KR102118192B1 - 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 ｉｒ 카메라의 조도 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 ｉｒ 카메라의 조도 관리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 시스템은 지하철 역사의 각 지역에 설치된 조도 센서를 구비한 카메라; 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 저장하는 DB 서버; 지하철 역사의 3D Map 화면 상에 POI의 배경화면과 객체들을 표시하고, "조명" 메뉴 선택시에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값을 표시하는 조도 맵을 제공하며, 조도 맵의 분포도를 표시하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등 ON/OFF 상태, 조도값을 포함하는 조명등의 조도 상태를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는 3D 렌더러를 구비하는 3D 서버; 및 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 조도 맵에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값이 표시되는 3D 클라이언트가 설치된 관제 PC를 포함하며, 조도 맵을 통해 지하철 역사의 조도 상태를 관리한다.

Description

지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 ＩＲ 카메라의 조도 관리 시스템 및 방법{Illumination management system and method of IR camera embedded with an illuminance sensor by using an illumination map in the subway station}
본 발명은 지하철 역사에서 조도 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 지역에 설치된 카메라를 이용한 조명상태 관리 방법으로써 지하철 역사에서 야간에 어두운 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 IR 카메라와 조도 센서가 구비되고, 각 지역에 설치된 각각의 조도 센서가 장착된 IR 카메라와 영상 저장 서버(NVR 서버)를 포함하는 CCTV 시스템이 구비되며, 지하철 역사의 3D Map 관제 화면에서 "조명" 메뉴 선택시에 3D 서버와 DB 서버와 연결되는 3D 클라이언트는 IR 카메라의 조도 센서의 조도 값이 조도 맵(3D Map 화면, illumination map)에 표시되며, 조도 맵의 분포도를 제공하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역 카메라의 촬영 영역의 조명등들의 조명 상태(해당 지역 조명등들의 ON/OFF, 조도 센서의 조도 값)를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
조명 제어와 관련된 선행기술1로써, 특허등록번호 10-1243650에서는 "지능형 에너지 절감 조명 제어시스템 및 그 방법"이 등록되어 있다.
도 1은 기존 에너지 절감 조명 제어시스템의 구성도이다.
에너지 절감 조명 제어시스템은 조명 제어 서버(100), 에너지 제어 게이트웨이(200), 릴레이 제어장치(300), 디밍 스위치 장치(400), 조명장치(401,402,403)를 포함하여 구성된다.
조명 제어 서버(100)는 사용자가 관리하는 서버로 사용자가 원격에서 에너지 제어 게이트웨이(200)와 연결되어 에너지 절감 목표량을 설정하거나 원하는 조명 장치를 제어할 수 있다. 조명 제어 서버(100)는 통신망을 통해 에너지 제어 게이트웨이(200)와 연결할 수 있는 통신 단말로 개인용 PC, 스마트폰, 태블릿PC 등이 사용될 수 있다.
에너지 제어 게이트웨이(200)는 릴레이 제어장치(300)를 제어하여 원하는 조명장치를 동작할 수 있다. 즉 중앙에서 통신망을 통해 연결되어 있는 원격의 조명장치를 제어하여 에너지 절감량을 제어할 수 있는 기능을 수행한다. 이를 위해 에너지 제어 게이트웨이(200)는 에너지 절감 우선 순위에 대한 정보가 설정되어 있으며 이러한 정보를 이용하여 사용자가 설정한 목표 에너지 절감량을 달성하기 위해 지능적으로 조명의 중요도(priority), 최저 필요 조도값 등을 고려하여 자동으로 에너지 절감에 필요한 제어를 수행한다.
릴레이 제어장치(300)는 릴레이를 통해 연결된 조명장치를 제어한다. 이를 위해 릴레이 제어장치(300)는 복수의 릴레이를 포함하고 있으며, 게이트웨이(200)와 연결되어 게이트웨이(300)에 설정된 에너지 절감 우선 순위에 대한 정보에 따라 릴레이를 제어하는 기능을 수행한다.
디밍 스위치 장치(400)는 릴레이 제어장치(300)에 연결되어 있는 조명장치의 디밍값을 조절한다. 디밍(Dimming) 제어는 조명의 밝기와 색온도의 변화를 조절하여 쾌적한 환경을 조성하여 눈부심 제거, 쾌적한 분위기, 에너지 절감의 효과를 제공한다.
디밍 스위치 장치(400)는 조명장치가 설치된 주위에 위치할 수 있으며, 또는 사용자가 제어하기 쉽게 조명제어 서버(100)에 포함될 수 있으며, 에너지 제어 게이트웨이(200)에 설정된 에너지 절감 우선 순위에 대한 정보에 따라 에너지 절감량을 얻기 위해 에너지 제어 게이트웨이(200)에 포함되어 있을 수 있다.
