KR101784755B1 - 불꽃을 감지하기 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불꽃을 감지하기 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 객체로부터 방출되는 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 통해 불꽃을 감지하는 불꽃감지부와, 상기 감지된 불꽃과의 거리를 감지하는 거리감지부와, 시각적 및 청각적 신호를 출력하는 출력부와, 상기 불꽃감지부를 통해 불꽃이 감지되면, 상기 거리감지부를 통해 상기 불꽃과의 거리를 감지하여, 상기 거리에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하고, 화재에 의한 불꽃이면, 상기 출력부를 통해 경고를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치와, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.

Description

불꽃을 감지하기 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{Apparatus for learning painting, method thereof and computer recordable medium storing program to perform the method}

본 발명은 불꽃을 감지하기 위한 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 불꽃을 감지하기 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.

화재감지장치는 화재 시 발생하는 열, 연기 및 불꽃의 특정파장 등을 감지하여 화재가 발생하였음을 외부에 알리는 장치이다. 화재감지장치는 감지대상에 따라 열감지장치, 연기감지장치 및 불꽃감지기 등으로 분류된다. 이 중에서 불꽃감지기는 화재에 의해서 발생한 불꽃으로부터 발산되는 자외선 또는 적외선을 감지하는 화재감지장치이다.

(특허 1) 한국등록실용신안 제20-0240326호 2001년 07월 18일 등록 (명칭: 소방용 복합형 불꽃감지기)

본 발명의 목적은 화재가 아닌 다른 종류의 불빛을 화재로 감지하여 오동작하지 않도록 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불꽃을 감지하기 위한 장치는 객체로부터 방출되는 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 통해 불꽃을 감지하는 불꽃감지부와, 상기 감지된 불꽃과의 거리를 감지하는 거리감지부와, 시각적 및 청각적 신호를 출력하는 출력부와, 상기 불꽃감지부를 통해 불꽃이 감지되면, 상기 거리감지부를 통해 상기 불꽃과의 거리를 감지하여, 상기 거리에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하고, 화재에 의한 불꽃이면, 상기 출력부를 통해 경고를 출력하는 제어부를 포함한다.

상기 불꽃을 촬영하는 움직임감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 움직임감지부를 통해 촬영된 영상에서 불꽃의 움직임을 분석하여, 분석된 불꽃의 움직임에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 움직임감지부를 통해 촬영된 영상에서 불꽃의 중심으로부터 소정 반지름을 가지는 원 형상의 내영역과 내영역의 외측을 둘러싸는 원고리 형상의 외영역을 설정하고, 소정 시간 동안 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화를 관찰하여 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화의 범위가 규칙적이면, 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃이 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 거리감지부는 적외선거리센서 및 초음파거리센서를 포함하며, 상기 장치는 불꽃의 종류별로 상기 초음파거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와 상기 적외선거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와의 차이의 비율을 나타내는 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 적외선거리센서 및 상기 초음파거리센서 각각을 통해 측정된 거리 간의 차이의 비율과 상기 데이터를 비교하여 가장 유사한 불꽃의 종류가 화재에 의한 불꽃인 경우, 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 거리감지부는 2개의 카메라를 포함하며, 상기 장치는 거리에 따른 불꽃의 크기에 대한 임계치를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 거리감지부의 2개의 카메라를 통해 불꽃을 촬영하고, 촬영된 2개의 영상에서 불꽃 부분을 스테레오 매칭(STEREO MATCHING)하여 2개의 카메라의 내부 파라미터(intrinsic parameters) 및 외부 파라미터(extrinsic parameter)를 이용하여 불꽃까지의 거리를 산출한 후, 상기 저장부에 저장된 거리에 따른 불꽃의 크기 임계치를 통해 감지된 불꽃의 크기가 기 설정된 임계치 이상이면, 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불꽃을 감지하기 위한 장치는 객체로부터 방출되는 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 통해 불꽃을 감지하는 불꽃감지부와, 상기 불꽃을 촬영하는 움직임감지부와, 시각적 및 청각적 신호를 출력하는 출력부와, 상기 불꽃감지부를 통해 불꽃이 감지되면, 상기 움직임감지부를 통해 촬영된 영상에서 불꽃의 움직임을 분석하여, 분석된 불꽃의 움직임에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하고, 화재에 의한 불꽃이면, 상기 출력부를 통해 경고를 출력하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 움직임감지부를 통해 촬영된 영상에서 불꽃의 중심으로부터 소정 반지름을 가지는 원 형상의 내영역과 내영역의 외측을 둘러싸는 원고리 형상의 외영역을 설정하고, 소정 시간 동안 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화를 관찰하여 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화의 범위가 규칙적이면, 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃이 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불꽃감지장치의 불꽃을 감지하기 위한 방법은 객체로부터 방출되는 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 통해 불꽃을 감지하는 단계와, 상기 감지된 불꽃과의 거리 혹은 상기 불꽃의 움직임을 측정하는 단계와, 상기 거리 혹은 상기 불꽃의 움직임을 기초로 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃이면, 화재를 경고하는 경고를 출력하는 단계를 포함한다.

