KR101837027B1 - Device and method for tracking object using superpixel based on thermal image - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 열화상 영상 기반의 슈퍼픽셀을 활용한 객체 추적 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본원은 열화상 영상을 기반으로 대가축을 포함하는 객체의 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for tracking an object using super-pixels based on thermal imaging. The present invention also relates to a monitoring system of an object comprising a cost axis based on thermal imaging.
일반적으로, 닭, 오리, 돼지, 개, 소, 말 등 기타의 가축을 기르는 축산 농가에서는 사육 또는 증식되는 가축에 대해 그 생체변화, 예를 들어, 생리변화, 질병발생, 응급환축발견 등을 적시에 파악해 필요한 조치를 취하는 것이 중요한 사항이다.Generally, in livestock farms that feed on livestock such as chickens, ducks, pigs, dogs, cows, horses and other livestock, it is necessary to timely change the biological changes such as physiological changes, disease occurrence, It is important to identify and take necessary measures.
한편, 종래 기술 중 가축 각각에 생체 기기를 부착하여, 가축의 생체변화를 파악하는 방법이 개시된 바 있다. 종래 기술은 수많은 가축 각각에 생체 기기를 부착해야 하므로, 경제적 부담이 가해지게 되고, 생체 변화 데이터를 일괄적으로 회수하고 분석해야 하므로, 즉각적인 생체 변화 파악 및 그에 대한 즉각적인 조치가 불가능하다는 문제점이 있다.On the other hand, a method has been disclosed in which bio-equipment is attached to each of the livestock in the prior art to grasp the living body changes of the livestock. The prior art has a problem in that the bio-equipment must be attached to each of a large number of livestock, so that an economic burden is imposed and the biometric data must be collectively collected and analyzed, so that it is impossible to immediately grasp the biometric data and immediately take measures therefor.
또한, 생체 변화 데이터를 통해 가축의 생체변화를 파악하기 위해서는 전문 기관에 생체 변화 데이터를 보내고, 전문 기관에서 분석된 데이터를 수신하여 생체 변화를 파악할 수 있으므로, 즉각적인 파악이 불가능한 비효율적인 문제점이 존재한다.In addition, in order to grasp the living body change of the livestock through the living body change data, there is an inefficient problem that it is impossible to immediately grasp the living body change because the living body change data can be grasped by sending the living body changing data to the specialized institution and receiving the analyzed data .
또한, 대가축을 포함하는 객체를 정확히 인식하고 모니터링 하기 위해서는 각 객체를 정확히 식별할 필요가 있으나, 객체 별로 명확히 구분되어 있지 않고 어우러져(merge) 있으며, 각 객체의 형상이 구획, 균일, 직선적이지 않은(non-rigid) 가축의 특성 상 열화상 영상에서 각각의 객체를 분리하여 추적하기 어려운 문제점이 존재하며, 영상의 프레임별 객체의 움직임을 추적함으로써, 객체 추적의 정확성 및 신뢰성을 제고할 필요가 있다.In addition, it is necessary to accurately identify each object in order to accurately recognize and monitor the object including the major axis. However, it is not clearly distinguished for each object and merges, and the shape of each object is not divided, uniform, non-rigid) There is a problem that it is difficult to separate and track each object in the thermal image due to the characteristics of the livestock. It is necessary to improve the accuracy and reliability of object tracking by tracking the movement of the object per frame of the image.
본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제10-2014-0105626호(공개일: 2014년 09월 02일)에 개시되어 있다.The background technology of the present application is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0105626 (published on Sep. 02, 2014).
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열화상 영상을 다수의 슈퍼픽셀로 분할하여 프레임별 직선적이지 않은(non-rigid) 형상을 가지는 객체의 인식 및 움직임을 추적할 수 있는 열화상 영상 기반의 슈퍼픽셀을 활용한 객체 추적 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for dividing a thermal image into a plurality of superpixels to generate a thermal image capable of tracking the recognition and movement of an object having a non- And an object tracking apparatus and method using an image-based super-pixel.
또한, 본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슈퍼픽셀의 세그먼트에 라벨을 부여하고, 슈퍼픽셀 세그먼트 간의 비용함수에 기초하여 다음 프레임에서의 객체의 슈퍼픽셀 세그먼트에 정확히 라벨을 부여하여 객체를 정확히 모니터링할 수 있는 있는 열화상 영상 기반의 슈퍼픽셀을 활용한 객체 추적 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is directed to solving the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to label a segment of a superpixel and accurately label a superpixel segment of an object in a next frame based on a cost function between the superpixel segments And an object tracking apparatus and method using an super-pixel based thermal image capable of accurately monitoring an object.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the embodiments of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 열화상 영상 기반의 슈퍼픽셀을 활용한 객체 추적 방법은, 프레임별 열화상 영상을 수집하는 단계, 상기 열화상 영상을 세그먼트 단위의 복수의 슈퍼픽셀로 분할하는 단계, 기준 프레임의 세그먼트 중 객체에 대응하는 세그먼트를 식별하는 라벨을 부여하는 단계, 다음 프레임의 세그먼트와 상기 객체에 대응하는 상기 세그먼트 간의 비용함수를 연산하는 단계 및 상기 비용함수의 연산값에 기초하여 다음 프레임의 상기 객체에 대응하는 세그먼트에 라벨을 부여하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of tracking an object using a super-pixel based on a thermal image, the method comprising: collecting a thermal image for each frame; A label identifying a segment corresponding to an object in the segment of the reference frame; computing a cost function between the segment of the next frame and the segment corresponding to the object; And labeling a segment corresponding to the object of the next frame based on the calculated value of the cost function.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 비용함수를 연산하는 단계는, 다음 프레임의 세그먼트와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트 간의 색상 속성 및 다음 프레임의 세그먼트의 중심 위치와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트의 중심 위치와 연계된 위치 속성에 기초하여 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the calculating of the cost function includes calculating a color attribute between a segment of a next frame and a segment corresponding to an object of a reference frame, a center position of a segment of a next frame, Based on the positional attribute associated with the center position of < / RTI >
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 다음 프레임의 세그먼트에 라벨을 부여하는 단계는, 상기 비용함수의 연산값이 최소인 적어도 하나의 세그먼트에 상기 라벨을 부여할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, labeling the segment of the next frame may impart the label to at least one segment having a minimum calculated value of the cost function.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 비용함수의 연산값이 최소인 적어도 하나의 세그먼트는 수학식 1에 기초하여 결정될 수 있다.According to one embodiment of the present application, at least one segment whose computed value of the cost function is the smallest may be determined based on Equation (1).
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 다음 프레임의 세그먼트에 라벨을 부여하는 단계는, 상기 다음 프레임의 모든 세그먼트와 상기 기준 프레임의 상기 객체에 대응하는 복수의 세그먼트 각각의 상기 비용함수를 연산하되, 상기 객체에 대응하는 세그먼트 별 연산값 중 최소값에 대응하는 다음 프레임의 세그먼트에 상기 라벨을 부여할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, labeling the segment of the next frame may include calculating the cost function of each segment of the next frame and each of the plurality of segments corresponding to the object of the reference frame, The label can be given to the segment of the next frame corresponding to the minimum value among the computed values for each segment corresponding to the object.
본원의 일 실시예에 따르면, 객체 추적 방법은, 상기 다음 프레임의 세그먼트 중 라벨이 부여된 세그먼트가 1개인 경우, 상기 다음 프레임의 열화상 영상을 이진화 영상으로 변환하는 단계 상기 이진화 영상에 기초하여 상기 라벨이 부여된 세그먼트와 유사 특성을 갖는 복수의 세그먼트를 검출하여 라벨 부여 대상을 결정하는 단계 및 검출된 상기 복수의 세그먼트에 상기 라벨을 보충하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an object tracking method further includes a step of converting a thermal image of the next frame into a binarized image, when the labeled segment of the segment of the next frame is one, Detecting a plurality of segments having similar characteristics to the labeled segments to determine a labeling object, and supplementing the detected labels with the plurality of segments.
본원의 일 실시예에 따르면, 객체 추적 방법은, 상기 다음 프레임의 상기 라벨이 부여된 복수의 세그먼트 상호간 이격거리를 연산하는 단계 및 상기 이격거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상대적으로 크기가 작은 세그먼트의 라벨을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an object tracking method includes: calculating a distance between a plurality of segments to which the label of the next frame is assigned; and when the distance is equal to or greater than a preset distance, And removing the label.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 슈퍼픽셀로 분할하는 단계는, 상기 열화상 영상의 각 화소의 유사 특성을 고려하여 밀집성, 경계일치도, 과소분할의 최소화, 균일성 중 적어도 하나의 특성에 기초하여 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of dividing into super pixels includes a step of, based on at least one of density, boundary agreement, minimization of under-division, and uniformity in consideration of similar characteristics of each pixel of the thermal image, .