조명장치(401,402,403)는 릴레이 제어장치(300)에 연결된 형광등, 백열등, LED 조명등, 할로겐등, 네온사인 등의 조명기기가 사용된다.
일반적으로, 조도 센서는 가변 저항을 사용하여 빛의 세기를 측정하는 센서이다. 조도(intensity of illumination)는 조사되는 단위 면적(1
Figure 112019010981867-pat00001
) 당 받는 빛의 세기를 그 면적에 비치는 광속으로 나타낸 양이며, 단위는 룩스(lux: lx) 또는 칸델라(candela: cd)를 사용한다.
1 룩스는 1촉광(candle -power)의 광원(光源)으로부터 1m 떨어진 곳이며, 그 빛에도 직각인 면의 밝기를 말한다. 우리나라는 대부분 룩스(lx)를 사용하고 있지만, 외국에서는 칸델라(candela: cd)를 사용하고 있다.
람베르트 법칙(Lambert's Law)
Figure 112019010981867-pat00002
에 따르면, 면의 조도는 광도 I에 비례하고, 광원으로부터 면까지의 거리
Figure 112019010981867-pat00003
에 반비례하며, cosθ에 비례한다. 광원으로부터 거리가 2배 증가하면, 조도(illuminance: E)는 1/4로 줄어든다.
광도(Luminance Intensity: I)는 광원이 일정 방향으로 내는 에너지량으로 단위 입체각으로 1 루멘의 에너지를 방사하는 광원의 농도를 1 칸델라(candela: cd)라고 한다.
조도(illuminance: E)는 광원이 비추어지는 지점에 입사되는 에너지를 나타내며, 단위 면적(1
Figure 112019010981867-pat00004
)에 1 루멘의 광속이 입사된 경우 1 lux 라고 한다.
이와 관련된 선행기술2로써, 특허공개번호 10-2017-0016717에서는, "다중 조도 센서 기반의 광원 정보를 이용한 실감형 3차원 렌더링 방법 및 이를 이용한 장치"가 개시된다. 다중 조도 센서 기반의 광원 정보를 이용한 실감형 3차원 렌더링 장치는 서로 다른 곳에 위치하는 복수 개의 조도 센서들로부터 복수 개의 광원 정보들을 획득하는 광원 정보 획득부(110); 상기 복수 개의 광원 정보들 각각에 상응하는 복수 개의 위치 정보들과 복수 개의 밝기 정보들을 저장하는 광원 정보 저장부(120); 및 상기 복수 개의 위치 정보들 및 상기 복수 개의 밝기 정보들 중 적어도 하나를 기반으로 3차원 모델링된 이미지를 3차원 출력하기 위해 3차원 렌더링을 수행하는 3차원 렌더링부(130)를 포함한다.
도 2a, 2b는 종래의 다중 조도 센서 기반의 광원 정보를 이용한 실감형 3차원 렌더링 장치의 블록도이다.
다중 조도 센서 기반의 광원 정보를 이용한 실감형 3차원 렌더링 장치(200)는 광원 정보 획득부(210), 광원 정보 저장부(220) 및 3차원 렌더링부(230)를 포함할 수 있다.
광원 정보 획득부(210)는 서로 다른 곳에 위치하는 복수 개의 조도 센서들로부터 복수 개의 광원 정보들을 획득할 수 있다.
이 때, I2C 인터페이스를 이용하여 복수 개의 광원 정보들을 획득할 수 있다. I2C 통신은 필립스에서 개발한 직렬 컴퓨터 버스이며, 마더보드, 임베디드 시스템 및 휴대전화와 같은 기기에 저속의 주변기기를 연결하기 위해 사용될 수 있다.
광원 정보 저장부(220)는 복수 개의 광원 정보들 각각에 상응하는 복수 개의 위치 정보들과 복수 개의 밝기 정보들을 저장할 수 있다.
이 때, 복수 개의 위치 정보들과 복수 개의 밝기 정보들을 각각 기설정된 위치 저장 비트와 기설정된 밝기 저장 비트에 상응하게 저장할 수 있다. 예를 들면, 기설정된 위치 저장 비트가 8비트, 기설정된 밝기 저장 비트가 24 비트로 설정된 경우에는 복수 개의 위치 정보들은 각각 8비트의 크기에 상응하는 데이터 값으로 저장될 수 있고, 복수 개의 밝기 정보들은 각각 24비트의 크기에 상응하는 데이터 값으로 저장될 수 있다. 위치 정보는 복수 개의 조도 센서들의 위치의 중심점을 기준으로 복수 개의 조도 센서들이 위치하는 방향에 상응할 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 조도 센서들의 2차원 위치 좌표를 획득하고, 2차원 위치 좌표들의 무게중심에 해당하는 중심점으로부터 각각의 조도 센서들이 위치하는 방향을 동서남북 등의 방위에 상응하게 나타낼 수 있다.
