KR101993442B1 - 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 어레이를 통한 점멸 패턴에 식별자를 인코딩 하여 표시하는 식별 대상 장치; 및 상기 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 전처리 하고, 상기 전처리된 영상 데이터로부터 점멸 시퀀스를 검출하여 상기 식별자를 검출하는 식별자 검출 장치를 포함하며, 상기 점멸 패턴은 RGB에 의한 컬러를 타이밍 구성한 것이다.

Description

가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AND IDENTIFIER CODE BASED ON VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SIGNAL}
본 발명은 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점멸 패턴에 식별자를 인코딩 하여 LED 어레이를 통해 표시하는 무인항공기 등으로부터 그 식별자를 추출하여 무인항공기를 관리할 수 있도록 하는 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
지난 몇 년 동안 견고한 제어 시스템, 디자인, 공기 저항에 대한 기술의 발전으로 이러한 기술을 토대로 하는 무인항공기(unmanned aerial vehicles), 자율항공기(autonomous aerial vehicles : UAVs) 및 드론의 수가 급증했다. 이러한 무인항공기, 자율항공기 및 드론은 모니터링, 배달 서비스 및 광대역 연결을 위해 다용도로 사용되고 있다.
그러나 이들은 테러, 마약 및 사생활 침해와 같은 유해한 활동에도 사용될 수 있어 문제가 되고 있다. 예를 들어, 사전 예고나 승인 없이 사적인 영역이나 제한 구역을 비밀리에 포착하거나 영상을 녹화하는데 사용될 수도 있고, 유해한 약물을 전달하기 위한 배달 매체로 사용될 수도 있다. 또한, 드론에 무기를 장착하여 테러에 이용할 수도 있어 그 위험성에 대한 문제가 꾸준히 제기되고 있는 추세이다.
그렇기 때문에 일부 법인의 모든 드론에 자동차 번호판과 같은 개념의 식별 장치를 부여함으로써, 드론을 관리 및 제어할 수 있는 시스템이 필요하다. 즉, 드론이 공중에 있는 동안 그 드론을 판독할 수 있는 인가된 번호판(license plates)이 필요하다.
한편, 발광 다이오드(LED)의 발광 효율이 향상되고 그 비용이 감소함에 따라, LED 는 주거용, 상업용, 실외, 및 산업 시장 분야들의 일반 조명 애플리케이션들에서 보편화되고 있다. LED 는 휴대용 디바이스들, 디스플레이 디바이스들, 차량들, 사인 램프들, 간판들 등과 같은 특수 조명 애플리케이션들에서도 보편화되고 있다. 인간이 변조를 인식할 수 없는 고속으로 LED 를 변조함으로써, 고속으로 데이터를 송신하는 것이 가능하다.
이 LED와 같은 광원의 광 세기의 변조를 통해 정보를 수반하여 전송하는 가시광 통신 (visible light communication; VLC)이 이용되고 있다. 즉, 모든 조명 하나하나가 정보 전송 노드가 되어 공간의 통신 시스템을 구성한다. 또한, 이러한 가시광 통신에 의한 신호는 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인의 스마트 기기를 이용하여 검출함으로써 수반된 정보를 확인할 수 있다.
따라서, 가시광 통신 신호를 기반으로 높고 먼 거리에 위치한 무인항공기, 자율항공기 및 드론 등을 식별할 수 있도록 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 높고 먼 거리에 위치한 무인항공기, 자율항공기 및 드론 등을 식별할 수 있도록 하는 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 별도의 장치를 구비할 필요 없이 스마트 기기를 이용하여 가시광 통신 신호로부터 식별자를 검출할 수 있도록 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 무인항공기, 자율항공기 및 드론 등의 소유주를 식별함으로써, 이들을 통해 발생할 수 있는 사생활 침해, 테러 등의 상황을 방지할 수 있도록 하는 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템은, LED 어레이를 통한 점멸 패턴에 식별자를 인코딩 하여 표시하는 식별 대상 장치; 및 상기 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 전처리 하고, 상기 전처리된 영상 데이터로부터 점멸 시퀀스를 검출하여 상기 식별자를 검출하는 식별자 검출 장치를 포함하며, 상기 점멸 패턴은 RGB에 의한 컬러를 타이밍 구성한 것이다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 방법은, 촬영부가 식별 대상 장치로부터 표시되는 LED 어레이를 통한 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하는 단계; 영상처리부가 상기 획득된 영상 데이터를 전처리 하는 단계; 시퀀스 검출부가 상기 전처리된 영상데이터로부터 시퀀스를 검출하는 단계; 및 식별자 추출부가 상기 검출된 시퀀스로부터 상기 식별자를 추출하는 단계를 포함하며, 상기 점멸 패턴은 RGB에 의한 컬러를 타이밍 구성한 것이다.
