KR101809031B1 - Composition fire detection processing apparatus and video processing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합화재 검지 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법에 관한 것으로, 구체적으로 화재 발생 시 저속 및 고속으로 상승하거나 이동하는 연기와 불꽃과 같은 피사체를 촬상하여 획득한 영상 이미지를 연기와 불꽃을 동시에 실시간 영상분석을 통한 검지 기능을 처리하는 영상 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite fire detection image processing apparatus and an image processing method. More particularly, the present invention relates to a composite fire detection image processing apparatus and an image processing method, And an image processing method for processing a detection function through image analysis.
화재 및 연기 검출 장치는 화재 및 연기로 인한 경제적 및 인명 손해 때문에 많이 사용되고 있다. 종래에는 센서를 기반으로 한 화재 검출 장치가 많이 사용되었다. Fire and smoke detection devices are widely used due to economic and casualties caused by fire and smoke. Conventionally, a sensor-based fire detection device has been widely used.
센서 기반 검출 장치는 온도가 충분히 높거나 연기가 충분히 두꺼운 경우에 경고를 제공하는 열 센서 및 연기 센서를 이용한다. 센서 기반 검출 장치는 여러 가지 빌딩 환경에서 잘 동작하고 안정적으로 경고를 제공하기 때문에, 거의 모든 빌딩 특히, 사무 빌딩에서 찾아볼 수 있다. 하지만 화재가 충분히 강력할 때만 경고 메시지가 보내지므로 진화하기에는 이미 늦는 경우가 많다. 다시 말하면, 검출 장치는 화재의 손해를 줄이는 데에만 도움을 줄 수 있다. 또한, 센서 기반 검출 장치는 산불과 같은 실외 환경에는 적절하지 않다.Sensor based detection devices use a thermal sensor and a smoke sensor to provide a warning when the temperature is sufficiently high or the smoke is thick enough. Sensor-based detection devices work well in a variety of building environments and provide reliable alerts, so they can be found in almost every building, especially in office buildings. However, warnings are only sent when the fire is strong enough, so it is often too late to evolve. In other words, the detection device can only help to reduce fire damage. In addition, sensor-based detection devices are not suitable for outdoor environments such as forest fires.
단순히 화재로 인한 손해를 줄이기 보다는 화재를 조기에 검지하고 손해를 완전히 차단하기 위하여, 전하 결합소자(Charge-Coupled Device; CCD) 카메라 기반 화재 검출 장치가 개발되었다. CCD 카메라 기반 화재 검출 장치는 실외 환경에 적용할 수 있고 검출된 결과는 포착된 영상을 이용하여 네트워크를 통해 원격으로 확인할 수 있다.A fire detection system based on a charge-coupled device (CCD) camera has been developed to detect fire early and to completely prevent damage, rather than simply reducing fire damage. The CCD camera based fire detection system can be applied to the outdoor environment and the detected result can be confirmed remotely through the network using the captured image.
종래의 CCD 카메라 기반 화재 검출 장치는 불 색상 픽셀(fire colored-pixel) 및 움직임 픽셀(motion pixel)을 검출하여 각각 이진 이미지로 변환한다. 그리고 불 색상 픽셀의 이진 이미지와 움직임 픽셀의 이진 이미지를 AND 연산하여 후보 불(candidate fire)을 정의한다. 또한, 각 후보 불 픽셀을 불 픽셀 또는 불이 아닌(nonfire)픽셀로 분류하기 위하여 여러 가지 분류기(classifier)를 적용한다. 분류 과정은 이전에 검출된 후보 불 픽셀의 의존한다. 그러나 불의 색상은 흰색, 빨강, 주황, 노랑, 및 그 사이의 색상을 포함하는 큰 범위의 색상을 포함하므로, 불 색상 픽셀의 검출이 어렵다. 또한, 움직임 픽셀을 검출하기 위한 움직임 검출 알고리즘은 불이 같은 위치에서 깜박거리기 때문에 움직임 픽셀의 검출이 어렵고, 불 영역의 내부 영역은 시간이 지남에 따라 정적인 영역 또는 배경으로 판단되어 많은 내부 프레임 픽셀에 손실이 발생하게 된다.Conventional CCD camera-based fire detection devices detect fire colored-pixels and motion pixels and convert them into binary images, respectively. Then, a candidate fire is defined by ANDing the binary image of the non-color pixel and the binary image of the motion pixel. In addition, various classifiers are applied to classify each candidate defective pixel into a non-defective pixel or a non-defective pixel. The classification process depends on the previously detected candidate defective pixels. However, since the color of fire includes a large range of colors including white, red, orange, yellow, and the colors in between, it is difficult to detect non-color pixels. In addition, the motion detection algorithm for detecting motion pixels is difficult to detect because motion blinks at the same position, and the inner area of the non-area is determined to be a static area or background over time, A loss will occur.
따라서, 종래의 CCD 카메라 기반 화재 검출 장치에 있어서 대부분의 분류기가 불의 깜박임 특성을 이용하고 카메라가 상이한 프레임 레이트에서 영상을 포착할 경우에 깜박임은 상이한 통계를 가질 것이기 때문에, 하드웨어의 성능이 분류기의 성능에 영향을 미치게 된다. 종래의 CCD 카메라 기반 화재 검출 장치는 상기와 같은 문제점으로 인하여 정확한 화재 검출이 어렵고 카메라 품질에 따라 화재 검지의 정확도의 차이가 크다는 단점이 있다.Thus, since flicker will have different statistics when most classifiers in the prior art CCD camera based fire detection systems utilize the flicker characteristics of fire and the camera captures images at different frame rates, . ≪ / RTI > In the conventional CCD camera-based fire detection apparatus, it is difficult to accurately detect fire due to the above-mentioned problems, and there is a disadvantage that the accuracy of fire detection is greatly different according to the camera quality.
KR 등록특허공보 10-1270718 B1KR Patent Registration No. 10-1270718 B1
KR 등록특허공보 10-1460440 B1KR Patent Registration No. 10-1460440 B1
KR 공개특허공보 10-2010-0119457 AKR Patent Application No. 10-2010-0119457 A
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems of the prior art.