3차원 렌더링 장치에 상응하는 응용 프로그램에 기반하여 기설정된 위치 저장 비트 및 기 설정된 밝기 저장 비트 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
이 때, 메모리, 개별 레지스터 및 레지스터 파일 중 적어도 하나를 사용하여 복수 개의 위치 정보들과 복수 개의 밝기 정보들을 저장할 수 있다.
3차원 렌더링부(230)는 복수 개의 위치 정보들 및 복수 개의 밝기 정보들 중 적어도 하나를 기반으로 3차원 모델링된 이미지를 3차원 출력하기 위해 3차원 렌더링을 수행할 수 있다.
이 때, Ray Tracing 엔진을 이용하여 3차원 렌더링을 수행할 수 있다.
일반적인 Ray Tracing 기반 3D 렌더링 엔진은 Ray Generation, Traversal, Intersection Test, Shading 및 Texture Mapping과 같이 5개의 파이프 라인으로 구성될 수 있으며, 3D 렌더링에 가장 큰 영향을 주는 요소는 광원의 위치와 밝기에 상응할 수 있다.
도 3은 기존 조도 센서를 나타낸 블록도이다.
조도 센서(310)는 빛의 양에 따라 내부 저항이 변화하는 방식, 즉 빛이 없으면 CdS 셀은 거의 절연체에 가까워져 전류를 흘려 보내지 못하지만, 반대로 빛을 받으면 CdS 셀은 내부 저항이 작아져 전류를 흐르게 하는 원리로 동작된다.
상용 조도 센서(310)는 광범위한 밝기에서 1 lx 단위의 고정밀도 측정이 가능하며, 일반적으로 0~65536 lx의 조도 측정 범위를 갖는다.
조도 센서는 16비트 A/D 변환기(311)가 내장되며 직접 디지털 출력이 가능할 수 있으며, 디지털 출력 방식은
Figure 112019010981867-pat00005
표준을 사용한다.
그러나, 기존 시스템은 조도 센서가 장착된 IR 카메라를 구비하는 CCTV 시스템을 사용하지 않았으며, 지하철 역사의 3D 관제를 위한 3D 서버와 DB 서버와 연결되는 3D 클라이언트에서 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 값을 조도 맵(3D Map 화면)에 표시하고, IR 카메라 촬영 영역에 영상 출력과 조도 센서의 조도 값 표시, 조도 맵의 분포도와 역사 안의 지역별 카메라 영역의 조명 상태를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는 기능을 제공하지 않았다.
특허 등록번호 10-1243650 (등록일자 2013년 03월 08일), "지능형 에너지 절감 조명 제어시스템 및 그 방법", 주식회사 에이비아이시스템스 특허 공개번호 10-2017-0016717 (공개일자 2017년 02월 14일), "다중 조도 센서 기반의 광원 정보를 이용한 실감형 3차원 렌더링 방법 및 이를 이용한 장치", 한국전자통신연구원
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 지하철 역사의 각 지역에 설치된 카메라를 이용한 조명상태 관리 방법으로써 지하철 역사에서 야간에 어두운 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 IR 카메라와 조도 센서가 구비되고, 각 지역에 설치된 각각의 조도 센서가 장착된 IR 카메라와 영상 저장 서버(NVR 서버)를 포함하는 CCTV 시스템이 구비되며, 지하철 역사의 3D Map 관제 화면에서 "조명" 메뉴 선택시에 3D 서버와 DB 서버와 연결되는 3D 클라이언트에서 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 값을 조도 맵(3D Map 화면)에 표시하며, 각각의 IR 카메라의 조도 센서의 조도 값 표시, 조도 맵의 분포도를 표시하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 카메라의 촬영 영역의 조명등들의 조명 상태(ON,OFF, 조도 센서의 조도 값)를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법을 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템은, 지하철 역사의 각 지역에 설치된 조도 센서를 구비한 카메라; 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 저장하는 DB 서버; 지하철 역사의 3D Map 화면 상에 POI의 배경화면과 객체들을 표시하고, "조명" 메뉴 선택시에 각 지역에 설치된 카메라의 조도 센서의 조도 값을 표시하는 조도 맵을 제공하며, 조도 맵의 분포도를 표시하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등 ON/OFF 상태, 조도값을 포함하는 조명등의 조도 상태를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는 3D 렌더러를 구비하는 3D 서버; 및 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 조도 맵에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값이 표시되는 3D 클라이언트가 설치된 관제 PC를 포함하며,
상기 조도 센서를 구비한 카메라와 연동되는 영상 저장 서버를 더 포함하며,
상기 3D 클라이언트는 3D 서버와 DB 서버 및 영상 저장 서버와 연동되며,