전술한 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지장치의 불꽃을 감지하기 위한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.

본 발명에 따르면, 화재가 아닌 다른 종류의 불빛을 화재로 감지하는 오동작을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지장치의 불꽃 감지 방법에 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재로 인한 불꽃을 감지하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 불꽃 부분을 특정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 내영역 및 외영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 화면 예이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 화재로 인한 불꽃을 감지하기 위한 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 불꽃을 감지하기 위한 장치의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지장치(10)는 불꽃감지부(110), 거리감지부(120), 움직임감지부(130), 출력부(140), 제어부(200) 및 저장부(300)를 포함한다. 또한, 제어부(200)는 파장분석부(210), 거리판별부(220), 움직임분석부(230) 및 불꽃판단부(240)를 포함한다.

불꽃감지부(110)는 불꽃을 감지하기 위한 것이다. 이러한 불꽃감지부(110)는 적외선 감지기, 자외선 감지기, 적자외선 감지기 및 다중 적외선 감지기 중 어느 하나가 될 수 있다. 적외선 감지기는 몇 종류의 광전지를 이용하여 화염에 의해 발생한 단일 파장의 적외선 방출을 감지한다. 자외선 감지기는 화염에 의한 자외선 복사 에너지를 감시하는 진공 포토다이오드 튜브를 이용하여 단위 시간당 발생한 전류 값을 측정한다. 적자외선 감지기는 진공 포토다이오드 튜브로서 자외선을 감지하고 광전지로서 미리 선정된 적외선 파장을 감지한다. 다중 적외선 감지기는 두 개 이상(2개 혹은 3개)의 좁은 대역에서 복사선을 감지한다. 이 감지기는 대역 간에 방출된 복사선을 감지한다.

거리감지부(120)는 비접촉 방식을 통해 불꽃과의 거리를 측정하기 위한 것이다. 비접촉 방식의 거리 측정은 적외선 방식, 초음파 방식 및 영상 처리 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 이에 따라, 거리감지부(120)는 적외선 방식을 이용하는 적외선거리센서, 초음파 방식을 이용하는 초음파거리센서 및 영상 처리 방식을 이용하는 카메라 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

적외선 방식을 이용하는 적외선거리센서는 900nm 이상의 파장을 갖는 적외선 LED를 이용하여 적외선을 방사하여, 반사되어 되돌아오는 적외선의 반사량을 측정하여 거리를 측정한다. 반사량은 거리 제곱의 반비례하므로, 반사랑이 많을수록 적외선거리센서와 객체, 특히, 불꽃과의 거리는 가까운 것이며, 반대로 반사량이 적을수록 객체, 특히, 불꽃과의 거리는 먼 것으로 측정된다. 반사량은 물체의 색상과도 관련이 있으며, 물체 표면도 영향을 미친다. 측정되는 객체에 따라 같은 거리에 있더라도 반사량의 차이가 있다. 따라서 본 발명은 객체의 종류에 따른 반사량의 차이를 이용하여 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단할 수 있다. 초음파 방식을 이용하는 초음파거리센서에서 초음파는 가청 주파수 대역인 20Hz~20KHz를 벗어나는 음파이며, 초당 340m를 진행하며 물체에 부딪히면 입사각에 대해 반사각 방향으로 반사된다. 초음파거리센서는 초음파를 발생하는 송신기 부분과 반사되어 돌아오는 초음파를 검출하는 수신기로 구성되며, 송수신기가 일체형으로 하나로 형성될 수 있다. 초음파거리센서는 송신기에서 초음파를 발사한 후, 수신기에 반사된 초음파가 들어올 때까지의 시간을 측정하여 초음파의 속도(즉, 초당 340m)를 고려하여 초음파거리센서와 객체까지의 거리를 측정한다.