구체적으로, 본 발명은, 화재 발생으로 인한 저속 및 고속으로 평행 및 상승 이동하는 이동객체인 연기 및 불꽃 등을 촬상하여 이미지를 추출하고, 추출된 이미지를 보정함으로써, 복합검지를 통한 연기 및 불꽃 인식 율이 개선된 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.More particularly, the present invention relates to a smoke detection method and a smoke detection method which detect smoke and flame which are parallel and ascending moving objects at a low speed and a high speed due to a fire, extract an image, correct the extracted image, And an image processing method and an image processing method in which the rate is improved.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합화재 검지 영상 처리 장치는, 촬상 장치에 의해서 촬상된 영상 이미지를 실시간으로 수신하는 수신부; 컬러 및 휘도 정보에 기초하여 적어도 2차원의 색 공간에서 상기 수신된 영상 이미지에 포함된 픽셀의 색상 분포를 모델링하여 색상 확률을 산출하고, 상기 산출된 색상 확률을 이용하여 색상 확률 이미지를 생성하는 색상 확률 이미지 생성부; 상기 수신된 영상 이미지에 대한 배경을 모델링하여 배경 이미지를 생성하는 배경 이미지 생성부; 상기 수신된 영상 이미지와 상기 배경 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성하는 움직임 이미지 생성부; 상기 색상 확률 이미지 및 상기 움직임 이미지를 이용하여 후보 확률 이미지를 생성하고, 상기 후보 확률 이미지에 대한 복수의 특성을 추출하며, 상기 추출된 복수의 특성에 대한 무작위성 테스트 알고리즘을 적용하여 무작위성 확률을 산출하고, 상기 산출된 무작위성 확률을 이용하여 상기 후보 확률 이미지를 검증함으로써, 상기 후보 확률 이미지를 보정하는 이미지 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for processing a composite fire detection image, the apparatus comprising: a receiver for receiving an image captured by an image capture device in real time; Calculating a color probability by modeling a color distribution of pixels included in the received image image in at least two-dimensional color space based on color and luminance information, and generating a color probability image using the calculated color probability A probability image generating unit; A background image generation unit for modeling a background of the received video image to generate a background image; A motion image generation unit for generating a motion image using the received image and the background image; A candidate probability image is generated using the color probability image and the motion image, a plurality of characteristics of the candidate probability image are extracted, a randomness probability is calculated by applying a randomness test algorithm to the extracted characteristics, And an image corrector for correcting the candidate probabilistic image by verifying the candidate probabilistic image using the calculated random probability.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 화재 발생으로 인한 저속 및 고속으로 이동하는 연기, 불꽃 이미지를 촬상하여 실시간으로 이미지 보정을 하여, 이미지 밀림이나 이미지 번짐 등의 왜곡 현상을 감소시킴으로써, 연기, 불꽃에 대한 인식율이 높아지는 효과를 발휘한다.As described above, according to the various embodiments of the present invention, smoke and flame images moving at a low speed and a high speed due to fire occurrence are imaged and image correction is performed in real time to reduce distortion phenomenon such as image blurring and image blurring, , The recognition rate of the flame is increased.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 영상 처리 시스템을 개략적으로 설명하는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치를 설명하기 위한 블럭도,
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 Cb 및 Cr 분포의 히스토그램을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 이미지로부터 연기.불?? 이미지를 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 원본 연기.불꽃 이미지로부터 연기.불꽃 이미지를 복원하는 실시 예를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 실시간 연기.불꽃 정보 취득 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. FIG. 1 schematically illustrates an intelligent image processing system according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a block diagram for explaining an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
3A to 3D are diagrams illustrating a histogram of Cb and Cr distributions according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a graphical representation of smoke from an imaged image according to an embodiment of the present invention. A drawing for explaining a process of extracting an image,
FIGS. 5A and 5B are views for explaining an embodiment of restoring smoke and flame images from original smoke and flame images according to an embodiment of the present invention; FIGS.
6 is a flowchart illustrating an image processing method according to another embodiment of the present invention,
7 is a flowchart for explaining a real-time smoke and flame information acquisition method according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
본 발명에 따른 영상 처리 시스템(10)은, 영상 처리 장치(100), 화재를 감지하는 화재 감지 센서, 상기 화재 감지 센서의 센싱 데이터에 의하여 촬영방향을 화재 감지 방향으로 동기화 하는 구동부를 구비한 촬상 장치(200) 및 영상 스트림 통신 장치(300)를 포함한다. 또한, 영상 처리 시스템(10)은 원격 서버(400)와 유무선 통신을 할 수 있다. 이러한 영상 처리 시스템(10)은 셀룰러 폰, PDA, 스마트폰, 테블릿, 랩톱 등 다양한 종류의 모바일 단말로 구현될 수 있다.An image processing system (10) according to the present invention includes an image processing apparatus (100), a fire detection sensor for detecting a fire, and an image pickup device having a drive unit for synchronizing a photographing direction by a sensing data of the fire
영상 처리 장치(100)는 촬상 장치(200)에 의해서 촬상된 이미지를 영상 처리하여, 이미지에 포함된 연기.불꽃 등의 정보를 분석하고, 분석된 정보를 원격 서버(400)로 전송한다.The
촬상 장치(200)는 Full-HD급 이상의 해상도로 피사체를 촬상할 수 있는 이미지 촬상 장치이다. 촬상 장치(200)는 RTP/RTSP 프로토콜 기반의 복수의 디지털 카메라로 구성될 수 있다. The
영상 스트림 통신 장치(300)는 영상 처리 장치(100)와 촬상 장치(200) 간의 데이터의 스트리밍 통신을 할 수 있다. 영상 스트림 통신 장치(300)는 촬상 장치(200)에 의해서 촬상된 이미지 데이터에 대한 영상 시퀀스를 실시간으로 영상 처리 장치(100)에 전송할 수 있다.The video