본 발명에 의하면, 높고 먼 거리에 위치한 무인항공기, 자율항공기 및 드론 등을 식별할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 별도의 장치를 구비할 필요 없이 스마트 기기를 이용하여 가시광 통신 신호로부터 식별자를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 무인항공기, 자율항공기 및 드론 등의 소유주를 식별함으로써, 이들을 통해 발생할 수 있는 사생활 침해, 테러 등의 상황을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식별자 검출 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 점멸 시퀀스의 구성에 대한 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식별자 검출 장치에서의 식별자 검출 방법을 순서도.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기증을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
한편, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
종래에는 드론에 RFID 태그를 등록한 다음 RFID 리더가 탐지된 RFID 태그를 데이터베이스의 정보와 비교함으로써 이 드론을 탐지하고 추적하였다. 이 경우에는 RFID 태그가 탐지되지 않으면, 그 탐지 및 추적 또한 불가능 하다는 문제점이 있다.
본 발명은 육안으로 식별할 수 있는 RGB 컬러의 점멸 시퀀스를 사용하여 무인항공기, 자율항공기 및 드론 등을 식별할 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 설명의 편의를 위해서 식별자를 검출하기 위한 식별 대상을 드론으로 한정하여 설명하나, 이는 변경 가능한 것으로, LED 어레이 유닛을 구비하는 장치이면 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식별자 검출 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 식별자 검출 시스템(100)은 식별자를 검출하기 위한 식별 대상이 되는 식별 대상 장치(110) 및 이 식별 대상 장치(110)로부터 식별자를 검출하는 식별자 검출 장치(130)를 포함한다.
먼저, 식별 대상 장치(110)는 LED 어레이 유닛(1101)을 포함하며, 점멸 패턴에 식별자를 인코딩 하여 LED 어레이 유닛(1101)을 통해 표시한다.
이때, LED 어레이 유닛(1101)은 빨강, 초록, 파랑의 3가지 색상을 사용하는 RGB LED 어레이 유닛이며, 이를 통해 표시하는 점멸 패턴은 그 RGB 컬러를 타이밍 구성한 것이다. 즉, 각 컬러에 대한 깜박이는 지속 시간을 패턴화 하여 RGB LED 어레이 유닛을 통해 표시힌다.
한편, 식별자 검출 장치(130)는 식별 대상 장치(110)로부터 표시되는 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하고, 그 획득된 영상 데이터를 전처리 한 후, 전처리된 영상 데이터로부터 점멸 시퀀스를 검출하여 식별자를 검출한다.
이를 위해, 식별자 검출 장치(130)는 촬영부(1301), 영상처리부(1303), 시퀀스 검출부(1305), 식별자 추출부(1307) 및 제어부(1309)를 포함한다.
촬영부(1301)는 이미지 센서를 포함하며, 이 이미지 센서를 통해 식별 대상 장치(110)의 LED 어레이 유닛(1101)을 통해 표시되는 점멸 패턴을 촬영함으로써, 그 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 획득한다.
영상처리부(1303)는 촬영부(1301)에 의해 획득된 영상데이터를 전처리 한다. 이때, 영상처리부(1303)는 시퀀스를 검출하기 위한 관심영역을 대해 ROI(Region Of Interest) 처리를 수행한다.
시퀀스 검출부(1305)는 영상처리부(1303)에 의해 전처리된 영상데이터로부터 시퀀스를 검출한다. 이때, 시퀀스는 36개의 비트로 구성되며, 이 36개의 비트는 4개의 헤더 비트, 28개의 페이로드 비트, 4개의 클로즈 비트를 포함하여 구성된다.
식별자 추출부(1307)는 시퀀스 검출부(1305)에 의해 검출된 시퀀스로부터 식별자를 추출한다. 이때, 식별자 추출부(1307)는 헤더 비트와 클로즈 비트가 일치할 때에만 그 검출된 시퀀스로부터 식별자를 추출한다.
이때, 식별자 검출 장치(130)는 개인의 스마트 기기가 될 수 있으며, 이 스마트 기기에 설치된 어플리케이션(application)을 통해 앞서 설명한 식별자 검출을 위한 동작이 수행될 수도 있다.
만약, 점멸 패턴에 'YID0463'을 식별자로 하여 ACSII 코드로서 인코딩 하는 경우, A ~ Z, 0 ~ 9를 포함한 ACSII 디스플레이 36개의 수치를 사용하여 이 식별자와 유사한 점멸 패턴이 생성된다. 하기 <표 1>에서와 같이, 예를 들어 가시광 통신 신호 "RRRR"는 36 ACSII 도면의 "1"로서 인코딩 된다.