본원의 일 실시예에 따른 열화상 영상 기반의 슈퍼픽셀을 활용한 객체 추적 장치는, 프레임별 열화상 영상을 수집하는 영상 수집부, 상기 열화상 영상을 세그먼트 단위의 복수의 슈퍼픽셀로 분할하는 영상 제어부, 기준 프레임의 세그먼트 중 객체에 대응하는 세그먼트를 식별하는 라벨을 부여하는 세그먼트 제어부 및 다음 프레임의 세그먼트와 상기 객체에 대응하는 상기 세그먼트 간의 비용함수를 연산하는 연산부를 포함하되, 상기 세그먼트 제어부는, 상기 비용함수의 연산값에 기초하여 다음 프레임의 상기 객체에 대응하는 세그먼트에 상기 라벨을 부여할 수 있다.An object tracking apparatus using a super-pixel based on a thermographic image according to an embodiment of the present invention includes an image collecting unit for collecting thermal image for each frame, an image dividing unit for dividing the thermal image into a plurality of super- A segment control unit for providing a label identifying a segment corresponding to an object among the segment of the reference frame, and an operation unit for calculating a cost function between a segment of a next frame and the segment corresponding to the object, The label may be assigned to the segment corresponding to the object of the next frame based on the calculated value of the cost function.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 연산부는, 다음 프레임의 세그먼트와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트 간의 색상 속성 및 다음 프레임의 세그먼트의 중심 위치와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트의 중심 위치와 연계된 위치 속성에 기초하여 상기 비용함수를 연산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the arithmetic operation unit may calculate a color attribute between a segment of a next frame and a segment corresponding to an object of the reference frame, a color attribute between a center position of a segment of the next frame, and a center position of a segment corresponding to an object of the reference frame Lt; RTI ID = 0.0 > location < / RTI > attribute.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 세그먼트 제어부는, 상기 비용함수의 연산값이 최소인 적어도 하나의 세그먼트에 상기 라벨을 부여할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the segment control unit may assign the label to at least one segment having a minimum calculated value of the cost function.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 비용함수의 연산값이 최소인 적어도 하나의 세그먼트는 수학식 2에 기초하여 결정될 수 있다.According to one embodiment of the present application, at least one segment with a minimum calculated value of the cost function may be determined based on Equation (2).
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 연산부는, 상기 다음 프레임의 모든 세그먼트와 상기 기준 프레임의 상기 객체에 대응하는 복수의 세그먼트 각각의 상기 비용함수를 연산하되, 상기 세그먼트 제어부는, 상기 객체에 대응하는 세그먼트 별 연산값 중 최소값에 대응하는 다음 프레임의 세그먼트에 상기 라벨을 부여할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the operation unit calculates the cost function of each of the segments of the next frame and each of the plurality of segments corresponding to the object of the reference frame, wherein the segment control unit It is possible to give the label to the segment of the next frame corresponding to the minimum value among the computed values for each segment.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 다음 프레임의 세그먼트 중 라벨이 부여된 세그먼트가 1개인 경우, 상기 영상 제어부는, 상기 다음 프레임의 열화상 영상을 이진화 영상으로 변환하고, 상기 세그먼트 제어부는, 상기 이진화 영상에 기초하여 상기 라벨이 부여된 세그먼트와 유사 특성을 갖는 복수의 세그먼트를 검출하여 라벨 부여 대상을 결정하고, 검출된 상기 복수의 세그먼트에 상기 라벨을 보충할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when there is one labeled segment in the segment of the next frame, the image control unit converts a thermal image of the next frame into a binary image, and the segment control unit It is possible to detect a plurality of segments having similar characteristics to the segment to which the label is given based on the image to determine a labeling target and to supplement the label to the detected plurality of segments.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 연산부는, 상기 다음 프레임의 상기 라벨이 부여된 복수의 세그먼트 상호간 이격거리를 연산하고, 상기 세그먼트 제어부는, 상기 이격거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상대적으로 크기가 작은 세그먼트의 라벨을 제거할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the operation unit calculates a distance between a plurality of segments to which the label is assigned in the next frame, and when the distance is equal to or larger than a preset distance, You can remove labels from small segments.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 영상 제어부는, 상기 열화상 영상의 각 화소의 유사 특성을 고려하여 밀집성, 경계일치도, 과소분할의 최소화, 균일성 중 적어도 하나의 특성에 기초하여 슈퍼픽셀로 분할할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the image controller divides the image into super pixels based on at least one characteristic of density, boundary agreement, minimization of under-division, and uniformity in consideration of similar characteristics of each pixel of the thermal image. can do.
본원의 일 실시예에 따르면, 객체 모니터링 시스템은, 축사의 영상 정보를 획득하고, 상기 축사의 환경 정보를 수집하는 수집 장치 및 상기 수집 장치로부터 수신한 영상 정보 및 환경 정보에 기초하여 가축의 행동을 모니터링하는 서버를 포함하되, 상기 영상 정보는 상기 가축의 열화상 영상을 포함하고, 상기 서버는 상술한 객체 추적 방법에 기초하여 가축의 행동을 모니터링할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an object monitoring system includes a collection device that acquires image information of a barn, collects environmental information of the barn, and a behavior of a livestock based on image information and environment information received from the collection device Wherein the image information includes a thermal image of the livestock and the server is capable of monitoring livestock behavior based on the object tracking method described above.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described task solution is merely exemplary and should not be construed as limiting the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments in the drawings and the detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 열화상 영상을 다수의 슈퍼픽셀로 분할하고 슈퍼픽셀 세그먼트 간의 비용함수에 기초하여 다음 프레임에서의 객체의 슈퍼픽셀 세그먼트에 정확히 라벨을 부여하여 객체를 정확히 인식하고 모니터링할 수 있다.According to the above-described task solution of the present invention, the thermal image is divided into a plurality of super pixels and the super-pixel segments of the object in the next frame are accurately labeled based on the cost function between the super pixel segments to accurately recognize the object Can be monitored.