원격 서버(400)는 영상 처리 장치(100)에 의해서 영상 처리된 데이터에 관한 정보를 수집, 처리 및 저장하는 원격지의 데이터 베이스로 구성될 수 있다. The
이하에서는 설명의 편의를 위해서 영상 처리 장치(100)는 촬상 장치(200)에 의해서 촬상된 영상 데이터를 영상 스트림 통신 장치(300)를 통해서 수신하는 실시예를 중심으로 설명한다. 이러한 실시 예는 예시적인 것에 불과하며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.Hereinafter, for convenience of explanation, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치를 설명하기 위한 블럭도이다. 도 2를 참고하면, 영상 처리 장치(100)는 수신부(110), 이미지 처리부(130), 연기.불꽃 처리부(150), 송신부(170) 및 제어부(190)를 포함한다. 2 is a block diagram for explaining an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2, the
수신부(110)는 촬상 장치(200)로부터 촬상된 이미지 데이터를 수신한다. 예컨대, 수신부(110)는 RTP/RTSP 프로토콜 기반의 통신 모듈로 구현될 수 있다. 그리고, 수신부(110)는 이미지 데이터 시퀀스를 수신하기 위해서 영상 스트리밍 통신 모듈로 구현될 수 있다.The
이미지 처리부(130)는 색상 확률 이미지 생성부(131), 배경 이미지 생성부(132), 움직임 이미지 생성부(133) 및 이미지 보정부(134)를 포함한다. 이미지 처리부(130)의 각각의 구성은 독립적인 모듈로 구성될 수 있거나 통합 모듈 형태로 구현될 수 있다. 이미지 처리부(130)의 각 구성에 대해서는 이하에서 별도로 설명한다.The
연기.불꽃 처리부(150)는 이미지 처리부(130)에 의해서 이미지 처리된 이미지에 포함된 연기.불꽃으로부터 정보를 추출할 수 있다.The smoke and
송신부(170)는 원격 서버와 유무선 통신을 통해서 연기.불꽃 데이터에 관한 정보를 전송한다. 송신부(170)는 유무선 통신 모듈로 구현될 수 있다. 예컨대, 송신부(170)는 인터넷, 인트라넷, 무선랜, 와이파이(WiFi) 등 다양한 종류의 유무선 통신 모듈로 구현될 수 있다. The transmitting
제어부(190)는 영상 처리 장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(190)는 영상 처리 장치(100)의 영상 데이터 수신, 영상 이미지 프로세싱, 데이터 전송, 전원 공급 등의 영상 처리 장치(100)의 구동을 위한 전반적인 동작을 제어할 수 있다. The
영상 데이터 입력Input image data
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 영상 처리 장치(100)는 촬상 장치(200)로부터 촬상된 영상 데이터를 실시간으로 수신할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the
구체적으로, 영상 처리 장치(100)는 영상 스트림 통신 장치(300)를 통해서 촬상 장치(200)로부터 영상 데이터 시퀀스를 수신할 수 있다.Specifically, the
촬상 장치(200)는 Full-HD급 이상의 고해상도 영상을 촬상할 수 있는 디지털 카메라로 구현될 수 있다. 촬상 장치(200)는 빛에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 이미지 센서를 포함하고, 이러한 이미지 센서는 CMOS, CCD 등 다양한 종류로 구현될 수 있다. 촬상 장치(200)는 고속으로 이동하는 이동체에 부착된 라벨(Label)을 실시간으로 촬상한다. 영상 스트림 통신 장치(300)는 촬상된 영상 데이터 시퀀스를 영상 처리 장치(100)로 전송할 수 있다.The
영상 스트림 통신 장치(300)는 RTP/RTSP 프로토콜을 기반으로 한 실시간 스트리밍 기술을 적용한 통신 장치이다. 영상 스트림 통신 장치(300)는 영상 처리 장치(100) 또는 촬상 장치(200)에 통합적으로 설치되거나 독립적인 장치로 구성될 수 있다.The video
영상 스트림 통신 장치(300)는 촬상 장치(200)에 의해서 촬상된 영상 데이터를 BGR24 타입의 데이터로 변환하고, 이 변환된 데이터를 영상 처리 장치(100)로 전송할 수 있다. 이때, BGR 24 타입의 데이터는 픽셀당 24비트를 갖는 sRGB 포맷의 데이터이다. 영상 스트림 통신 장치(300)는 BGR24 타입의 데이터 이외에도 다양한 포맷의 이미지 데이터로 변환하여 전송할 수 있다.The video
빛 반사 각 이동에 따른 색 확률 분포 이미지 Image of color probability distribution according to light reflection angle movement 모델링modelling
색상 확률 이미지 생성부(131)는 YCbCr 색 공간에서 영상 데이터를 구성하는 픽셀에 대한 색상 확률을 산출하고, 산출된 색상 확률을 이용하여 색상 확률 이미지를 생성할 수 있다.The color probability
구체적으로 색상 확률 이미지 생성부(131)는 입력된 영상 데이터를 이용하여 픽셀의 Cb 및 Cr의 히스토그램을 모델링할 수 있다. 색상 확률 이미지 생성부(131)는 입력된 영상 데이터의 픽셀에 대한 색상 확률 분포를 분석하기 위해서 Cb, Cr의 히스토그램을 분석하여, 컬러 픽셀의 Cb, Cr에 대한 최소값, 최대값 및 Cb/Cr의 값을 연산할 수 있다. Specifically, the color probability
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 Cb 및 Cr 분포의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3D are diagrams illustrating a histogram of Cb and Cr distributions according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 색 픽셀에 대한 Cb와 Cr 분포의 히스토그램이고, 도 3a의 가로축은 픽셀 값, 세로축은 픽셀 수를 의미한다. 라인 Cb 분포는 점선으로 표시하고, 라인 Cr 분포는 실선으로 표시한다. FIG. 3A is a histogram of Cb and Cr distributions for color pixels. In FIG. 3A, the horizontal axis represents pixel values, and the vertical axis represents the number of pixels. The line Cb distribution is indicated by a dotted line, and the line Cr distribution is indicated by a solid line.
도 3b는 Cb 및 Cr 분포의 히스토그램이고, 도 3b의 가로축은 픽셀 값, 세로축은 픽셀수를 의미한다. 도 3b에서 라인 Cb 분포는 제1선(Line 1)으로 표시하고, 라인 Cr분포는 제2선(Line 2)으로 표시하며, 비라인(Non-Line) Cb 분포는 제3선(Line 3)으로 표시하고, 비라인(Non-Line) Cr 분포는 제4선(Line 4)으로 표시한다.FIG. 3B is a histogram of Cb and Cr distributions. In FIG. 3B, the horizontal axis represents pixel values and the vertical axis represents the number of pixels. In FIG. 3B, the line Cb distribution is represented by a first line (Line 1), the line Cr distribution is represented by a second line (Line 2), the non-line Cb distribution is represented by a third line (Line 3) And the non-line Cr distribution is represented by the fourth line (Line 4).
도 3c는 색 픽셀에 대한 Cb/Cr 분포의 히스토그램이고, 도 3c의 가로축은 Cb/Cr의 비율이고, 세로축은 픽셀수를 의미한다.3C is a histogram of the Cb / Cr distribution for the color pixel, the horizontal axis of FIG. 3C is the ratio of Cb / Cr, and the vertical axis is the number of pixels.
도 3d는 Cb/Cr 분포의 히스토그램이고, 도 3d의 가로축은 Cb/Cr의 비율이고, 세로축은 픽셀수를 의미한다. 도 3d에서 라인 Cb/Cr 분포는 제1선으로 표시하고, 비라인의 Cb/Cr 분포는 제2선으로 표시한다. FIG. 3D is a histogram of the Cb / Cr distribution. In FIG. 3D, the horizontal axis indicates the ratio of Cb / Cr, and the vertical axis indicates the number of pixels. In FIG. 3D, the line Cb / Cr distribution is represented by the first line, and the non-line Cb / Cr distribution is represented by the second line.
색상 확률 이미지 생성부(110)는 입력된 영상 데이터의 픽셀의 특정 좌표(x,y)에서 픽셀 색상 확률(Pline(x,y))을 다음의 수학식 1에 의해서 정의한다.The color probability
여기서, rate는 Cb/Cr을 의미하고, 입력된 영상 데이터에서 각 픽셀은 다음의 조건을 만족한다.Here, rate means Cb / Cr, and each pixel in the inputted image data satisfies the following condition.
상기 조건을 만족하지 않는 경우에는 해당 좌표의 픽셀의 색상 확률은 0이다.If the above condition is not satisfied, the color probability of the pixel of the coordinate is zero.