영상 처리 방식은 카메라를 통해 촬영되는 영상을 통해 영상 내에서 거리를 측정한다. 영상에서 물리적인 거리를 측정하기 위해, 카메라 캘리브레이션(camera calibration)을 수행한다. 카메라 캘리브레이션은 카메라의 렌즈와 센서 간의 관계를 나타내는 카메라 내부 파라미터(intrinsic parameters) 및 카메라 좌표계와 실제 공간에서 기준을 나타내는 좌표계(world coordinate) 사이의 관계를 나타내는 외부 파라미터(extrinsic parameter)를 획득하는 것이다. 카메라를 통해 촬영된 영상은 3차원 공간상의 점들을 2차원 이미지 평면에 투사(perspective projection)하는 것이기 때문에, 이러한 2차원 이미지 평면으로부터 전술한 카메라 내부 파라미터 및 외부 파라미터를 이용하여 카메라의 기준점으로부터 3차원 공간상의 점들의 좌표를 얻을 수 있다.

움직임감지부(130)는 불꽃으로 판단된 객체의 움직임을 감지하기 위한 것으로, 카메라를 통해 구현될 수 있다. 움직임감지부(130)는 불꽃의 판단된 객체를 촬영하여 출력한다.

출력부(140)는 제어부(200)의 제어에 따라 화재로 인한 불꽃이 감지된 경우, 화재임을 경보하기 위한 것이다. 이러한 출력부(140)는 사용자들이 시각적 혹은 청각적으로 화재임을 인식할 수 있도록 경보를 출력한다. 출력부(140)는 경광등, 사이렌 등으로 형성될 수 있다.

저장부(150)는 불꽃감지장치(10)의 동작에 필요한 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 일례로, 저장부(150)는 화재에 의한 불꽃, 토치에 의한 불꽃, 용접에 의해 발생하는 불꽃, 할로겐램프로부터 발생하는 빛, 석양 등에 대한 적외선의 반사량과 거리를 매핑하여 적외선거리데이터로 저장할 수 있다. 저장부(150)는 HDD(Hard Disk Drive), SDD(Solidstate Disk Drive), RAM(Read Access Memory), ROM(Read Only Memory), FLASH, EEPROM 등을 통해 구현될 수 있다.

제어부(200)는 불꽃감지장치(10)의 전반적인 동작 및 불꽃감지장치(10)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(200)는 예컨대, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 애플리케이션 프로세서(AP: Application Processor), 마이크로컨트롤러(micro-controller), 그래픽 처리 장치(GPU: Graphics Processing Unit), 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor) 등을 통해 구현될 수 있다. 제어부(200)는 파장분석부(210), 거리판별부(220), 움직임분석부(230) 및 불꽃판단부(240)를 포함한다. 이러한 제어부(200)의 프로세스 및 기능은 아래에서 더 상세하게 설명하기로 한다.

다음으로, 전술한 불꽃감지장치(10)의 불꽃 감지 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지장치의 불꽃 감지 방법에 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 제어부(200)는 S100 단계에서 불꽃감지부(110)를 통해 불꽃을 감지할 수 있다. 전술한 바와 같이, 불꽃감지부(110)는 적외선 감지기, 자외선 감지기, 적자외선 감지기 및 다중 적외선 감지기 중 어느 하나이며, 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 감지한다.

불꽃을 감지하면, 제어부(200)는 S200 단계에서 거리감지부(120)를 통해 감지되는 불꽃감지장치(10)로부터 불꽃과의 거리 및 움직임감지부(130)를 통해 감지되는 불꽃의 움직임 중 적어도 하나를 기초로 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단한다.

다음으로, 제어부(200)는 S300 단계에서 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃이면, 출력부(140)를 통해 화재 발생을 알리는 경고를 시각적 및 청각적 신호로 출력한다.