또한, 본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슈퍼픽셀의 세그먼트에 라벨을 부여하고, 비용함수에 기초하여 다음 프레임의 세그먼트에 라벨을 부여하여 프레임별 직선적이지 않은(non-rigid) 형상을 가지는 객체의 움직임을 정확히 모니터링할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for providing a label to a segment of a superpixel, labeling a segment of a next frame based on a cost function, The movement of the object having the shape can be accurately monitored.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 객체 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 객체 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 열화상 영상 기반의 슈퍼픽셀을 활용한 객체 추적 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른, 열화상 영상의 슈퍼픽셀 분할 및 라벨링의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 열화상 영상의 다음 프레임에서 객체를 추적하여 라벨을 부여한 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른, 객체 추적 방법의 라벨 보충의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 객체 추적 방법의 라벨 보정의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 객체 추적 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른, 객체 추적 방법의 라벨 보충의 흐름을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of an object monitoring system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an object monitoring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an object tracking apparatus using a super-pixel based on a thermal image according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of superpixel segmentation and labeling of thermographic images, according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which an object is traced and a label is assigned in a next frame of a thermal image according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of label supplementation of an object tracking method according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of label correction of an object tracking method according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an object tracking method according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a flow of label replenishment of an object tracking method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.It will be appreciated that throughout the specification it will be understood that when a member is located on another member "top", "top", "under", "bottom" But also the case where there is another member between the two members as well as the case where they are in contact with each other.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 객체 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 객체 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1 내지 도2를 참조하면, 객체 모니터링 시스템은, 수집 장치(100) 및 서버(200)를 포함할 수 있다. 객체 모니터링 시스템은, 가축 및 축사의 환경을 감지하고, 이를 분석하여 필요한 조치를 취할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 도 1을 참조하면, 수집 장치(100)에서 획득된 정보는 서버(200)로 전송되어 서버(200)에 의해 가축의 이상 상태 여부가 파악될 수 있다. 서버(200)는 네트워크(10)를 통해 데이터베이스(20) 또는 사용자 단말(30)로 가축의 이상 상태 여부에 관한 정보를 포함하여 각종 모니터링 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 객체는 소, 돼지 등의 대가축을 포함할 수 있다.FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an object monitoring system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an object monitoring system according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the object monitoring system may include a
수집 장치(100)는 축사의 영상 정보를 획득하고, 축사의 환경 정보를 수집할 수 있다. 수집 장치(100)는 열화상 촬영부(110), 광각 촬영부(120) 및 환경 감지부(130)를 포함할 수 있다. 먼저, 열화상 촬영부(110)는 가축의 체온 분포 영상(열화상 영상)을 획득할 수 있다. 예시적으로 열화상 촬영부(110)는 복수개의 열화상 카메라를 포함할 수 있다. 열화상 촬영부(110)는 특정 온도에 따라 해당 파장이 방출되는 적외선을 촬영하여, 가축의 머리, 몸통, 다리 등 각 부위별 온도 분포 영상을 획득할 수 있다. 즉 열화상 촬영부(110)는 촬영된 가축의 영상을 가축의 부위별 온도 분포에 따라, 서로 다른 색으로 표시할 수 있다. 또한, 열화상 촬영부(110)는 구동 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 구동 유닛에 의해 촬영각도가 변경될 수 있다.The collecting
광각 촬영부(120)는 축사의 광각 영상을 획득할 수 있다. 광각 촬영부(120)는 복수개의 광각 카메라를 포함할 수 있으며, 광각 영상은 축사 및 축사 내에 사육되는 가축의 영상 및 사진을 포함할 수 있다. 광각 카메라를 활용함으로써, 축사의 낮은 위치에 광각 촬영부(120)가 위치하더라도 축사의 넓은 영역을 촬영할 수 있다. 상기 광각 촬영부(120)는 구동 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 구동 유닛에 의해 촬영각도가 변경될 수 있다. 예시적으로, 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)는 후술하는 사용자 단말(30)로부터 구동 명령을 수신할 수 있고, 구동 명령에 기초하여 구동 유닛이 구동될 수 있다.The wide
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)는 통신 유닛을 각각 구비하여, 식별자 통신 모듈(150)로부터 가축 각각의 식별자를 수신할 수 있다.Further, according to one embodiment of the present invention, the
환경 감지부(130)는 축사 내부의 환경을 감지할 수 있다. 상기 환경이란, 예를 들어, 축사 내부의 대기온도, 이산화탄소 농도 등을 의미할 수 있다. 도 1을 참조하면, 환경 감지부(130)는 온습도 측정 유닛(131), 이산화탄소 측정 유닛(132), 풍향 풍속 측정 유닛(133) 및 환풍 유닛(134) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
또한, 상기 환경 감지부(130)에서 획득된 정보는 게이트웨이(135)로 전송되고, 게이트웨이(135)는 획득된 정보를 취합하여 환경 정보를 모니터링 서버(210)로 전송할 수 있다. 상기 환경 정보는, 환경 감지부(130)에서 감지된 축사의 온습도, 이산화탄소 농도, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The information acquired by the
상기 수집 장치(100)에서 수집하는 영상 정보는 상기 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)에서 촬영된 체온 분포 영상(열화상 영상) 및 광각 영상을 포함할 수 있다. 영상 정보 및 환경 정보는 기설정된 주기(예를 들어, 1초)마다 서버(200)로 전송될 수 있다. 예시적으로, 수집 장치(100)는 RF통신 또는 지그비(zigbee)통신을 이용하여 영상 정보 및 환경 정보를 서버(200)로 전송할 수 있다.The image information collected by the collecting
서버(200)는 수집 장치(100)로부터 수신한 영상 정보 및 환경 정보에 기초하여 축사 환경의 변화, 가축의 생체 변화 및 행동 패턴을 분석할 수 있다. 또한, 서버(200)는 상기 분석 결과에 기초하여 가축의 이상 상태를 판단할 수 있다.The
도 2를 참조하면, 서버(200)는 모니터링 서버(210), 영상 처리 서버(220) 및 데이터 서버(230)를 포함할 수 있다. 모니터링 서버(210)는 수집 장치(100)로부터 수신된 환경 정보에 기초하여 축사 환경의 변화를 감지할 수 있다. 예시적으로, 모니터링 서버(210)는 축사의 온습도, 이산화탄소 농도, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나가 임계치를 초과한 경우, 이상 상태가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 임계치는, 온습도, 이산화탄소 농도, 풍향 및 풍속에 대응하여 각각 설정될 수 있다. 모니터링 서버(210)의 판단은, 가축에 직접적인 변화가 일어나지 않더라도, 수행될 수 있다. 예를 들어, 축사 내 화재가 발생하여 가축에게 영향을 미칠 수 있는 경우, 축사의 환경 변화를 통해 이상 상태의 발생을 판단할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
영상 처리 서버(220)는 수집 장치(100)로부터 수신된 영상 정보에 기초하여 가축의 생체 변화 또는 행동 패턴을 분석할 수 있다. 예시적으로, 생체 변화 및 행동 패턴은 가축의 생리변화, 질병 감염, 상해 여부, 발육 및 발정 상태를 포함할 수 있다.The
영상 처리 서버(220)는 열화상 촬영부(110)에서 촬영된 체온 분포 영상을 분석하여, 가축의 소정 영역의 온도 분포가 기설정된 제 1 임계 범위를 벗어나는지 판단할 수 있다. 상기 소정 영역은 가축의 머리, 몸통, 다리 등 각 부위를 의미할 수 있다. 상기 제 1 임계 범위는 예를 들어, 가축의 평상시 체온의 범위일 수 있다. 영상 처리 서버(220)는 가축의 소정 영역의 체온이 제 1 임계 범위를 초과하거나 미만인 경우, 가축이 이상 상태인 것으로 판단할 수 있다.The