색상 확률 이미지 생성부(110)는 영상 데이터의 픽셀에 대하여 색상 확률을 산출하여, 산출된 색상 확률에 대한 색상 확률 이미지를 생성한다.The color probability
배경 이미지 Background image 모델링modelling
배경 이미지 생성부(132)는 영상 이미지의 특정 프레임의 배경을 모델링하여 배경 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 배경 이미지 생성부(132)는 움직임 이미지를 생성하기에 앞서, 해당 프레임의 배경을 모델링하여 배경 이미지를 생성한다. 배경 이미지 생성부(132)는 다음의 수학식 2에 의해서 배경 이미지의 픽셀값(Bn+1(i,j))를 산출하고, 산출된 배경 이미지의 픽셀값에 의해서 배경 이미지를 생성할 수 있다.The background
여기서, Bn(i,j)는 n번째 프레임의 배경 이미지의 (i,j) 위치에서의 픽셀 값이고, In(i,j)는 입력된 영상 이미지의 (i,j) 위치에서의 픽셀 값을 의미한다. 그리고, 첫번째 프레임의 배경 이미지의 픽셀 값(B1)는 첫번째 입력된 영상 이미지의 픽셀 값 (I1)과 함께 0으로 초기화된다. 여기서 사용되는 입력된 영상 이미지 및 배경 이미지는 모두 그레이(gray) 이미지이다.Here, B n (i, j) is n and the pixel value of the nearest second in the background image of frame (i, j), I n (i, j) is in the input video image (i, j) position Pixel value. The pixel value (B 1 ) of the background image of the first frame is initialized to 0 along with the pixel value (I 1 ) of the first input image. The input image image and background image used here are all gray images.
연기.불꽃Smoke 움직임 이미지 추출 알고리즘 Motion image extraction algorithm
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 이미지로부터 연기.불꽃 이미지를 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a process of extracting a smoke image from a captured image according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 영상 처리 장치(100)는 입력된 원본 영상 이미지(401)로부터 연기.불꽃 이미지(403)를 추출할 수 있다. Referring to FIG. 4, the
입력된 원본 영상 이미지(401)는 배경 이미지와 연기.불꽃 이미지(403)를 포함한다. 움직임 이미지 생성부(133)는 배경 이미지 생성부(132)에 의해서 생성된 배경 이미지 및 입력된 영상 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성할 수 있다. The input
구체적으로, 움직임 이미지 생성부(133)는 다음의 수학식 3을 이용하여 움직임 이미지의 픽셀 값(M(i,j))을 산출하고, 산출된 움직임 이미지 픽셀 값(M(i,j))에 의해서 움직임 이미지를 생성할 수 있다.Specifically, the motion
여기서, M(i,j)는 움직임 이미지의 픽셀 값이고, I(i,j)는 입력된 영상 이미지의 픽셀 값이며, B(i,j)는 배경 이미지의 픽셀 값을 의미한다.Here, M (i, j) is the pixel value of the motion image, I (i, j) is the pixel value of the input image, and B (i, j) is the pixel value of the background image.
움직임 이미지 생성부(133)는 산출된 움직임 이미지 픽셀 값(M(i,j))을 제1 문턱값에 의해서 제1 이미지 픽셀 값(Mb(i,j))으로 산출한다. 움직임 이미지 생성부(133)는 산출된 제1 이미지 픽셀 값(Mb(i,j))을 개방연산(open operation)을 통해서 노이즈를 제거할 수 있다.Moving
움직임 이미지 생성부(133)는 노이즈가 제거된 제1 이미지 픽셀 값(Mb(i,j))에 대해서 제2 문턱값에 의해서 제2 이미지 픽셀 값(Mm(i,j))으로 이진화할 수 있다. The motion
움직임 이미지 생성부(133)는 제2 이미지 픽셀 값(Mm(i,j))을 정규화하여 1 또는 0 값으로 최종적으로 이진화함으로써 최종적인 움직임 이미지를 산출할 수 있다.The motion
이미지 보정 알고리즘Image correction algorithm
이미지 보정부(134)는 색상 확률 이미지 및 움직임 이미지를 이용하여 후보 확률 이미지를 생성한다. 이미지 보정부(134)는 후보 확률 이미지에 대한 복수의 특성을 추출한다.The
복수의 특징은 연기.불꽃의 빛 반사 라인을 판별하는 특성을 의미한다. 예컨대, 복수의 특징은 연기.불꽃의 스타트 반사 존, 빛 반사의 엔드 존, 반사각의 넓이, 연기 경계선 라인의 넓이, 해상도, 조도 및 연기를 포함하는 불꽃의 넓이 등을 포함한다. The plurality of features means the characteristic of discriminating the light reflection line of smoke and flame. For example, the plurality of features include the start reflection zone of smoke and flame, the end zone of light reflection, the width of the reflection angle, the width of the smoke boundary line, the resolution, the illuminance and the width of the flame including smoke.
이미지 보정부(134)는 추출된 복수의 특성에 대한 무작위성 테스트 알고리즘을 적용하여 무작위성 확률을 산출한다. The
이미지 보정부(134)는 무작위성 테스트 알고리즘으로써 월드월포위츠(Wald-Wolfowitz) 테스트 알고리즘을 이용할 수 있다. 이미지 보정부(134)는 다음의 수학식 4 내지 6을 통해서 무작위성 테스트 결과를 산출할 수 있다.The
여기서, n1 과 n2는 무작위성 테스트의 대상이 되는 특성의 비트인 0 및 1의 개수를 의미한다.Here, n 1 and n 2 are the numbers of 0 and 1, which are the bits of the characteristic to be subjected to the random test.
여기서, R은 0 및 1 사이에 바뀐 횟수를 의미하고, Z는 특성에 대한 무작위성 테스트 결과를 의미한다.Here, R denotes the number of times of changing between 0 and 1, and Z denotes the randomness test result on the characteristic.
무작위성 테스트가 완료되고 나면, 그 테스트 결과인 Z는 다음의 수학식 7을 이용하여 산출되는 무작위성 확률(P)를 제공하기 위한 문턱값으로 이용될 수 있다.After the randomness test is completed, the test result Z may be used as a threshold value to provide a random probability P calculated using the following equation (7).
이미지 보정부(134)는 상기 수학식 7에 의해서 산출된 무작위성 확률(P)을 각각의 특성에 대해서 산출할 수 있다. 즉, 빛 반사 스타트 존, 빛 반사 엔드 존, 연기의 경계선 라인의 넓이, 반사각 라인의 넓이, 해상도, 조도 및 연기.불꽃을 포함하는 반사각의 넓이에 대해서 각각 무작위성 확률 P1 내지 P7 를 산출한다.The
이미지 보정부(134)는 7개의 특성에 대해서 무작위성 확률(P1 내지 P7)를 산출하고, 7개의 무작위성 확률(P1 내지 P7)을 이용하여 다음의 수학식 8에 의해서 무작위성 확률 평균(PF)을 산출할 수 있다.The
여기서, Fi는 특정 프레임에서의 7개의 특징에 대한 무작위성 확률을 의미한다. Here, F i denotes a probability of randomness for seven features in a specific frame.