토치, 용접, 할로겐램프 등의 경우, 거리가 가까운 경우, 적외선 및 자외선이 검출되는 면적이 넓어 불꽃감지부(110)를 통해 불꽃으로 인식할 수 있다. 따라서 본 발명은 전술한 오인식을 없애기 위하여 S200 단계에서 불꽃과의 거리 및 불꽃의 움직임 중 적어도 하나를 기초로 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단한다. 이러한 S200 단계에서 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 거리감지부(120)를 통해 불꽃감지부(110)가 감지한 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하는 제1 내지 제3 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

제1 실시예

제1 실시예에 따르면, 거리감지부(120)는 초음파 방식을 이용하는 초음파거리센서인 경우를 가정한다. 또한, 저장부(150)는 거리에 따른 불꽃의 크기에 대한 임계치를 저장한다. 제어부(200)는 초음파거리센서인 거리감지부(120)를 통해 초음파 방식으로 거리를 측정한 후, 저장부(150)의 거리에 따른 불꽃의 크기 임계치를 통해 감지된 불꽃의 크기가 기 설정된 임계치 이상이면, 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하고, 감지된 불꽃의 크기가 기 설정된 임계치 미만이면, 감지된 불꽃이 화재가 아닌 다른 토치, 용접, 할로겐램프 등에 의한 것으로 판단한다.

제2 실시예

제2 실시예에 따르면, 거리감지부(120)는 2개의 카메라를 포함한다. 또한, 제2 실시예에 따르면, 제1 실시예와 마찬가지로, 저장부(150)는 거리에 따른 불꽃의 크기에 대한 임계치를 저장한다. 이에 따라, 제어부(200)는 스테레오 비전(stereo vision) 기법에 따라 불꽃까지의 거리를 산출한다. 제어부(200)는 거리감지부(120), 즉, 2개의 카메라를 통해 불꽃을 촬영하고, 촬영된 2개의 영상에서 불꽃 부분을 스테레오 매칭(STEREO MATCHING)하여 2개의 카메라의 내부 파라미터(intrinsic parameters) 및 외부 파라미터(extrinsic parameter)를 이용하여 불꽃까지의 거리를 산출한다. 그런 다음, 제어부(200)는 저장부(150)의 거리에 따른 불꽃의 크기 임계치를 통해 감지된 불꽃의 크기가 기 설정된 임계치 이상이면, 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하고, 감지된 불꽃의 크기가 기 설정된 임계치 미만이면, 감지된 불꽃이 화재가 아닌 다른 토치, 용접, 할로겐램프 등에 의한 것으로 판단한다.

제3 실시예

제3 실시예에 따르면, 거리감지부(120)는 적외선거리센서 및 초음파거리센서를 포함한다. 제3 실시예는 초음파거리센서를 통해 측정된 거리는 불꽃의 종류(용접, 토치, 할로겐램프)에 따라 차이가 없지만, 적외선거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리는 불꽃의 종류에 따라 차이가 있다는 점을 이용한다. 제3 실시예에 따르면, 저장부(150)는 불꽃의 종류별로 초음파거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와 적외선거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와의 차이의 비율을 저장한다. 예컨대, 불꽃의 종류에 따라 미리 측정하여 저장된 불꽃의 종류별 거리의 일례는 다음의 표 1과 같다.

초음파거리센서 측정 거리	적외선거리센서 측정 거리
	화재 불꽃	용접 불꽃	토치 불꽃	할로겐램프 불꽃	...
...	...	...	...	...	...
100	101	98	87	85	...
150	151	147	145	142	...
200	202	188	185	181	...
250	252	231	228	222	...
300	303	284	281	279	...
...	...	...	...	...	...

초음파거리센서를 통해 측정한 불꽃감지장치(10)와 불꽃과의 거리는 서로 다른 종류의 불꽃인 경우에도 차이가 없다. 하지만, 적외선거리센서를 통해 측정한 불꽃감지장치(10)와 불꽃과의 거리는 불꽃의 종류에 따라 상이하다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 표 1과 같이, 불꽃의 종류별로 초음파거리센서 및 적외선거리센서를 통해 불꽃과의 거리를 측정하고, 불꽃의 종류별로 초음파거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와 적외선거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와의 차이의 비율을 도출하여, 도출된 비율을 저장부(150)에 저장한다. 이와 같이 저장부(150)에 저장된 데이터를 거리차비율 데이터라고 칭하기로 한다. 다음의 표 2는 불꽃의 종류별로 초음파거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와 적외선거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와의 차이의 비율인 거리차비율 데이터의 예이다.

적외선거리센서 측정 거리
화재 불꽃	용접 불꽃	토치 불꽃	할로겐램프 불꽃	...
1.04%	3.1%	3.4%	4.2%	...