즉, 영상 처리 서버(220)는 체온 분포 영상에 기초하여, 가축의 생체 변화를 분석할 수 있다. 예시적으로, 가축의 생식기 부위의 체온이 제 1 임계 범위를 초과한 경우, 영상 처리 서버(220)는 가축이 발정기인 것으로 판단할 수 있고, 새끼를 밴 가축의 복부 체온이 제 1임계 범위를 초과하거나, 제 1임계 범위 미만으로 떨어지는 경우, 상기 어미 또는 새끼에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.That is, the
또한, 영상 처리 서버(220)는 광각 영상을 분석하여 가축의 이동량이 기설정된 제 2 임계 범위를 벗어나는지 판단할 수 있다. 상기 제 2 임계 범위는 예를 들어, 가축이 미리 설정된 시간 동안(예를 들어, 하루) 이동한 총 거리의 통계 또는 평균에 기초하여 설정될 수 있다. 영상 처리 서버(220)는 가축의 이동량이 제 2 임계 범위를 초과하거나 미만인 경우, 가축이 이상 상태인 것으로 판단할 수 있다. 영상 처리 서버(220)는 촬영한 영상을 분석하고, 축사의 크기, 가축의 이동 시간 등에 기초하여 미리 저장된 알고리즘에 따라 가축의 이동량을 산출할 수 있다.In addition, the
자세히 설명하면, 영상 처리 서버(220)는 가축의 이동량에 기초하여 가축의 행동 패턴을 분석할 수 있다. 예시적으로, 가축의 이동이 없어 제 2 임계 범위 미만의 이동량이 관측된 경우, 상기 가축의 질병 또는 상해 등에 의해 행동 패턴에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.More specifically, the
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 영상 처리 서버(220)는 가축의 소정 영역의 온도 분포가 기설정된 제 1 임계 범위를 벗어남과 동시에, 가축의 이동량이 제2 임계 범위를 벗어나는 경우, 가축이 이상 상태인 것으로 판단할 수 있다. 영상 처리 서버(220)는 열화상 영상과 광각 영상을 모두 참조하여 가축의 이상 상태 여부를 판단함으로써, 판단의 정확도를 더욱 높일 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, when the temperature distribution of a predetermined region of a livestock deviates from a predetermined first threshold range and the amount of livestock movement deviates from a second threshold range, It can be determined that it is in an abnormal state. The
도 1 내지 도 2를 참조하면, 서버(200)는 데이터 서버(230)를 포함할 수 있다. 데이터 서버(230)는 가축의 이상 상태 판단 결과를 축사 환경의 변화 분석 결 과, 가축의 생체 변화 분석 결과, 행동 패턴의 분석 결과, 상기 영상 정보 및 상기 환경 정보 중 적어도 일부와 함께 네트워크(10)를 통해 데이터베이스(20) 및 사용 자 단말(30) 중 적어도 어느 하나로 전송할 수 있다. 실시예에 따라서는, 상기 데이터 서버(230)는 상기 데이터베이스(20) 및 사용자 단말(30)뿐만 아니라, 가축의 의료시설에 구비된 장치로도 전송할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the
상기 네트워크(10)는 단말 및 서버와 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 유, 무선의 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.The
상기 사용자 단말(30)은, 네트워크(10)를 통해 서버(200)와 통신하는 디바이스로서, 예를 들면, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC, 웨어러블 디바이스 등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W- Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치 및 데스크탑 컴퓨터, 스마트 TV와 같은 고정용 단말기일 수도 있다.The
데이터베이스(20) 또는 사용자 단말(30)은 객체 모니터링 시스템의 서버(200) (예를 들어, 데이터 서버(230))에 접속하여, 축사 환경의 변화, 가축의 생체 변화 및 행동 패턴의 분석 결과, 영상 정보, 환경 정보 및 가축의 이상 상태 판단 결과를 확인할 수 있다. 데이터베이스(20) 또는 사용자 단말(30)은 원하는 시기에 서버(200)에 접속하여 상기와 같은 모니터링 정보를 확인할 수도 있으나, 서버(200)로부터 이상 상태 판단 결과를 수신한 경우에 상기 서버(200)에 접속할 수도 있다.The
예시적으로, 사용자 단말(30)은 열화상 촬영부(110) 또는 광각 촬영부(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 서버(200)로 전송할 수 있다. 자세히 설명하면, 사용자 단말(30)의 사용자가 축사의 특정 부분(예를 들어 특정 가축)을 중심으로 관측하고자 하는 경우에, 서버(200)에 접속하여 제어 신호를 전송할 수 있다. 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)에 구비된 구동 유닛은 상기 제어 신호에 기초하여 촬영 각도가 변경될 수 있다. 이를 통해, 사용자 단말(30)의 사용자는 관측하고자 하는 축사의 특정 부분을 실시간으로 확인할 수 있다.Illustratively, the
객체 모니터링 시스템은 체온 측정 모듈(140)을 포함할 수 있다. 체온 측정 모듈은 가축의 소정 위치에 장착될 수 있으며, 가축의 체온을 측정할 수 있다. 또한, 체온 측정 모듈(140)은 복수개 구비될 수 있으며, 가축의 각 부위에 위치하 여 부위별 체온을 측정할 수 있다. 체온 측정 모듈(140)은 측정된 가축의 체온에 관한 정보를 데이터 서버(230)로 전송할 수 있다. 체온 측정 모듈(140)은 RF통신 또는 지그비(zigbee)통신을 이용하여 측정된 체온을 데이터 서버(230)로 전송할 수 있다.The object monitoring system may include a body
데이터 서버(230)는 체온 측정 모듈(140)로부터 수신한 가축의 체온 정보와 열화상 촬영부(110)가 획득한 체온 분포 영상을 분석하여 가축의 온도 분포의 차이가 미리 설정된 오차 범위 내인 경우에 가축의 이상 상태 판단 결과를 데이터베이스(20) 및 사용자 단말(30)로 전송할 수 있다. 예시적으로, 데이터 서버(230)는 가축의 각 부위별 체온과, 부위별 온도 분포를 비교할 수 있다. 즉, 동일한 부위의 체온과 온도 분포가 미리 설정된 오차 범위를 초과한 경우, 체온 측정 모듈(140) 및 열화상 촬영부(110) 중 어느 하나에서 오류가 발생하였거나 촬영이 잘못 된 것으로 판단할 수 있다. 이러한 가축의 체온과 온도 분포의 비교를 통해, 신뢰성 있는 이상 상태 판단을 수행할 수 있다.The
객체 모니터링 시스템은 서버(200)로부터 수신하는 정보를 저장하는 데이터베이스(20)를 포함할 수 있다. 데이터베이스(20)는 영상 정보, 환경 정보, 축사 환경의 변화, 가축의 생체 변화 및 행동 패턴의 분석 결과 및 가축의 이상 상태 판단 결과를 가축의 식별자와 연계하여 저장할 수 있다.The object monitoring system may include a
본원의 일 실시예에 따르면, 도 1을 참조하면, 식별자 통신 모듈(150)은 가축의 식별자를 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)로 전송할 수 있다. 식별자 통신 모듈(150)은 RF통신 또는 지그비(zigbee)통신을 이용하여 가축의 식별자를 열 화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)로 전송할 수 있다. 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)는 가축의 식별자를 영상 정보와 함께 데이터 서버(230)로 공유할 수 있고, 데이터 서버(230)는 영상 정보, 환경 정보, 축사 환경의 변화, 가축의 생체 변화 및 행동 패턴의 분석 결과 및 가축의 이상 상태 판단 결과를 식별자와 함께 데이터베이스(20)로 전송할 수 있다. 예시적으로, 데이터베이스(20)는 객체 모니터링 시스템과 함께 구비될 수 있고, 원격지에 위치하여 네트워크(10)를 통해 데이터 서버(230)로부터 상술한 정보 및 식별자를 수신하여 저장할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
본원의 일 실시예에 따르면, 데이터 서버(230)는 식별자 통신 모듈(150)로부터 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)로 수신된 상기 가축의 식별자와 가축의 체온, 광각 영상 및 체온 분포 영상에 기초하여 가축 각각을 식별할 수 있다. 가축이 복수 마리 있는 경우, 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)는 각 가축의 식별자 통신 모듈(150)에서 전송되는 식별자 신호를 감지(신호 세기 판단 등)하여 각 가축의 영상 정보를 획득할 수 있다. 또한, 사용자 단말(30)에서 촬영이 필요한 가축의 식별자 정보를 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)로 제공하면, 열화상 촬영부(110) 및 광각 촬영부(120)는 가축의 식별자 통신 모듈(150)에서 전송되는 식별자 신호를 감지(신호 세기 판단 등)하여 촬영이 필요한 가축의 영상 정보를 획득할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
이하에서는 열화상 영상 기반 객체 추적 장치(300)에 대하여 설명한다. 본원의 일 실시예에 따른 열화상 영상 기반 객체 추적 장치(300)는 상술한 객체 모니터링 시스템의 서버(200)에 대응하는 것으로서, 영상 처리 서버(220) 및 데이터 서버(230) 중 적어도 어느 하나와 동일하거나 두 서버의 기능을 포함하는 별도의 서버, 장치 또는 모듈(유닛)으로 구현될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자 단말(30) 또는 서버(200)와 통신 연결되는 별도의 하드웨어 장치 또는 모듈(유닛)로 마련될 수도 있다.Hereinafter, the thermal image-based
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 열화상 영상 기반의 슈퍼픽셀을 활용한 객체 추적 장치의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an object tracking apparatus using a super-pixel based on a thermal image according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 객체 추적 장치(300)는 영상 수집부(310), 영상 제어부(320), 세그먼트 제어부(330) 및 연산부(340)를 포함할 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 객체 추적 장치(300)는 본원의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 3에 도시된 구성 요소들을 기초로 하여 여러 형태로 변형이 가능함은 본원의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들어, 구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.3, the