즉, 이미지 보정부(134)는 연기.불꽃 경계 라인을 판별하기 위해서, 특정 프레임에서 7개의 특징에 대해서 무작위성 확률을 산출한다. 7개의 특성 중 운송자(상승 이동 중인 연기의.불꽃 빛 반사 각)의 가로 및 세로는 연기의.불꽃 의 외곡(edge)를 이루고 있는 색과 관련된 비트 조합 그룹을 무작위성 테스트에 의해서 구할 수 있다. That is, the
한편, 운송자(상승 이동 중인 연기의.불꽃 빛 반사 각)의 외곽 0과 1의 비트의 조합을 평균하려면 Wald-Wolfowitz 알고리즘의 비모수 T-검정 알고리즘을 이용하여 비트 그룹의 최소값과 최대값 및 결측되지 않은 경우의 수와 같은 평균들을 구한다.On the other hand, to average the combination of the
이미지 보정부(134)는 상기 수학식 8에 의해서 산출된 복원 전 확률을 N2개의 연속 프레임에 대해서 각각 반복 수행한다. 각각의 프레임에 대해서 산출된 N2개의 복원 전 확률을 이용하여 다음의 수학식 9에 의해서 복원 후 확률(Pw)을 산출한다.The
여기서, PF(i)는 N2개의 연속적인 프레임 각각에 대해서 산출된 복원 전 확률의 산술 평균을 의미한다. 수학식 9에 의해서 산출된 복원 후 확률(Pw)은 다음의 수학식 10에서 연기.불꽃 이미지의 라인을 판정하기 위한 문턱값으로 이용할 수 있다.Here, P F (i) denotes an arithmetic mean of the restoration probability calculated for each of N 2 consecutive frames. The post-restoration probability Pw calculated by the equation (9) can be used as a threshold value for determining a line of the smoke-flame image in the following equation (10).
이미지 보정부(134)는 상기 수학식 10에 따라 복원 후 확률(Pw)을 문턱값으로 이용하여 4단계의 연기.불꽃 라인 복원 판정을 수행한다. 예를 들어, 복원 후 확률(Pw)이 0.1보다 클 경우에는 해당 비트 그룹은 line으로 판정하고, Pw가 0.07보다 클 경우에는 해당 비트 그룹은 Should_line으로 판정하며, Pw가 0.05보다 클 경우에는 해당 비트 그룹은 Maybe_line으로 판정하고, Pw가 0.05보다 작은 경우에는 해당 비트 그룹은 Not_line으로 판정한다.The
보다 구체적으로 살펴보면, 복원 후 확률(Pw)이 0.1보다 크면, 해당 비트 그룹은 거의 왜곡이 발생하지 않은 것이므로 선명한 선으로 복원할 수 있음을 의미한다(line으로 판정). 복원 후 확률(Pw)이 0.1보다 작고 0.07보다 크면, 해당 비트 그룹은 초점이 약간 흐려지는 왜곡이 발생한 것이지만 선으로 복원할 수 있음을 의미한다(Should_line으로 판정). 복원 후 확률(Pw)이 0.07보다 작고 0.05보다 크면, 해당 비트 그룹은 피사체의 이동으로 촬상 순간 다소 밀림 현상과 부분적인 계단식 격자 또는 계단식 연속성을 가진 격자 라인으로 왜곡이 발생한 것이므로, 이러한 계단식 격자 또는 계단식 연속성을 선으로 복원할 수 있음을 의미한다(Maybe_line으로 판정). 복원 후 확률(Pw)이 0.05보다 작으면, 피사체의 이동으로 촬상 순간 번짐이나 밀림의 왜곡이 발생한 것으로, 이러한 번짐이나 밀림의 왜곡을 공백으로 복원할 수 있음을 의미한다(Not_line으로 판정).More specifically, if the post-restoration probability Pw is larger than 0.1, it means that the bit group has almost no distortion, so it can be restored to a clear line (judged as a line). If the probability Pw after reconstruction is smaller than 0.1 and larger than 0.07, it means that the bit group is distorted slightly in focus but can be restored to the line (Judged as Should_line). If the probability of reconstruction (Pw) is less than 0.07 and greater than 0.05, the corresponding bit group is distorted by a grating line having a partial cascade lattice or a stepwise continuity at the moment of imaging due to the movement of the subject, This means that continuity can be restored to a line (judged as Maybe_line). If the probability Pw after reconstruction is less than 0.05, it means that the instantaneous blurring or warping distortion occurs due to the movement of the subject, and this blurring and warping distortion can be restored to blank (judged as Not_line).
이하에서는 도 5a 및 5b를 참고하여 원본 연기.불꽃 이미지로부터 연기.불꽃 라인을 복원하는 일 예를 설명한다.Hereinafter, an example of restoring smoke and flame lines from an original smoke image will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
도 5a를 참고하면, 도 5a의 상측 도면의 그래프는 연기.불꽃 이미지가 Wald-Wolfowitz test T-검정 테스트 결과가 선 흐림 판정(Should_line)과 격자 선 판정(maybe_line)의 블랍(Blab) 그래프 파형이다. 흐림, 밀림 및 격자 발생의 경우에는 그래프 파형이 불규칙하게 도시된다. Referring to FIG. 5A, the graph of the top view of FIG. 5A is a Blab graph waveform of the smoke-flame image, Wald-Wolfowitz test T-test result is a line blur judgment (Should_line) and a grid line (maybe_line) . In the case of clouding, jumping and lattice generation, the graph waveforms are shown irregularly.
도 5a의 하측 도면의 그래프는 정상적인 연기.불꽃 패턴을 가지고 있을 때의 규칙적인 블랍(Blab) 그래프 파형이다. 정상적인 연기.불꽃 패턴을 가진 경우에는 블랍 그래프의 파형이 규칙적으로 도시된다. 이는 선들이 진하고 영상 판독에 적합한 상태임을 나타낸다.The graph in the bottom view of FIG. 5A is a regular blob graph waveform when having a normal smoke and flame pattern. Normal smoke. If you have a flame pattern, the waveform of the blob graph is regularly shown. This indicates that the lines are dark and suitable for image reading.
도 5b를 참고하면, 도 5b의 상측 도면은 촬상된 원본 연기.불꽃 이미지이고, 하측 도면은 보정된 연기.불꽃 이미지다. Referring to FIG. 5B, the top view of FIG. 5B is the captured original smoke and flame image, and the bottom view is the corrected smoke and flame image.
도 5b의 상측 도면에서, 라인(L1)은 촬상시 외부 조도에 의해서 흐림 왜곡이 발생된 것으로, 해당 비트 그룹에 대한 복원 후 확률을 산출해보면 0.07이상 이므로 흐림 선으로 판정(Should_line으로 판단)하고, 도 5b의 하측 도면에서 라인(L1')과 같이 복원한다.In the upper diagram of Fig. 5B, the line L1 has a blurring distortion due to the external illuminance at the time of imaging. When calculating the probability of restoration for the bit group, it is determined to be a blurred line (determined as Should_line) Is restored as shown by the line L1 'in the bottom view of FIG. 5B.
