식정보를 검출하기 위한 인식정보 검출단계(S530, S640);
    상기 접근하는 피측정 객체가 사람인지 여부를 판단하는 인체판단단계(S540,S650);
    상기 접근하는 객체가 사람이면 경고 및 녹화 시작을 음성으로 출력하는 음성안내단계(S550, S660);
    상기 전방위 촬영 카메라로부터 획득한 영상정보를 녹화하는 녹화단계(S560);
    상기 검출된 화상인식정보에서 피측정자가 불법을 행했는지 여부를 판단하는 범죄판단단계(S570);
    상기 피측정자가 불법을 행했다고 판단됨에 따라, 상기 피측정자의 화상정보를 외부의 관제 서버로 전송하는 화상정보전송단계(S580); 및
    상기 관제 서버는 이를 모니터링 단말로 알려주는 알림 단계(S580)
    를 포함하고,
    상기 전방위 촬영 카메라는,
    단면의 모양이 쌍곡선에 가까운 회전 대칭형의 전방위 거울(311) 상기 거울의 회전대칭축상에 위치하며 상기 거울을 바라보는 방향으로 배치된 렌즈(312) 및 내부에 이미지 센서(313)를 구비하는 카메라 몸체(314)를 포함하여 구성되는데,
    상기 거울 및 렌즈를 포함하는 전방위 렌즈는 r과 Z가 서로 비례하도록 하기 위해 하기 <수학식>으로 주어지는 직선수차보정 투사 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법.
    <수학식>
    Figure 112016124216849-pat00005

    (r은 반사광이 포착되는 상기 이미지 센서의 센서면 상의 한 점(304)까지의 거리, Z는 광축에 평행하게 측정한 거리, 입사광의 고도각의 범위를 δ1 내지 δ2, (δ1 ≤ δ ≤ δ2), 반사광의 천정각의 범위를 θ1 내지 θ2, (θ1 ≤ θ ≤ θ2), 대응하는 물체면 상에서의 피사체의 높이의 범위는 Z1 = Stanδ1 내지 Z2 = Stanδ2, (Z1 ≤ Z ≤ Z2), S는 상기 한 점(304)의 축상 반경, 초점면 상에서의 상점의 축상 반경의 범위는 r1 = ftanθ1 내지 r2 = ftanθ2, (r1 ≤ r ≤ r2), f는 상기 렌즈의 유효 초점 거리)
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 인체판단단계는,
    상기 영상정보로부터 상기 전방위 촬영 카메라에 인접하는 객체의 얼굴 영역이 추출되면 사람으로 판단하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 범죄판단단계는,
    상기 검출된 화상인식정보와 범죄자 영상정보를 비교하는 단계(S670); 및
    상기 피측정자가 범죄자로 의심되는지 여부를 판단하는 단계(S680)
    를 더 포함하고,
    상기 화상정보전송단계는,
    상기 피측정자가 범죄자와 유사하다고 판단된 경우에, 상기 피측정자의 화상정보 및 상기 의심되는 범죄자 영상정보의 식별번호를 외부의 관제 서버로 전송(S690)하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 화상정보는,
    획득한 영상정보, 상기 화상인식정보, 상기 전방위 촬영 카메라의 위치, 및 촬영 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 인식 및 음성 안내 기능이 구비된 CCTV 카메라 시스템의 동작 방법.
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