제3 실시예에 따르면, 표 2와 같은 거리차비율 데이터를 저장한 상태에서, 제어부(200)는 S200 단계에서 초음파거리센서 및 적외선거리센서 각각을 통해 불꽃과의 거리를 측정하고, 적외선거리센서 및 상기 초음파거리센서 각각을 통해 측정된 거리 간의 차이의 비율을 도출하여, 도출된 비율과 표 2와 같은 거리차 비율 데이터와 비교하여 비율이 가장 유사한 불꽃의 종류를 확인하여 불꽃감지부(110)를 통해 감지된 불꽃의 종류를 판별할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 혹은, 토치, 용접, 할로겐램프 등에 의한 불꽃인지 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 표 2를 참조하면, 제어부(200)가 초음파거리센서 및 적외선거리센서 각각을 통해 불꽃과의 거리를 측정하고, 적외선거리센서 및 상기 초음파거리센서 각각을 통해 측정된 거리 간의 차이의 비율을 도출하여, 도출된 비율이 1.01%라면, 표 2에서 화재에 의한 불꽃과 가장 유사한 값을 가지기 때문에 제어부(200)는 화재에 의한 불꽃으로 판단할 수 있다.

여기까지, 거리감지부(120)를 이용한 실시예들에 대해서 설명하였다. 다음으로, 제어부(200)가 움직임감지부(130)를 통해 불꽃감지부(110)가 감지한 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하는 제4 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

제4 실시예

제4 실시예에 따르면, 움직임감지부(130)는 카메라로 이루어진다. 그리고 제어부(200)는 움직임감지부(130)를 통해 촬영한 영상으로부터 불꽃의 움직임에 따라 불꽃감지부(110)가 감지한 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단한다. 이러한 제4 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재로 인한 불꽃을 감지하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 불꽃 부분을 특정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 내영역 및 외영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 화면 예이다. 도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 화재로 인한 불꽃을 감지하기 위한 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 도 3에서 설명되는 제4 실시예는 S200 단계를 더 세부적으로 설명하는 것이다.

도 3을 참조하면, 제어부(200)는 S210 단계에서 움직임감지부(130)를 통해 촬영된 영상에서 불꽃 부분(300)을 특정한다. S210 단계를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 제어부(200)는 촬영된 영상의 임의의 픽셀로부터 8-방향의 이웃 픽셀값들을 비교한다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 픽셀 좌표 (x2, y2)의 픽셀의 경우, 8-근방의 픽셀은 (x1, y1), (x1, y2), (x1, y3), (x2, y1), (x2, y3), (x3, y1), (x3, y2), (x3, y3)의 좌표를 가지는 픽셀을 의미한다. 그런 다음, 제어부(200)는 어느 하나의 픽셀과 인접한 픽셀(8-방향의 이웃 픽셀 중 어느 하나)에 대한 유클리드 거리(Euclidean distance)를 산출하고, 산출된 유클리드 거리가 임계값 보다 작은 경우, 2개의 픽셀을 하나의 부분으로 병합하고, 산출된 유클리드 거리가 임계값 보다 큰 경우, 2개의 픽셀을 다른 부분으로 구분한다. 즉, 제어부(200)는 어느 하나의 픽셀과 인접한 픽셀의 픽셀값을 비교하여 픽셀값의 유클리드 거리에 따라 어느 하나의 픽셀과 인접한 픽셀을 병합한다.

다음으로, 제어부(200)는 S220 단계에서 불꽃의 중심으로부터 소정 반지름(r)을 가지는 원 형상의 내영역(410)을 설정한다. 보다 자세히, S220 단계에 대해서 설명하면 다음과 같다. 제어부(200)는 색온도를 파라미터로 하여 이동 평균(Mean Shift) 알고리즘을 적용하여 가장 높은 색온도를 가지는 픽셀들의 집합(300)을 특정 한다. 그런 다음, 제어부(200)는 픽셀들의 집합(300)의 무게 중심(C)을 특정 한다. 제어부(200)는 무게 중심(C)으로부터 가장 높은 색온도를 가지는 픽셀들의 집합(300)에서 최외곽의 픽셀 중 어느 하나의 픽셀(p)을 선택한다. 그런 다음, 제어부(200)는 무게 중심(C)과 선택된 픽셀(p)을 연결하는 선분을 반지름(r)으로 하는 원 형상의 내영역(410)을 설정한다.