영상 수집부(310)는 프레임별 열화상 영상을 수집할 수 있다. 상기 열화상 영상은 상술한 열화상 촬영부(110)에서 촬영된 영상일 수 있다. 영상 수집부(310)는 상기 열화상 촬영부(110)로부터 서버(200)로 전송된 열화상 영상을 프레임별로 구분하여 수집할 수 있다. 열화상 영상은 적어도 하나의 객체에 대한 열화상 이미지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 객체는 소, 돼지 등의 대가축을 포함할 수 있다. The
본원의 일 실시예에 따르면, 영상 수집부(310)는 열화상 촬영부(110)에서 촬영된 열화상 영상을 획득할 수 있다. 객체의 열화상 영상은 기설정된 주기(예를 들어, 1초)마다 영상 수집부(310)로 전송될 수 있다. 예시적으로, 영상 수집부(310)는 RF 통신 또는 지그비(zigbee)통신을 이용하여 열화상 영상을 획득할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
영상 수집부(310)는 객체를 위에서 아래방향으로 바라보는 촬영 방법인 Top-down view를 적용하여 촬영한 열화상 영상을 획득할 수 있다. 객체 추적 장치(300)는 Top-down view 방식으로 촬영된 열화상 영상을 수신하여 활용함으로써, 측면 또는 정면에서 촬영된 영상을 활용하는 경우에 비하여 후술하는 슈퍼픽셀을 이용한 객체 인식의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.The
영상 제어부(320)는 열화상 영상을 세그먼트 단위의 복수의 슈퍼픽셀로 분할할 수 있다. 예를 들어, 영상 제어부(320)는 Simple Linear Iterative Clustering(SLIC) 알고리즘에 기초하여 슈퍼픽셀 분할을 수행할 수 있다. 슈퍼픽셀이란, 원영상(본원에서는 열화상 영상이 원영상일 수 있다)에서 특성이 비슷한 화소(픽셀)들을 묶음으로 표현한 것으로, 원영상을 특징이 비슷한 작은 균일영역으로 분할하고, 작은 균일영역들을 그룹화 하여 영상을 처리하기 위한 기본 단위로 할 수 있다. 또한, 세그먼트는 분할된 한 단위를 의미하는 것으로서, 슈퍼픽셀과 동일하거나 슈퍼픽셀에 대응하는 조각을 의미한다. 각 슈퍼픽셀에는 슈퍼픽셀을 식별하기 위한 식별자(index)가 부여될 수 있다.The
영상 제어부(320)는 열화상 영상의 각 화소의 유사 특성을 고려하여 밀집성, 경계일치도, 과소분할의 최소화, 균일성 중 적어도 하나의 특성에 기초하여 열화상 영상을 슈퍼픽셀로 분할할 수 있다. 예를 들어, 유사 특성은 각 화소의 컬럭 벡터(RGB, gray 특성 등), 위치값 등을 포함할 수 있다. 밀집성은 슈퍼픽셀의 모양(외형)이 서로 얼마나 닮은꼴인지 나타내는 특성일 수 있다. 또한, 경계일치도는 슈퍼픽셀과 원영상에 있는 물체 경계와의 일치도를 표시하는 특성일 수 있다. 슈퍼픽셀의 경계와 원영상에 있는 경계가 일치하지 않으면 슈퍼픽셀로부터 영상분할 후 물체를 인식할 때 정확한 경계를 검출할 수 없어 분할 후의 영상처리과정에 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 과소분할의 최소화 특성은 먼저 슈퍼픽셀을 어떠한 반복적인 알고리즘으로 구현할 때, 알고리즘의 마지막 단계에서, 어느 슈퍼픽셀에도 속하지 않는 화소들이 존재하게 된다. 과소분할의 최소화 특성은 이런 화소들을 최소화되도록 하는 특성이며, 상기 슈퍼픽셀에 속하지 않는 화소들은 후처리로 인접한 슈퍼픽셀에 할당될 수 있다. 또한, 균일성은 슈퍼픽셀 내의 화소간 유사도를 나타내는 특성일 수 있다. 상기 화소간 유사도는 영상처리 기법 분야에서 통상적으로 활용되는 유사도 연산 방법을 통해 연산될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.The
세그먼트 제어부(330)는 기준 프레임의 세그먼트 중 객체에 대응하는 세그먼트를 식별하는 라벨을 부여할 수 있다. 본원에서의 객체는 본 객체 추적 장치를 통해 추적할 대상 객체를 의미할 수 있다. 또한, 기준 프레임은 상기 객체가 표시된 복수의 프레임중 하나의 프레임으로서, 객체의 이동을 추적하기 전의 프레임(예를 들어, t-1번째 프레임)을 의미할 수 있다. 또한, 객체는 상술한 가축을 포함할 수 있으며, 후술하는 설명에서의 객체는 예시적으로 소의 이동을 추적하는 것을 중심으로 설명하도록 한다.The
도 4는 본원의 일 실시예에 따른, 열화상 영상의 슈퍼픽셀 분할 및 라벨링의 예를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of superpixel segmentation and labeling of thermographic images, according to one embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 영상 제어부(320)는 영상 수집부(310)에서 수집된 열화상 영상의 프레임을 세그먼트 단위의 슈퍼픽셀로 분할할 수 있다. 세그먼트 제어부(330)는 추적하고자 하는 객체에 대응하는 세그먼트에 라벨을 부여할 수 있다. 구체적으로, 도 4 (a)를 참조하면, 영상 제어부(320)는 기준 프레임인 a-1프레임(이하에서는 기준 프레임을 a-1프레임이라 한다) 상에서 추척할 대상 객체(x)를 사용자 입력에 기초하여 인식할 수 있고, 도 4 (b)를 참조하면, 영상 제어부(320)는 a-1프레임의 열화상 영상을 복수의 세그먼트 단위의 슈퍼픽셀로 분할할 수 있다. 이때, 세그먼트(1)는 상술한 균일 영역으로 이해될 수 있다. 세그먼트 제어부(330)는 객체(x)에 대응하는 세그먼트(2)(3)(4(5)에 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 라벨(예를 들어, 붉은색 표시)을 부여함으로써, 사용자가 열화상 영상을 통해 추적 대상인 객체(x)를 용이하게 식별할 수 있도록 할 수 있다. 열화상 영상의 픽셀의 폐색은 객체(x)의 움직임, 행동 등에 의해 빈번하게 발생될 수 있다. 또한, 객체(x)가 움직임에 따라 프레임별 열화상 영상에서 객체(x)의 종횡비(aspect ratio)가 매칭되지 않을 수도 있다. 또한, 열화상 영상에서의 다수의 객체는 그 색상이 유사하게 디스플레이 되므로 구분하기가 어려운 문제가 있다. 이에, 세그먼트 제어부(330)는 객체(x)가 주변 객체(다른 소)들과 구분될 수 있도록, 슈퍼픽셀의 세그먼트 단위로 주변 객체와 색을 달리하여 객체(x)에 대응하는 세그먼트(2)(3)(4)(4)에 라벨을 부여할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 열화상 영상의 다음 프레임에서 객체를 추적하여 라벨을 부여한 예를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which an object is traced and a label is assigned in a next frame of a thermal image according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5(a)는 상술한 a-1프레임에서 객체(x)에 라벨을 도시한 도면이다. 도 5(b)는 영상 제어부(320)에 의해 다음 프레임인 a프레임(이하에서는 다음 프레임을 a프레임이라 한다)의 열화상 영상이 슈퍼픽셀로 분할된 예를 도시한다. 본 명세서에 있어서 다음 프레임이란 객체가 이동한 상태의 열화상 영상의 프레임을 의미한다. 도 5(a) 및 (b)를 참조하면, a-1프레임(도 5(a))에서의 객체(x)가 a프레임(도 5(b))에서 이동된 것을 확인할 수 있다. 객체 추적 장치(300)는 a-1프레임의 열화상 영상과 a프레임의 열화상 영상간의 비용함수를 연산하여, 이동된 객체(x)에 대응하는 세그먼트에 라벨을 a프레임에서 부여함으로써, 프레임의 시계열적인 변화에서의 객체(x)의 이동(변화)을 추적할 수 있다. 5 (a) is a diagram showing a label of an object (x) in the above-mentioned a-1 frame. 5B shows an example in which the thermal image of the a frame (hereinafter referred to as a frame) of the next frame by the
연산부(340)는 다음 프레임의 세그먼트와 객체에 대응하는 세그먼트 간의 비용함수를 연산할 수 있다. 보다 구체적으로, 연산부(340)는 다음 프레임의 전체 슈퍼픽셀 세그먼트와 이전 프레임(기준 프레임)에서의 객체에 대응하는 슈퍼픽셀 세그먼트 간의 비용함수를 연산할 수 있다. 상기 비용함수는 두 프레임의 세그먼트간 공간 접근성(거리 속성) 및 세그먼트 외관의 유사성(색상 속성)을 고려한 함수이며, 비용함수를 통해 다음 프레임에서의 세그먼트의 라벨 부여(또는 라벨의 제거)가 보다 정교하게 수행될 수 있다.The
구체적으로, 연산부(340)는 다음 프레임(a프레임)의 세그먼트와 기준 프레임(a-1프레임)의 객체에 대응하는 세그먼트(2)(3)(4)(5) 간의 색상 속성 및 다음 프레임의 세그먼트의 중심 위치 및 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트의 중심 위치와 연계된 위치 속성에 기초하여 상기 비용함수를 연산할 수 있다. 상기 색상 속성은 온도에 따른 열화상 영상에서의 색상 벡터 성분으로서, 예를 들어, RGB, gray 값 등을 포함할 수 있다. 또한, 위치 속성은 예를 들어, 슈퍼픽셀 세그먼트 사이의 거리를 의미할 수 있다. Specifically, the
본원의 일 실시예에 따르면, 연산부(340)는 다음 프레임(a프레임)의 모든 세그먼트와 기준 프레임(a-1프레임)의 객체에 대응하는 각 세그먼트(2)(3)(4)(5) 마다의 비용함수 연산이 완료될 때까지 비용함수의 연산을 반복할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the
본원의 일 실시예에 따르면, 세그먼트 제어부(330)는 다음 프레임에서 상기 비용함수의 연산값이 최소인 세그먼트에 라벨을 부여할 수 있다. 제그먼트 제어부(330)는 기준 프레임(a-1프레임)의 객체에 대응하는 각 세그먼트(2)(3)(4)(5) 마다의 비용함수의 연산값이 최소인 슈퍼픽셀 세그먼트를 다음 프레임에서 결정(매칭)하고 라벨을 부여할 수 있다. 구체적으로, 도 5(a) 및 (b)를 참조하면, 연산부(340)는 다음 프레임(a프레임)의 모든 세그먼트와 기준 프레임(a-1)의 객체(x)에 대응하는 복수의 세그먼트(2)(3)(4)(5) 각각 사이의 비용함수를 연산할 수 있다. 실시예에 따라서는 다음 프레임의 모든 세그먼트가 아닌, 다음 프레임에서 세그먼트의 색에 기초하여 구분되는 객체에 대응하는 세그먼트(예를 들어, 배경을 제외한 부분)와 이전 프레임의 객체(x)에 대응하는 모든 세그먼트 각각과의 비용함수가 연산될 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the
이후,도 5(b)에 도시된 바와 같이 세그먼트 제어부(330)는 이전 프레임에서의 객체(x)의 복수의 세그먼트(2)(3)(4)(5)에 대응하는 세그먼트 별 비용함수 연산값 중 최소값을 가지는 다음 프레임의 슈퍼픽셀 세그먼트(6)(7)(8)(9)를 식별할 수 있고, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 다음 프레임의 슈퍼픽셀 세그먼트(6)(7)(8)(9)에 라벨을 부여할 수 있다. 도 5(c)를 참조하면, 세그먼트 제어부(330)는 이전 프레임에서 객체(x)에 대응하는 세그먼트와의 비용함수가 최소값인 다음 프레임의 세그먼트에 라벨을 부여할 수 있다. 예시적으로, 세그먼트 제어부(330)는 이전 프레임의 세그먼트(2)와 비용함수가 연산되어 최소값을 갖는 다음 프레임의 세그먼트(6)에 라벨을 부여할 수 있고, 세그먼트(3)(4)(5) 세그먼트와 각각 비용함수가 연산되어 최소값을 갖는 다음 프레임의 세그먼트(7)(8)(9)에도 라벨을 부여할 수 있다.5 (b), the