도 5b의 상측 도면에서, 라인(L2, L3)은 피사체의 이동에 의해서 촬상시 라인의 밀림 및 계단식 격자 형태를 보이는 왜곡이 발생된 것으로, 해당 비트 그룹에 대한 복원 후 확률을 산출해보면 0.07보다 작고 0.05보다 큰 값을 갖게 되므로 격자 선으로 판정(maybe_line으로 판단)하고, 도 5b의 하측 도면에서 라인(L2', L3')과 같이 복원한다. In the upper diagram of Fig. 5B, lines L2 and L3 show that the distortion of the lines and the step-like lattice shape occurred at the time of imaging due to the movement of the subject. When calculating the probability of restoration for the corresponding bit group, It is determined to be a grid line (determined as maybe_line), and is restored as shown by lines L2 'and L3' in the lower diagram of FIG. 5B.
도 5b의 상측 도면에서, 라인(L4)은 피사체의 이동으로 인하여 라인의 번짐이 발생된 것으로, 해당 비트 그룹에 대한 복원 후 확률을 산출해보면 0.03보다 작은 값을 갖게 되므로, 선이 아닌 것으로 판정(not_line으로 판단)하고, 도 5b의 하측 도면에서 공백(L4')과 같이 복원한다 . 5B, the line L4 indicates that blurring of the line has occurred due to the movement of the subject. When calculating the probability after restoration for the corresponding bit group, the line L4 has a value smaller than 0.03, quot; not_line "), and restores the blank space L4 'in the lower drawing of Fig. 5B .
연기.불꽃 처리부(150)는 이미지 보정부(134)에 의해서 보정된 이미지에 포함된 연기.불꽃을 분석할 수 있다. 즉, 연기.불꽃 처리부(150)는 빛 반사 스타트 존과 엔드 존으로 구분되는 연기.불꽃을 인식하고, 빛 반사 이동 각도계 변환 알고리즘에 의해서 이미지 속의 연기.불꽃을 읽어 해당 연기.불꽃의 이동 및 상승 속도를 생성해 기록할 수 있다.The smoke and
연기.불꽃 처리부(150)는 이미지 속의 연기.불꽃 분석해 상승기류의 이동치 기하학으로 변환해주는 알고리즘이다.The smoke and
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an image processing method according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 영상 처리 방법은 영상 처리 장치(100)가 촬상 장치(200)에 의해서 촬상된 영상 이미지를 수신하는 단계(S601)를 수행한다.Referring to FIG. 6, the image processing method according to the present invention performs a step S601 in which the
영상 처리 장치(100)는 색상 확률을 산출하는 단계(S602)를 수행한다. 단계(602)에서는 컬러 및 휘도 정보에 기초하여 적어도 2차원의 색 공간에서 수신된 영상 이미지에 포함된 픽셀의 색상 분포를 모델링하고, 모델링된 색상 분포에 기초하여 색상 확률을 산출한다.The
영상 처리 장치(100)는 색상 확률 이미지를 생성하는 단계(S603)를 수행한다. 단계(603)에서는 산출된 색상 확률을 이용하여 색상 확률 이미지를 생성한다.The
영상 처리 장치(100)는 입력된 영상 이미지의 픽셀에 대한 Cb, Cr 및 Cr/Cb 값을 이용하여 색상 확률을 연산한다.The
영상 처리 장치(100)는 배경 이미지를 생성하는 단계(S604)를 수행한다. 단계(S604)에서는 수신된 영상 이미지에 대한 배경을 모델링하여 배경 이미지를 생성한다.The
영상 처리 장치(100)는 움직임 이미지를 생성하는 단계(S605)를 수행한다. 단계(S605)에서는 단계(S601)에서 수신된 영상 이미지와 단계(S604)에서 생성된 배경 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성한다.The
단계(S605)는 수신된 영상 이미지와 배경 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성하는 단계(S605-1), 움직임 이미지를 제1 문턱값으로 이진화하여 Mb(x,y)를 산출하는 단계(S605-2) 및 움직임 이미지를 제2 문턱값으로 이진화하여 Mm(x,y)를 산출하는 단계(S605-3) 및 Mb(x,y) 및 Mm(x,y)를 이용하여 최종 움직임 이미지(M(x,y))를 생성하는 단계(S605-4)를 더 수행한다.In operation S605, a motion image is generated using the received image and background image in operation S605-1. In operation S605, a motion image is binarized to a first threshold value to calculate M b (x, y) -2) and a motion image of the second binarized by a threshold value Mm (x, y), the final motion images by using the steps (S605-3), and M b (x, y) and Mm (x, y) for calculating (M (x, y)) (S605-4).
영상 처리 장치(100)는 후보 확률 이미지를 생성하는 단계(S606)를 수행한다. 단계(S606)에서는 단계(S603)에서 생성된 색상 확률 이미지 및 단계(S605)에서 생성된 최종 움직임 이미지를 이용하여 후보 확률 이미지를 생성한다.The
영상 처리 장치(100)는 복수의 특성을 추출하는 단계(S607)을 수행한다. 단계(S607)에서는 후보 확률 이미지에 대한 복수의 특성은 빛 반사 스타트 존, 빛 반사 엔드 존, 빛 반사각의 라인의 넓이, 연기의 흰색 경계선 라인의 넓이, 해상도, 조도 및 연기.불꽃을 포함하는 운송인의 넓이 등을 포함한다.The
영상 처리 장치(100)는 무작위성 확률을 산출하는 단계(S608)를 수행한다. 단계(S608)에서는 단계(607)에서 추출한 복수의 특성에 대해서 무작위성 테스트 알고리즘을 적용하여 복수의 무작위성 확률을 산출한다. 단계(S608)는 복수의 무작위성 확률을 산술 평균하여 무작위성 확률 평균을 연산하는 단계(S608-1), 수신된 영상 데이터의 N개의 프레임에 대해서 무작위성 확률 평균을 반복 연산함으로써 N개의 무작위성 확률 평균을 연산하는 단계(S608-2) 및 N개의 무작위성 확률 평균을 산술 평균하여 산출된 값을 문턱값을 설정하는 단계(S608-3)를 더 포함한다.The
영상 처리 장치(100)는 후보 확률 이미지를 검증하는 단계(S609)를 수행한다. 단계(S609)에서는 단계(S608-3) 이후에 설정된 문턱값을 이용하여 후보 확률 이미지에 대한 복원 여부를 판정한다. 해당 비트 그룹의 문턱값이 0.1보다 크면 라인으로 판정하고, 해당 비트 그룹의 문턱값이 0.1보다 작고 0.07보다 크면 흐린 선(Should_line)으로 판정한다. 해당 비트 그룹의 문턱값이 0.07보다 작고 0.05보다 크면 격자 선(Maybe_line)으로 판정한다. 해당 비트 그룹의 문턱값이 0.05보다 작은 경우에는 선이 아닌 것(Not_line)으로 판정한다.The
영상 처리 장치(100)는 후보 확률 이미지를 보정하는 단계(S610)를 수행한다. 단계(S610)에서는 단계(S609)의 검증 결과에 기초하여 후보 확률 이미지에 대한 이미지 보정을 수행한다.The
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 연기.불꽃 정보 취득 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart for explaining a real-time smoke and flame information acquisition method according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면, 영상 처리 장치(100)는 실시간으로 영상 프레임을 입력받는다(S701). 영상 처리 장치(100)는 백그라운드 모델링 알고리즘에 의해서 입력된 영상 프레임 데이터를 배경과 전경으로 분리한다. 영상 처리 장치(100)는 분리된 배경을 배경동화 백그라운드 모델링 알고리즘에 의해서 고정된 자리에서 큰 이동의 변화가 없이 움직이는 물체와 자연 조도 및 인위조도 상에서 빛의 굴절에 의한 미세한 움직임 등을 하나의 배경으로 동화시킴으로써 인식을 못하도록 강제한다. Referring to FIG. 7, the