No. ASCII 도면 No. RGB 4 비트 인코더
1 A 1 RRRR
： ： 2 RRRG
26 Z 3 RRRB
27 0 4 RRGR
： ： ： ：
36 9 81 BBBB
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시퀀스의 구성에 대한 일 예를 나타내는 도면으로, 식별자 검출 장치(130)의 시퀀스 검출부(1305)에 의해 검출된 시퀀스는 36개의 깜박임 즉, 36개의 비트로 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이 36개의 비트는 4개의 헤더 비트, 28개의 페이로드 비트, 4개의 클로즈 비트를 포함하여 구성된다.
이때, 총 깜박임 시간(t)는 깜박임 시간과 비어있는 시간의 합으로, 하기 <수학식 1>과 같다.
<수학식 1>
T = 2 * 4 * t1 + 4 * 7 * t2 + 8 * b1 + 3 * (b2 + b3 + b4 + b5 + b6 + b7 + b8)
예를 들어, 카메라 30프레임/초(fps)에 해당하는 깜박임 시간과 비어있는 시간을 정의하면, t1=1.2, t2=1.5, b1=0.6, b2=0.3, b3=0.6, b4=0.9, b5=1.2, b6=1.5, b7=1.8, 및 b8=2.1이 된다. 따라서, 총 시간은 1패킷의 경우, 약 81.6(s)이고, 1분 20초가 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식별자 검출 장치에서의 식별자 검출 방법을 순서도이다.
촬영부(1301)가 식별 대상 장치(110)의 LED 어레이 유닛(1101)을 통해 표시되는 점멸 패턴에 대한 영상을 획득하고(S301), 영상처리부(1303)가 그 획득된 영상데이터를 전처리 한다(S303).
이후, 시퀀스 검출부(1305)가 전처리된 영상데이터로부터 시퀀스를 검출하고(S305), 식별자 추출부(1307)가 그 검출된 시퀀스로부터 식별자를 추출한다(S307).
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 식별자 검출 시스템 110: 식별 대상 장치
1101: LED 어레이 유닛 130: 식별자 검출 장치
100: 식별자 검출 시스템 110: 식별 대상 장치
1101: LED 어레이 유닛 130: 식별자 검출 장치

Claims (7)

  1. 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템에 있어서,
    점멸 패턴에 식별자를 인코딩 하여 LED 어레이를 통해 표시하는 식별 대상 장치; 및
    상기 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 전처리 하고, 상기 전처리된 영상 데이터로부터 시퀀스를 검출하여 상기 식별자를 검출하는 식별자 검출 장치를 포함하며,
    상기 점멸 패턴은 RGB에 의한 컬러를 타이밍 구성한 것이고,
    상기 식별자 검출 장치는,
    상기 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하는 촬영부;
    상기 획득된 영상 데이터를 전처리 하는 영상처리부;
    상기 전처리된 영상데이터로부터 시퀀스를 검출하는 시퀀스 검출부;
    상기 검출된 시퀀스로부터 상기 식별자를 추출하는 식별자 추출부; 및
    상기 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하고, 상기 획득된 영상 데이터를 전처리 하여 상기 시퀀스를 검출한 후, 상기 검출된 시퀀스로부터 상기 식별자를 추출하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 식별자 추출부는,
    상기 시퀀스를 구성하는 헤더 비트와 클로즈 비트가 일치할 때에만 상기 검출된 시퀀스로부터 상기 식별자를 추출하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출된 시퀀스는 36개의 비트로 구성되며,
    상기 36개의 비트는 4개의 헤더 비트, 28개의 페이로드 비트, 4개의 클로즈 비트로 구성되는 것을 특징으로　하는 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 시스템.
  4. 삭제
  5. 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 방법에 있어서,
    촬영부가 식별 대상 장치로의 LED 어레이를 통해 표시되는 점멸 패턴에 대한 영상 데이터를 획득하는 단계;
    영상처리부가 상기 획득된 영상 데이터를 전처리 하는 단계;
    시퀀스 검출부가 상기 전처리된 영상데이터로부터 시퀀스를 검출하는 단계; 및
    식별자 추출부가 상기 검출된 시퀀스로부터 상기 식별자를 추출하는 단계를 포함하며,
    상기 점멸 패턴은 RGB에 의한 컬러를 타이밍 구성한 것이고,
    상기 식별자를 추출하는 단계는,
    상기 시퀀스를 구성하는 헤더 비트와 클로즈 비트가 일치할 때에만 상기 시퀀스로부터 상기 식별자를 추출하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시퀀스는 36개의 비트로 구성되며,
    상기 36개의 비트는 4개의 헤더 비트, 28개의 페이로드 비트, 4개의 클로즈 비트로 구성되는 것을 특징으로　하는 가시광 통신 신호 기반의 식별자 검출 방법.
  7. 삭제
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