본원의 일 실시예에 따르면, 세그먼트 제어부(330)는 비용함수의 연산값이 최소인 세그먼트를 수학식 1에 기초하여 결정할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 다음 프레임의 세그먼트와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트 간의 비용함수이고, C는 프레임별 상기 세그먼트의 평균 색(라벨) 벡터이고, X는 프레임별 각 세그먼트의 중심 위치값이고, j(t)는 다음 프레임(t)의 전체 슈퍼픽셀 세그먼트이고, i(t)는 비용함수의 연산값이 최소인 다음 프레임의 슈퍼픽셀 세그먼트를 의미한다. 결과적으로 도 5(d)를 참조하면 비용함수 연산에 따른 최소값에 대응하는 다음 프레임에서의 세그먼트(6)(7)(8)(9)에 라벨이 부여되어 객체(x)가 추적된 다음 프레임의 열화상 영상을 확인할 수 있다.here, Where C is a mean color (label) vector of the segment for each frame, X is the center position value of each segment for each frame, and j (t) is the center position value of each segment for each frame. Is the entire super pixel segment of the next frame t, and i (t) is the super pixel segment of the next frame in which the calculated value of the cost function is the smallest. As a result, referring to FIG. 5 (d), the
상술한 예에 따르면, 이전 프레임의 세그먼트(2)(3)(4)(5)와 비용함수를 연산하여 최소값을 갖는 다음 프레임의 세그먼트(6)(7)(8(9)의 개수가 동일하게 매칭된 것으로 가정하였다. 그러나, 실제 객체(x)의 추적에서는 다음 프레임에서의 슈퍼픽셀 분할시의 세그먼트의 모양 또는 개수의 변화, 객체의 움직임, 다른 객체와의 겹침 등으로 인해 이전 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트의 개수와 다음 프레임의 비용함수 연산값이 최소인 세그먼트의 개수가 일치하지 않을 수도 있다. 또한, 상술한 요인들에 의해 프레임이 변화됨에 따라 라벨이 부여되는 세그먼트의 수가 점차 감소할 수도 있다.According to the example described above, the cost function is calculated with the
도 6은 본원의 일 실시예에 따른, 객체 추적 방법의 라벨 보충의 예를 도시한 도면이다. 이하에서는, 앞서 설명한 객체 추적 방법에 따라 다음 프레임에서 객체의 모든 슈퍼픽셀 세그먼트에 라벨이 매칭되지 않은 경우, 이를 보충하는 방법에 대하여 설명한다.6 is a diagram illustrating an example of label supplementation of an object tracking method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a description will be given of a method of supplementing the super-pixel segments of an object in a case where labels are not matched to the object in the next frame according to the object tracking method described above.
예시적으로, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 다음 프레임(a)의 객체(x)에 대응하는 세그먼트 중 라벨이 부여된 세그먼트가 1개인 경우, 영상 제어부(320)는 다음 프레임의 열화상 영상을 도 6(b)에 도시된 바와 같이 이잔화 영상으로 변환할 수 있다. 이후, 세그먼트 제어부(330)는 이진화 영상에 기초하여 라벨이 부여된 세그먼트와 유사특성을 갖는 복수의 세그먼트를 검출하여 라벨 부여 대상을 결정할 수 있다. 예시적으로, 세그먼트 제어부(330)는 밀집성, 경계일치도, 과소분할의 최소화, 균일성 중 적어도 하나의 특성에 기초한 픽셀 연결 요소 분석에 기초하여 라벨이 부여된 세그먼트와 유사특성을 갖는 복수의 세그먼트를 검출할 수 있다. 예를 들어, 세그먼트 제어부(330)는 connect component analysis(CCA) 알고리즘을 수행하여, 라벨이 부여된 세그먼트와 유사특성을 갖는 복수의 세그먼트 영역을 결정할 수 있다. 다음으로, 세그먼트 제어부(330)는 상기 결정된 복수의 세그먼트에 대응하는 슈퍼픽셀의 식별자를 식별할 수 있다. 또한, 세그먼트 제어부(330)는 도 6(c)에 도시된 바와 같이 검출된 복수의 세그먼트에 라벨이 부여되지 않은 상태이면, 상기 식별된 슈퍼픽셀의 세그먼트에 라벨을 보충할 수 있다. 또한, 세그먼트 제어부(330)는 기존에 라벨이 부여된 슈퍼픽셀과 라벨이 보충된 슈퍼픽셀의 식별자를 취합하고, 대상 객체(x)에 대응하는 모든 슈퍼픽셀 세그먼트에 라벨이 부여된 것으로 인식할 수 있다.Illustratively, as shown in Fig. 6 (a), when there is one labeled segment among the segments corresponding to the object x in the next frame (a), the
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 객체 추적 방법의 라벨 보정의 예를 도시한 도면이다. 앞선 설명에 따르면, 이전 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트와 다음 프레임의 세그먼트와의 비용함수가 연산되어 최소값에 대응하는 다음 프레임의 세그먼트에 라벨이 부여될 수 있다. 이와 같이 비용함수의 최소값에 기초한 라벨의 부여는 함수의 연산값을 통해 라벨을 부여할 세그먼트를 판단하기 때문에, 비용함수의 연산값이 최소값이면, 다음 프레임의 객체(x)에 대응하는 세그먼트가 아니더라도 비용함수의 최소값이 연산된 이유로 라벨이 잘못 부여될 수 있다. 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 추적 대상인 객체(x)에 대응하는 세그먼트(6)에 라벨이 부여된 경우 외에도 다른 객체(y)의 세그먼트(7)에도 비용함수의 연산값이 최소값이면 라벨이 부여될 수 있다.7 is a diagram illustrating an example of label correction of an object tracking method according to an embodiment of the present invention. According to the foregoing description, the cost function of the segment corresponding to the object of the previous frame and the segment of the next frame can be computed and the segment of the next frame corresponding to the minimum value can be labeled. In this manner, the labeling based on the minimum value of the cost function determines the segment to which the label is to be assigned through the operation value of the function. Therefore, if the calculated value of the cost function is the minimum value, The label may be misapplied for the reason that the minimum value of the cost function is calculated. As shown in FIG. 7 (a), in addition to the case where a label is assigned to the
본 객체 추적 장치(300)는 상술한 바와 같이 다음 프레임의 세그먼트 중 라벨이 잘못 부여된 경우를 보정할 수 있다. 구체적으로, 연산부(340)는 다음 프레임에서 라벨이 부여된 복수의 세그먼트 상호간 이격거리를 연산할 수 있다. 세그먼트 상호간 이격거리 D는 ∥Xm - Xn∥에 기초하여 연산될 수 있다. 여기서 m, n은 이격거리가 연산되는 두 세그먼트의 라벨 정보이다. 또 세그먼트간 이격거리는 슈퍼픽실 세그먼트의 중심점간의 거리일 수 있다. 즉, 도 7(a)를 참조하면, 추적 대상 객체(x)의 세그먼트(6)와 다른 객체(y)의 세그먼트(7) 간의 이격거리가 연산될 수 있다. 이후, 세그먼트 제어부(330)는 상기 세그먼트간 이격거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상대적으로 크기가 작은 세그먼트의 라벨을 제거할 수 있다. 예시적으로, 상기 비교되는 두 세그먼트 중 상대적으로 크기(면적)가 작은 슈퍼픽셀 세그먼트의 라벨이 제거될 수 있다. 도 7(b)를 참조하면 연산된 이격거리가 미리 설정된 거리 이상임에 따라, 다른 객체(y)의 세그먼트(7)가 삭제되고 추적 대상 객체(x)의 세그먼트(6)가 남은 것을 확인할 수 있다.As described above, the
도 8은 본원의 일실시예에 따른 객체 추적 방법의 흐름을 도시한 도면이다.8 is a flowchart illustrating an object tracking method according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 객체 추적 방법은 앞선 도1 내지 도 7을 통해 설명된 객체 추적 장치(300)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 7을 통해 객체 추적 장치(300)에 대하여 설명된 내용은 도 8에도 동일하게 적용될 수 있다.The object tracking method shown in FIG. 8 may be performed by the
도 8을 참조하면, 단계 S810에서, 영상 수집부(310)는 프레임별 열화상 영상을 수집할 수 있다. 단계 S820에서, 영상 제어부(320)는 열화상 영상을 세그먼트 단위의 복수의 슈퍼픽셀로 분할할 수 있다. 단계 S830에서, 세그먼트 제어부(330)는 기준 프레임의 세그먼트 중 객체에 대응하는 슈퍼픽셀 세그먼트를 식별하는 라벨을 부여할 수 있다.Referring to FIG. 8, in step S810, the
단계 S840에서, 연산부(340)는 다음 프레임의 세그먼트와 기준 프레임의 객체에 대응하는 적어도 하나의 세그먼트 간의 비용함수를 연산할 수 있다. 연산부(S340)는 다음 프레임(a프레임)의 세그먼트와 기준 프레임(a-1프레임)의 객체에 대응하는 세그먼트(2)(3)(4)(5) 간의 색상 속성 및 다음 프레임의 세그먼트의 중심 위치와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트의 중심 위치와 연계된 위치 속성에 기초하여 상기 비용함수를 연산할 수 있다. 연산부(340)는 기준 프레임에서 객체(x)에 대응하는 세그먼트 중 하나인 세그먼트(2)와 다음 프레임의 모든 세그먼트간의 비용함수가 연산할 수 있다. 또한, 연산부(340)는 상술한 연산을 객체(x)에 대응하는 모든 세그먼트 각각과 다음 프레임의 모든 세그먼트와의 비용함수가 연산되도록 반복할 수 있다.In step S840, the
단계 S850에서, 세그먼트 제어부(330)는 이전 프레임에서 객체(x)에 대응하는 세그먼트 간의 비용함수가 최소값인 다음 프레임의 상기 객체에 대응하는 세그먼트에 라벨을 부여할 수 있다.In step S850, the
도 9는 본원의 일 실시예에 따른, 객체 추적 방법의 라벨 보충의 흐름을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a flow of label replenishment of an object tracking method according to an embodiment of the present invention.