영상 처리 장치(100)는 객체 히스토그램 에지(Object Histogram Edge) 알고리즘을 이용하여 실시간으로 입력된 영상 프레임으로부터 관심 영역(Region of Interest)의 정지 영상을 추출한다(S702). The
영상 처리 장치(100)는 개체 분류(Classification) 알고리즘에 의해서 개체의 넓이, 길이, 개체의 RGB 색상 정보 등을 계산하고 연기.불꽃 레이블의 픽셀 상의 논리좌표를 지정하며, 이러한 논리좌표의 시작(x,y), 종료(x2,y2) 좌표로 디지털 16배 줌 엔진을 작동해 비트맵 이미지로 변환한 다음 시스템의 메모리 상에 옮겨놓는다(S703).The
영상 처리 장치(100)는 디지털 확대된 이미지에 포함된 노이즈를 제거함으로써 촬상된 영상 이미지를 보정한다(S704). 영상 처리 장치(100)는 보정된 영상 이미지에 포함된 형상 이미지를 추출한다(S705). 영상 처리 장치(100)는 추출된 형상 이미지로부터 레이블 이미지를 추출한다(S706). The
영상 처리 장치(100)는 배경 모델링 알고리즘을 이용하여 레이블 이미지로부터 연기.불꽃 이미지를 추출한다(S707). 영상 처리 장치(100)는 연기.불꽃 이미지의 특성 정보를 추출하고, 추출된 특성 정보에 기초하여 무작위성 테스트를 수행하여, 추출된 연기.불꽃 이미지에 포함된 이미지 밀림, 이미지 흐림 등을 보정한다(S708).The
영상 처리 장치(100)는 보정된 연기.불꽃 이미지를 인식하고(S709), 인식된 연기.불꽃의 좌표 및 Z-기류의 상승속도 정보를 텍스트 정보로 변환한다(S710). 영상 처리 장치(100)는 변환 텍스트 정보를 원격의 서버로 전송한다(S711).The
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상술한 방법들은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 코드로 저장될 수 있다. 이러한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상술한 방법들을 수행하기 위한 코드는, RAM(Random Access Memory), 플레시메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드, USB 메모리, CD-ROM 등과 같이, 전자 장치에서 판독 가능한 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 있을 수 있다. The above-described methods according to various embodiments of the present invention may be stored as a code in a computer-readable storage medium. The code for performing the above-described methods according to various embodiments of the present invention may be stored in a memory such as a random access memory (RAM), a flash memory, a ROM (Read Only Memory), an EPROM (Erasable Programmable ROM), an Electrically Erasable and Programmable ROM ), A register, a hard disk, a removable disk, a memory card, a USB memory, a CD-ROM, and the like.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
Claims (10)
상기 화재 감지 센서의 센싱 데이터에 의하여 촬영방향을 화재 감지 방향으로 동기화 하는 구동부를 구비한 촬상장치;
상기 촬상 장치에 의해서 촬상된 영상 이미지를 실시간으로 수신하는 수신부;
컬러 및 휘도 정보에 기초하여 2차원 또는 2차원 이상의 색 공간에서 상기 수신부에서 수신된 영상 이미지에 포함된 픽셀의 색상 분포를 모델링하여 색상 확률을 산출하고, 상기 산출된 색상 확률을 이용하여 색상 확률 이미지를 생성하는 색상 확률 이미지 생성부;
상기 수신부에서 수신된 영상 이미지에 대한 배경을 모델링하여 배경 이미지를 생성하는 배경 이미지 생성부;
상기 수신부에서 수신된 영상 이미지와 상기 배경 이미지 생성부 에서 생성된 배경 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성하는 움직임 이미지 생성부;
상기 색상 확률 이미지 생성부에서 생성된 색상 확률 이미지 및 상기 움직임 이미지 생성부에서 생성된 움직임 이미지를 이용하여 후보 확률 이미지를 생성하고, 상기 후보 확률 이미지에 대한 복수의 특성을 추출하며, 상기 추출된 복수의 특성에 대한 무작위성 테스트 알고리즘을 적용하여 무작위성 확률을 산출하고, 상기 산출된 무작위성 확률을 이용하여 상기 후보 확률 이미지를 검증함으로써, 상기 후보 확률 이미지를 보정하는 이미지 보정부;를 포함하고,
상기 복수의 특성은 연기.불꽃의 빛 반사 라인을 판별하는 특성을 의미하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.Fire detection sensor to detect fire;
An imaging device having a driving unit for synchronizing a photographing direction in a fire sensing direction by sensing data of the fire detection sensor;
A receiving unit for receiving a video image picked up by the image pickup apparatus in real time;
Calculating a color probability by modeling a color distribution of pixels included in a video image received by the receiving unit in a two- or two-dimensional or more color space based on the color and luminance information, and calculating a color probability image using the calculated color probability A color probability image generating unit for generating a color probability image;
A background image generation unit for generating a background image by modeling a background of the video image received by the receiving unit;
A motion image generation unit for generating a motion image using the video image received by the reception unit and the background image generated by the background image generation unit;
Generating a candidate probability image using the color probability image generated by the color probability image generating unit and the motion image generated by the motion image generating unit, extracting a plurality of characteristics of the candidate probability image, And an image correcting unit for correcting the candidate probability image by verifying the candidate probability image by using the calculated random probability,
Wherein the plurality of characteristics mean characteristics for discriminating light reflection lines of smoke and flame.
상기 색상 확률 이미지 생성부는,
다음의 수학식에 기초하여 색상 확률을 연산하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
(여기서, Pline(x,y)는 x, y 좌표의 픽셀에서의 색상 확률을 의미하고, rate는 x, y 좌표 픽셀에서의 Cr/Cb을 의미함)The method according to claim 1,
Wherein the color probability image generating unit comprises:
And calculates a color probability based on the following equation.