다음으로, 제어부(200)는 S230 단계에서 내영역의 외측을 둘러싸는 소정 반지름(R)의 원고리 형상의 외영역(420)을 설정한다. 보다 자세히, S230 단계에 대해서 설명하면 다음과 같다. 제어부(200)는 불꽃 부분(300)의 최외곽에 위치한 픽셀인 최외곽 픽셀(O)을 선택하고, 무게 중심(C)으로부터 불꽃 부분(300)의 최외곽 픽셀(O)을 연결하는 선분을 도출한다. 이어서, 제어부(200)는 무게 중심(C)으로부터 불꽃 부분(300)의 최외곽 픽셀(O)을 연결하는 선분에서 중간값(M, 선분의 중점)을 선택한다. 그런 다음, 제어부(200)는 무게 중심(C)으로부터 중간값(M)을 연결하는 선분을 반지름(R)으로 하는 외영역(420)을 설정한다.

전술한 바와 같이, 내영역(410) 및 외영역(420)을 설정한 후, 제어부(200)는 S240 단계에서 소정 시간 동안 외영역(420)의 불꽃이 차지하는 면적의 변화를 관찰하여 외영역(420)의 불꽃이 차지하는 면적의 변화에 따라 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단한다.

S240 단계에 대해서 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 즉, 제어부(200)는 소정 시간 동안 외영역(420)의 불꽃 부분(300)이 차지하는 면적의 변화를 관찰한다. 이러한 관찰에 따라, 제어부(200)는 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화가 규칙적인지 혹은 불규칙적인지 여부를 판별한다. 이러한 판별 결과, 제어부(200)는 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화가 규칙적이면, 화재로 인한 불꽃이 아닌 것으로 판단한다.

예컨대, 불꽃의 종류가 토치, 용접 등으로 인한 것이면, 도 7에 도시된 바와 같이, 소정 시간 동안 외영역(420)의 불꽃이 차지하는 면적은 진폭을 가지고 N1 내지 N2 사이에서 변화하게 될 것이다. 이는 토치, 용접 등으로 인한 불꽃은 일정 범위 이상 확산되지 않기 때문이다. 또한, 불꽃의 종류가 할로겐램프로 인한 등으로 인한 것이면, 도 8에 도시된 바와 같이, 소정 시간 동안 외영역(420)의 불꽃이 차지하는 면적은 사람의 시각으로 판별할 수 없는 범위 내에서 일정한 값(N3)을 유지할 것이다.

반면, 제어부(200)는 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화가 규칙적인지 혹은 불규칙적인지 여부를 판별한다. 이러한 판별 결과, 제어부(200)는 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화가 불규칙적이면, 화재로 인한 불꽃으로 판단한다. 즉, 화재로 인한 불꽃은 지속적으로 확산될 것이기 때문에 도 9에 도시된 바와 같이, 소정 시간 동안 외영역(420)의 불꽃이 차지하는 면적은 진폭을 갖지 않으며, 일정한 값도 갖지 않고 증가한다. 이와 같이, 불꽃의 움직임의 규칙성을 통해 감지한 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단할 수 있다.

이상으로, 거리감지부(120) 및 움직임감지부(130) 중 어느 하나만을 이용한 제1 내지 제4 실시예에 대해서 설명하였다. 또한, 본 발명은 전술한 제1 내지 제3 실시예 중 어느 하나와 제4 실시예를 조합하여, 제어부(200)가 거리감지부(120) 및 움직임감지부(130) 양자 모두를 통해 불꽃감지부(110)가 감지한 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단할 수도 있다.

일례로, 제어부(200)는 불꽃감지부(110)를 통해 불꽃이 감지되면, 거리감지부(120)를 통해 앞서 감지된 불꽃과의 거리를 감지하고, 거리에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하고, 움직임감지부(130)를 통해 불꽃을 촬영하여, 촬영된 영상에서 불꽃의 움직임을 분석하여, 분석된 불꽃의 움직임에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하여, 거리 및 움직임에 따라 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하면, 출력부(140)를 통해 경고를 출력할 수 있다.

다른 예로, 제어부(200)는 불꽃감지부(110)를 통해 불꽃이 감지되면, 거리감지부(120)를 통해 앞서 감지된 불꽃과의 거리를 감지하고, 거리에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하고, 움직임감지부(130)를 통해 불꽃을 촬영하여, 촬영된 영상에서 불꽃의 움직임을 분석하여, 분석된 불꽃의 움직임에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하여, 거리 및 움직임 중 어느 하나에 따라 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하면, 출력부(140)를 통해 경고를 출력할 수 있다.