단계 S851에서, 다음 프레임(a)의 슈퍼픽셀 세그먼트 중 라벨이 부여된 세그먼트의 개수를 확인할 수 있다. 라벨이 부여된 세그먼트가 1개인 경우, 단계 S852에서, 영상 제어부(320)는 다음 프레임의 열화상 영상을 이잔화 영상으로 변환할 수 있다.In step S851, the number of the labeled segments of the super pixel segment of the next frame (a) can be confirmed. If there is one labeled segment, in step S852, the
단계 S853에서, 세그먼트 제어부(330)는 이진화 영상에 기초하여 라벨이 부여된 세그먼트와 유사특성을 갖는 복수의 세그먼트를 검출하여 라벨 부여 대상을 결정할 수 있다. 예시적으로, 세그먼트 제어부(330)는 밀집성, 경계일치도, 과소분할의 최소화, 균일성 중 적어도 하나의 특성에 기초한 픽셀 연결 요소 분석에 기초하여 라벨이 부여된 세그먼트와 유사특성을 갖는 복수의 세그먼트를 검출할 수 있다.In step S853, the
단계 S854에서, 세그먼트 제어부(330)는 검출된 세그먼트에 라벨 부여 여부를 확인하고, 검출된 복수의 세그먼트에 라벨이 부여되지 않은 상태이면, 상기 세그먼트에 라벨을 보충할 수 있다. 또한, 기존에 부여된 라벨과 보충된 라벨을 취합하여 대상 객체(x)에 대응하는 모든 세그먼트에 라벨이 부여된 것으로 인식할 수 있다.In step S854, the
객체 추적 장치(300)는 앞서 상술한 바와 같이, 열화상 영상을 다수의 슈퍼픽셀로 분할하고 슈퍼픽셀 세그먼트 단위로 객체 인식을 수행함으로써, 비선형적 형상을 가지는 객체를 보다 정확하게 인식할 수 있다. 한편, 대가축의 추적과 관련하여 예를 들었으나, 이상 설명한 객체 추적 장치(300) 및 객체 추적 방법은 비선형적 형상을 가지고 있으며, 소정의 공간 내에서 이동하는 다수 객체의 분할 인식 및 모니터링이 필요한 모든 분야에 적용 가능할 것이다.As described above, the
본원의 일 실시 예에 따른 객체 추적 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 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 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. The object tracking method according to one embodiment of the present invention can be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
10: 네트워크 20: 데이터베이스
30: 사용자 단말 100: 수집 장치
110: 열화상 촬영부 120: 광각 촬영부
130: 환경 감지부 131: 온습도 측정 유닛
132: 이산화탄소 측정 유닛 133: 풍향 풍속 측정 유닛
134: 환풍 유닛 135: 게이트웨이
140: 체온 측정 모듈 150: 식별자 통신 모듈
200: 서버 210: 모니터링 서버
220: 영상 처리 서버 230: 데이터 서버
300: 객체 추적 장치 310: 영상 수집부
320: 영상 제어부 330: 세그먼트 제어부
340: 연산부 10: Network 20: Database
30: user terminal 100: collecting device
110: Thermal image radiographing section 120: Wide angle radiographing section
130: Environmental sensing unit 131: Temperature and humidity measurement unit
132: carbon dioxide measuring unit 133: wind direction wind speed measuring unit
134: Ventilation unit 135: Gateway
140: body temperature measurement module 150: identifier communication module
200: server 210: monitoring server
220: image processing server 230: data server
300: Object tracking device 310:
320: image control unit 330: segment control unit
340:
Claims (18)
프레임별 열화상 영상을 수집하는 단계;
상기 열화상 영상을 세그먼트 단위의 복수의 슈퍼픽셀로 분할하는 단계;
기준 프레임의 세그먼트 중 추적 대상 객체에 대응하는 세그먼트를 식별하는 라벨을 부여하는 단계;
다음 프레임의 세그먼트와 상기 추적 대상 객체에 대응하는 상기 세그먼트 간의 비용함수를 연산하는 단계; 및
상기 비용함수의 연산값에 기초하여 다음 프레임의 상기 추적 대상 객체에 대응하는 세그먼트에 라벨을 부여하는 단계,
를 포함하고,
상기 다음 프레임의 상기 추적 대상 객체에 대응하는 모든 세그먼트에 라벨이 부여되지 않고, 라벨이 부여된 세그먼트가 1개인 경우,
상기 다음 프레임의 열화상 영상을 이진화 영상으로 변환하는 단계;
상기 이진화 영상에 대하여 픽셀 연결 요소 분석(CCA)을 수행하여 상기 라벨이 부여된 1개의 세그먼트와 유사 특성을 갖는 상기 추적 대상 객체와 연계된 복수의 세그먼트를 검출하여 라벨 부여 대상을 결정하는 단계; 및
검출된 상기 복수의 세그먼트에 상기 라벨을 보충하는 단계를 포함하고,
상기 다음 프레임에서 상기 추적 대상 객체 외의 다른 객체의 세그먼트에 상기 라벨이 부여된 경우,
상기 다음 프레임의 상기 라벨이 부여된 상기 다른 객체의 세그먼트와 상기 추적 대상 객체의 세그먼트간 이격거리를 연산하는 단계; 및
상기 이격거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상대적으로 크기가 작은 세그먼트의 라벨을 제거하는 단계를 포함하는,
객체 추적 방법.In an object tracking method using a super-pixel based on a thermal image,
Collecting a thermal image for each frame;
Dividing the thermal image into a plurality of super pixels in a segment unit;
Providing a label identifying a segment corresponding to the object to be tracked among the segments of the reference frame;
Calculating a cost function between a segment of a next frame and the segment corresponding to the object to be tracked; And
Labeling a segment corresponding to the object to be tracked of the next frame based on the calculated value of the cost function;
Lt; / RTI >
If no label is assigned to all the segments corresponding to the object to be tracked in the next frame and there is only one segment to which the label is assigned,
Converting a thermal image of the next frame into a binary image;
Performing a CCA on the binarized image to detect a plurality of segments associated with the tracking target object having similar characteristics to the one segment to which the label is attached to determine a labeling target; And
And supplementing the label to the detected plurality of segments,
When the label is assigned to a segment of another object other than the object to be tracked in the next frame,
Calculating a distance between a segment of the another object to which the label is attached in the next frame and a segment of the object to be tracked; And
And removing the label of the relatively small segment if the spacing distance is greater than or equal to a predetermined distance.
Object tracking method.
상기 비용함수를 연산하는 단계는,
다음 프레임의 세그먼트와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트 간의 색상 속성 및 다음 프레임의 세그먼트의 중심 위치와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트의 중심 위치와 연계된 위치 속성에 기초하여 수행되는 것인, 객체 추적 방법.The method according to claim 1,
Wherein the calculating the cost function comprises:
The color attribute between the segment of the next frame and the segment corresponding to the object of the reference frame, and the positional attribute associated with the center position of the segment of the next frame and the center position of the segment corresponding to the object of the reference frame. Tracking method.
상기 다음 프레임의 세그먼트에 라벨을 부여하는 단계는,
상기 비용함수의 연산값이 최소인 세그먼트에 상기 라벨을 부여하는 것인, 객체 추적 방법. 3. The method of claim 2,
Wherein labeling the segment of the next frame comprises:
And assigning the label to a segment whose computed value of the cost function is the smallest.
상기 비용함수의 연산값이 최소인 세그먼트는 수학식 1에 기초하여 결정되고,
[수학식 1]
C는 프레임별 세그먼트의 평균 색 벡터이고, X는 프레임별 각 세그먼트의 중심 위치값이고, j(t)는 다음 프레임(t)의 전체 세그먼트이고, i(t)는 비용함수의 연산값이 최소인 다음 프레임의 세그먼트인 것인, 객체 추적 방법.The method of claim 3,
A segment whose computed value of the cost function is minimum is determined based on Equation (1)
[Equation 1]
C is the average color vector of the frame-by-frame segment, X is the center position value of each segment per frame, j (t) is the entire segment of the next frame (t) Is a segment of the next frame.