(Where P line (x, y) denotes the chromatic probability in the pixels of the x and y coordinates, and rate denotes Cr / Cb in the x and y coordinate pixels)
상기 움직임 이미지 생성부는,
상기 수신된 영상 이미지와 상기 배경 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성하고,
상기 움직임 이미지를 제1 문턱값으로 이진화하여 Mb(x,y)를 산출하고, 제2 문턱값으로 이진화하여 Mm(x,y)를 산출하며,
다음의 수학식에 의해서 최종 움직임 이미지를 생성하는 영상 처리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the motion image generating unit comprises:
Generating a motion image using the received video image and the background image,
Calculating M b (x, y) by binarizing the motion image to a first threshold value, binarizing the motion image to a second threshold value to calculate M m (x, y)
And generates a final motion image according to the following equation.
상기 이미지 보정부는,
상기 복수의 특성에 대해서 복수의 무작위성 확률을 산출하고,
상기 복수의 무작위성 확률을 이용하여 무작위성 확률 평균을 연산하며,
상기 수신된 영상 데이터의 N개의 프레임에 대해서 상기 무작위성 확률 평균을 반복 연산함으로써 N개의 무작위성 확률 평균을 연산하고,
상기 N개의 무작위성 확률 평균을 평균하여 산출된 값을 상기 움직임 이미지에 포함된 연기.불꽃 이미지의 복원을 위한 문턱값으로 이용하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the image correction unit comprises:
A plurality of randomness probabilities are calculated for the plurality of characteristics,
Calculating a random probability average using the plurality of random probabilities,
Calculating N random probability averages by repeatedly calculating the random probability average for N frames of the received image data,
And a value obtained by averaging the N random probability averages is used as a threshold value for reconstructing the smoke and flame images included in the motion image.
상기 이미지 보정부는, 다음의 수학식을 이용하여 상기 연기.불꽃 이미지의 복원 이미지를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
(여기서, W는 복원 연기.불꽃 이미지, Pw는 상기 문턱값, line은 확실한 선으로 판정, Should_line은 흐린 선으로 판정, Maybe_line은 격자 선으로 판정, Not_line은 공백으로 판정하는 것을 의미)5. The method of claim 4,
Wherein the image correction unit determines a restored image of the smoke and flame image using the following equation.
(Where W is the restoration smoke and flame image, Pw is the threshold value, line is a sure line, Should_line is the blurred line, Maybe_line is the grating line, and Not_line is the blank line)
컬러 및 휘도 정보에 기초하여 적어도 2차원의 색 공간에서 상기 수신된 영상 이미지에 포함된 픽셀의 색상 분포를 모델링하여 색상 확률을 산출하는 단계;
상기 산출된 색상 확률을 이용하여 색상 확률 이미지를 생성하는 단계;
상기 수신된 영상 이미지에 대한 배경을 모델링하여 배경 이미지를 생성하는 단계;
상기 수신된 영상 이미지와 상기 배경 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성하는 단계;
상기 색상 확률 이미지 및 상기 움직임 이미지를 이용하여 후보 확률 이미지를 생성하는 단계;
상기 후보 확률 이미지에 대한 복수의 특성을 추출하는 단계;
상기 추출된 복수의 특성에 대한 무작위성 테스트 알고리즘을 적용하여 무작위성 확률을 산출하는 단계;
상기 산출된 무작위성 확률을 이용하여 상기 후보 확률 이미지를 검증함으로써, 상기 후보 확률 이미지를 보정하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법.Receiving a video image picked up by an image pickup apparatus in real time;
Calculating a color probability by modeling a color distribution of pixels included in the received image in at least two-dimensional color space based on color and luminance information;
Generating a color probability image using the calculated color probability;
Generating a background image by modeling the background of the received video image;
Generating a motion image using the received image and the background image;
Generating a candidate probability image using the color probability image and the motion image;
Extracting a plurality of characteristics for the candidate probabilistic image;
Calculating a random probability by applying a random test algorithm to the extracted plurality of characteristics;
And correcting the candidate probability image by verifying the candidate probability image using the calculated randomness probability.
상기 색상 확률 이미지를 생성하는 단계는,
다음의 수학식에 기초하여 색상 확률을 연산하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
(여기서, Pline(x,y)는 x, y 좌표의 픽셀에서의 빛 반사 각의 이동에 따른 색상 확률을 의미하고, rate는 x, y 좌표 픽셀에서의 Cr/Cb을 의미함)The method according to claim 6,
Wherein the step of generating the color probability image comprises:
Wherein the color probability is calculated based on the following equation.
(Where P line (x, y) represents the chromatic probability due to the movement of the light reflection angle at the x, y coordinate pixel, and rate represents Cr / Cb at the x, y coordinate pixel)
상기 움직임 이미지를 생성하는 단계는,
상기 수신된 영상 이미지와 상기 배경 이미지를 이용하여 움직임 이미지를 생성하는 단계;
상기 움직임 이미지를 제1 문턱값으로 이진화하여 Mb(x,y)를 산출하는 단계;
상기 움직임 이미지를 제2 문턱값으로 이진화하여 Mm(x,y)를 산출하는 단계; 및
다음의 수학식에 의해서 최종 움직임 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step of generating the motion image comprises:
Generating a motion image using the received image and the background image;
Binarizing the motion image to a first threshold to produce M b (x, y);
Binarizing the motion image to a second threshold to produce Mm (x, y); And
And generating a final motion image by the following equation.
상기 이미지를 보정하는 단계는,
상기 복수의 특성에 대해서 복수의 무작위성 확률을 산출하는 단계;
상기 복수의 무작위성 확률을 이용하여 무작위성 확률 평균을 연산하는 단계;
상기 수신된 영상 데이터의 N개의 프레임에 대해서 상기 무작위성 확률 평균을 반복 연산함으로써 N개의 무작위성 확률 평균을 연산하는 단계; 및
상기 N개의 무작위성 확률 평균을 평균하여 산출된 값을 문턱값으로 이용하여 상기 움직임 이미지에 포함된 연기.불꽃 이미지를 복원하는 단계;를 포함하는 영상 처리 방법.The method according to claim 6,
Wherein the correcting the image comprises:
Calculating a plurality of randomness probabilities for the plurality of characteristics;
Calculating a random probability average using the plurality of random probabilities;
Calculating N random probability averages by repeatedly calculating the random probability average over N frames of the received video data; And
And reconstructing a smoke / flame image included in the motion image using a value calculated by averaging the N random probability averages as a threshold value.
상기 이미지를 복원하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 상기 연기.불꽃 이미지의 복원 이미지를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
(여기서, W는 복원 연기.불꽃 이미지, Pw는 상기 문턱값, line은 확실한 선으로 판정, Should_line은 흐린 선으로 판정, Maybe_line은 격자 선으로 판정, Not_line은 공백으로 판정하는 것을 의미)10. The method of claim 9,
Wherein the reconstructing the image comprises determining a reconstructed image of the smoke and flame image using the following equation:
(Where W is the restoration smoke and flame image, Pw is the threshold value, line is a sure line, Should_line is the blurred line, Maybe_line is the grating line, and Not_line is the blank line)
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KR1020160108922A KR101809031B1 (en) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | Composition fire detection processing apparatus and video processing method |
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KR101906796B1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-10-11 | 한국씨텍(주) | Device and method for image analyzing based on deep learning |
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