한편, 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 불꽃을 감지하기 위한 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

10: 불꽃감지장치
110: 불꽃감지부
120: 거리감지부
130: 움직임감지부
140: 출력부
150: 저장부
200: 제어부

Claims (9)

1. 불꽃을 감지하기 위한 장치에 있어서,
   객체로부터 방출되는 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 통해 불꽃을 감지하는 불꽃감지부;
   적외선거리센서 및 초음파거리센서를 포함하며 상기 감지된 불꽃과의 거리를 감지하는 거리감지부; 및
   불꽃의 종류별로 상기 초음파거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와 상기 적외선거리센서를 통해 측정한 불꽃과의 거리와의 차이의 비율을 나타내는 데이터를 저장하는 저장부;
   시각적 및 청각적 신호를 출력하는 출력부; 및
   상기 불꽃감지부를 통해 불꽃이 감지되면, 상기 적외선거리센서 및 상기 초음파거리센서 각각을 통해 측정된 거리 간의 차이의 비율과 상기 데이터를 비교하여 가장 유사한 불꽃의 종류가 화재에 의한 불꽃인 경우, 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하여, 상기 출력부를 통해 경고를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 불꽃을 촬영하는 움직임감지부;를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 움직임감지부를 통해 촬영된 영상에서 불꽃의 움직임을 분석하여, 분석된 불꽃의 움직임에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 움직임감지부를 통해 촬영된 영상에서 불꽃의 중심으로부터 소정 반지름을 가지는 원 형상의 내영역과 내영역의 외측을 둘러싸는 원고리 형상의 외영역을 설정하고, 소정 시간 동안 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화를 관찰하여 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화의 범위가 규칙적이면, 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃이 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 거리감지부는 2개의 카메라를 포함하며,
   상기 장치는 거리에 따른 불꽃의 크기에 대한 임계치를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 거리감지부의 2개의 카메라를 통해 불꽃을 촬영하고, 촬영된 2개의 영상에서 불꽃 부분을 스테레오 매칭(STEREO MATCHING)하여 2개의 카메라의 내부 파라미터(intrinsic parameters) 및 외부 파라미터(extrinsic parameter)를 이용하여 불꽃까지의 거리를 산출한 후, 상기 저장부에 저장된 거리에 따른 불꽃의 크기 임계치를 통해 감지된 불꽃의 크기가 기 설정된 임계치 이상이면, 감지된 불꽃이 화재에 의한 불꽃인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치.
6. 불꽃을 감지하기 위한 장치에 있어서,
   객체로부터 방출되는 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 통해 불꽃을 감지하는 불꽃감지부;
   상기 불꽃을 촬영하는 움직임감지부;
   시각적 및 청각적 신호를 출력하는 출력부; 및
   상기 불꽃감지부를 통해 불꽃이 감지되면, 상기 움직임감지부를 통해 촬영된 영상에서 불꽃의 중심으로부터 소정 반지름을 가지는 원 형상의 내영역과 내영역의 외측을 둘러싸는 원고리 형상의 외영역을 설정하고, 소정 시간 동안 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화를 관찰하여 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화의 범위가 규칙적인지 여부에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하여, 화재에 의한 불꽃이면, 상기 출력부를 통해 경고를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 장치.
7. 삭제
8. 불꽃감지장치의 불꽃을 감지하기 위한 방법에 있어서,
   객체로부터 방출되는 적외선 및 자외선 중 적어도 하나를 통해 불꽃을 감지하는 단계;
   상기 감지된 불꽃의 중심으로부터 소정 반지름을 가지는 원 형상의 내영역과 내영역의 외측을 둘러싸는 원고리 형상의 외영역을 설정하고, 소정 시간 동안 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화를 관찰하여 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화의 범위가 규칙적인지 여부에 따라 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃인지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 판단 결과, 상기 외영역의 불꽃이 차지하는 면적의 변화의 범위가 불규칙적이면, 상기 불꽃이 화재에 의한 불꽃으로 판단하여, 화재를 경고하는 경고를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불꽃을 감지하기 위한 방법.
9. 제8항에 따른 불꽃감지장치의 불꽃을 감지하기 위한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
   

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