상기 다음 프레임의 세그먼트에 라벨을 부여하는 단계는,
상기 다음 프레임의 모든 세그먼트와 상기 기준 프레임의 상기 객체에 대응하는 복수의 세그먼트 각각의 상기 비용함수를 연산하되,
상기 객체에 대응하는 세그먼트 별 연산값 중 최소값에 대응하는 다음 프레임의 세그먼트에 상기 라벨을 부여하는 것인, 객체 추적 방법.The method of claim 3,
Wherein labeling the segment of the next frame comprises:
Computing the cost function of each segment of the next frame and each of the plurality of segments corresponding to the object of the reference frame,
And gives the label to a segment of a next frame corresponding to a minimum value among the calculated values for each segment corresponding to the object.
상기 슈퍼픽셀로 분할하는 단계는,
상기 열화상 영상의 각 화소의 유사 특성을 고려하여 밀집성, 경계일치도, 과소분할의 최소화, 균일성 중 적어도 하나의 특성에 기초하여 수행되는 것인, 객체 추적 방법.The method according to claim 1,
The step of dividing into superpixels comprises:
Is performed based on at least one of characteristics of density, boundary agreement, minimization of under-division, and uniformity in consideration of similar characteristics of each pixel of the thermal image.
프레임별 열화상 영상을 수집하는 영상 수집부;
상기 열화상 영상을 세그먼트 단위의 복수의 슈퍼픽셀로 분할하는 영상 제어부;
기준 프레임의 세그먼트 중 추적 대상 객체에 대응하는 세그먼트를 식별하는 라벨을 부여하는 세그먼트 제어부; 및
다음 프레임의 세그먼트와 상기 추적 대상 객체에 대응하는 상기 세그먼트 간의 비용함수를 연산하는 연산부,
를 포함하되,
상기 세그먼트 제어부는,
상기 비용함수의 연산값에 기초하여 다음 프레임의 상기 추적 대상 객체에 대응하는 세그먼트에 상기 라벨을 부여하고,
상기 다음 프레임의 상기 추적 대상 객체에 대응하는 모든 세그먼트에 라벨이 부여되지 않고, 라벨이 부여된 세그먼트가 1개인 경우,
상기 영상 제어부는, 상기 다음 프레임의 열화상 영상을 이진화 영상으로 변환하고,
상기 세그먼트 제어부는, 상기 이진화 영상에 대하여 픽셀 연결 요소 분석(CCA)을 수행하여 상기 라벨이 부여된 1개의 세그먼트와 유사 특성을 갖는 상기 추적 대상 객체와 연계된 복수의 세그먼트를 검출하여 라벨 부여 대상을 결정하고, 검출된 상기 복수의 세그먼트에 상기 라벨을 보충하고,
상기 다음 프레임에서 상기 추적 대상 객체 외의 다른 객체의 세그먼트에 상기 라벨이 부여된 경우,
상기 연산부는, 상기 다음 프레임의 상기 라벨이 부여된 상기 다른 객체의 세그먼트와 상기 추적 대상 객체의 세그먼트간 이격거리를 연산하고,
상기 세그먼트 제어부는, 상기 이격거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상대적으로 크기가 작은 세그먼트의 라벨을 제거하는 것인, 객체 추적 장치.An object tracking apparatus using super-pixels based on thermal imaging,
An image collecting unit for collecting the thermal image for each frame;
An image control unit for dividing the thermal image into a plurality of super pixels in a segment unit;
A segment control unit that gives a label identifying a segment corresponding to the object to be tracked among the segments of the reference frame; And
A calculation unit for calculating a cost function between a segment of a next frame and the segment corresponding to the object to be tracked,
, ≪ / RTI &
The segment control unit,
Assigns the label to a segment corresponding to the tracking object of the next frame based on the computed value of the cost function,
If no label is assigned to all the segments corresponding to the object to be tracked in the next frame and there is only one segment to which the label is assigned,
The image control unit converts the thermal image of the next frame into a binary image,
The segment control unit performs a pixel linking element analysis (CCA) on the binarized image to detect a plurality of segments associated with the tracking target object having similar characteristics to the one segment to which the label is attached, And the label is supplemented to the detected plurality of segments,
When the label is assigned to a segment of another object other than the object to be tracked in the next frame,
Wherein the operation unit calculates a separation distance between a segment of the other object to which the label of the next frame is attached and a segment of the object to be tracked,
Wherein the segment control unit removes a label of a relatively small segment when the distance is equal to or greater than a preset distance.
상기 연산부는,
다음 프레임의 세그먼트와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트 간의 색상 속성 및 다음 프레임의 세그먼트의 중심 위치와 기준 프레임의 객체에 대응하는 세그먼트의 중심 위치와 연계된 위치 속성에 기초하여 상기 비용함수를 연산하는 것인, 객체 추적 장치.10. The method of claim 9,
The operation unit,
The cost function is calculated based on the color attribute between the segment of the next frame and the segment corresponding to the object of the reference frame, and the positional attribute associated with the center position of the segment of the next frame and the center position of the segment corresponding to the object of the reference frame Object tracking device.
상기 세그먼트 제어부는,
상기 비용함수의 연산값이 최소인 세그먼트에 상기 라벨을 부여하는 것인, 객체 추적 장치.11. The method of claim 10,
The segment control unit,
And assigns the label to the segment whose computed value of the cost function is the smallest.
상기 비용함수의 연산값이 최소인 세그먼트는 수학식 2에 기초하여 결정되고,
[수학식 2]
C는 프레임별 세그먼트의 평균 색 벡터이고, X는 프레임별 각 세그먼트의 중심 위치값이고, j(t)는 다음 프레임(t)의 전체 세그먼트이고, i(t)는 비용함수의 연산값이 최소인 다음 프레임의 세그먼트인 것인, 객체 추적 장치.12. The method of claim 11,
A segment whose computed value of the cost function is the minimum is determined based on Equation (2)
&Quot; (2) "
C is the average color vector of the frame-by-frame segment, X is the center position value of each segment per frame, j (t) is the entire segment of the next frame (t) Is a segment of the next frame.
상기 연산부는, 상기 다음 프레임의 모든 세그먼트와 상기 기준 프레임의 상기 객체에 대응하는 복수의 세그먼트 각각의 상기 비용함수를 연산하되,
상기 세그먼트 제어부는, 상기 객체에 대응하는 세그먼트 별 연산값 중 최소값에 대응하는 다음 프레임의 세그먼트에 상기 라벨을 부여하는 것인, 객체 추적 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the operation unit calculates the cost function of each segment of the next frame and each of a plurality of segments corresponding to the object of the reference frame,
Wherein the segment control section assigns the label to a segment of a next frame corresponding to a minimum value among the calculation values for each segment corresponding to the object.
상기 영상 제어부는,
상기 열화상 영상의 각 화소의 유사 특성을 고려하여 밀집성, 경계일치도, 과소분할의 최소화, 균일성 중 적어도 하나의 특성에 기초하여 슈퍼픽셀로 분할하는 것인, 객체 추적 장치.10. The method of claim 9,
The image control unit includes:
The super-pixel is divided into super-pixels based on at least one of characteristics of density, boundary agreement, minimization of under-division, and uniformity in consideration of similar characteristics of each pixel of the thermal image.
축사의 영상 정보를 획득하고, 상기 축사의 환경 정보를 수집하는 수집 장치; 및
상기 수집 장치로부터 수신한 영상 정보 및 환경 정보에 기초하여 가축의 행동을 모니터링하는 서버,
를 포함하되,
상기 영상 정보는 상기 가축의 열화상 영상을 포함하고,
상기 서버는 상기 제 1 항 내지 제5항 및 제 8 항 중 어느 한 항의 객체 추적 방법에 기초하여 가축의 행동을 모니터링하는 것인, 객체 모니터링 시스템.In an object monitoring system,
A collecting device for acquiring image information of a barn and collecting environmental information of the barn; And
A server for monitoring the behavior of livestock based on the image information and environment information received from the collection device,
, ≪ / RTI &
Wherein the image information comprises a thermal image of the livestock,
Wherein the server monitors the behavior of the livestock based on the object tracking method of any one of claims 1 to 5 and 8.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method according to any one of claims 1 to 5 and a computer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020170123367A KR101837027B1 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Device and method for tracking object using superpixel based on thermal image |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020170123367A KR101837027B1 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Device and method for tracking object using superpixel based on thermal image |
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KR101837027B1 true KR101837027B1 (en) | 2018-03-09 |
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KR1020170123367A KR101837027B1 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Device and method for tracking object using superpixel based on thermal image |
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---|---|
KR (1) | KR101837027B1 (en) |
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2017
- 2017-09-25 KR KR1020170123367A patent/KR101837027B1/en active IP Right Grant
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