상기 3D 클라이언트는 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 조도 맵 아이콘이 선택된 POI 지역에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법은 (a) 3D 클라이언트는 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 카메라와 연동되는 영상 저장 서버로부터 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 수신받아 DB 서버에 저장하는 단계; (b) 상기 3D 클라이언트는 3D 서버와 DB 서버에 접속하여 지하철 역사의 3D Map 화면 상에 POI의 배경화면과 객체들을 표시하고, 3D Map 화면 상에서 "조명" 메뉴 선택시에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값을 조도 맵에 표시하며, 지하철 역사의 조도 맵의 분포도를 사용하여 역사 안의 지역별 카메라 영역의 조명 상태를 표시하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등 ON/OFF 상태, 조도값을 포함하는 조명등의 조도 상태를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는 단계; 및 (c) 상기 3D 클라이언트는 3D 서버와 DB 서버 및 영상 저장 서버와 연동되며, 상기 3D 클라이언트는 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 조도 맵 아이콘이 선택된 POI 지역에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템 및 방법은 지하철 역사의 각 지역에 설치된 카메라를 이용한 조명상태 관리 방법으로써 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 IR 카메라와 조도 센서가 구비되고, 역사의 각 지역에 설치된 각각의 조도 센서가 장착된 IR 카메라와 영상저장서버(NVR 서버)를 포함하는 CCTV 시스템이 구비되며, 지하철 역사의 3D Map 관제 화면에서 "조명" 메뉴 선택시에 3D 서버와 DB 서버와 연결되는 3D 클라이언트에서 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 값을 조도 맵(3D Map 화면, illumination map)에 표시하며, 각각의 IR 카메라의 조도 센서의 조도 값 표시, 조도 맵의 분포도와 역사 안의 조명 상태를 비쥬얼하게 표시하여 지하철 역사의 조도 관리를 하게 되었다.
도 1은 기존 에너지 절감 조명 제어시스템의 구성도이다.
도 2a, 2b는 종래의 다중 조도 센서 기반의 광원 정보를 이용한 실감형 3차원 렌더링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 기존 조도 센서를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템 구성도이다.
도 5a는 조도 센서와 IR LED 조명등이 장착된 IR 카메라 블록도이다.
도 5b는 조도 센서의 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7과 8은 본 발명에 따른 3D 클라이언트의 지하철 역사의 조도 맵(3D Map 화면) 표시 화면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
지하철 역사는 출입구, 역무실, 대합실, 화장실, 셔터, 조명, 승강 설비로써 엘리베이터(EL-01, EL-02, EL-03), 에스칼레이터(ES-01, ES-02, ES-03, ES-04), CCTV 카메라, 교통 카드 발급기, 보증금 환급기, 개찰구 기기, SOS 비상전화기(비상통화장치), 소방 설비(소화기, 소화전), 손전등과 휴대용 비상조명등과 마스크가 구비된 지하철 안전설비, 배수 설비, 전기 설비, HVAC(본선 Fan, 역사 Fan, 공조기, 냉각기 냉각탑), 플랫폼 스크린 도어(Platform Screen Door, PSD), 승강장, 터널이 구비된다.
스마트 역사(Smart Station) 관리 시스템은 지하철 역사의 3D 관제를 위해 컴퓨터 그래픽스(CG)와 CCTV 카메라 기술을 사용하여 스마트 지하철 역사 관리 시스템이 세계 최초로 개발되었다.
3D 클라이언트(101)는 지하철 역사의 3D 관제와 카메라 영상 모니터링, 조명 상태를 모니터링하기 위해: 전체, CCTV, "조명", 셔터, PSD, 출입관리, 소방, 공기질 센서, SOS 비상전화기(비상통화장치), 화장실 평가, 설비, 및 침입 탐지 메뉴를 제공한다.
기본적으로, 3D 클라이언트(101)는 3D 서버(100)와 DB 서버(110)와 CCTV 시스템의 영상 저장 서버(NVR 서버)(170)와 연동되며, 3D 클라이언트(101)와 3D 서버(100)는 지하철 역사의 각층 마다의 3D Map과 기하학적 조형(geometric surface)과 점,선,면으로 구성된 3D 모델링 된 배경과 객체들의 polygon들이 3D 렌더링되어 표시된다.
3D 서버(100)는 공간 데이터베이스를 구비하며 지하철 역사의 3차원 공간을 구성하는 배경과 객체들의 3D Map 내에 설비와 시설 및 조명등의 객체들을 심어놓고, DB 서버(110)는 시설물 이력(장비명, 설치업체, SW 버전, 담당자이름, 전화번호, 설비점검 일자, 설비 점검 담당자 이름과 전화번호, 점검 처리사항 등)이 저장된다.
도 6과 7은 본 발명에 따른 3D 클라이언트의 지하철 역사의 조도 맵(3D Map 화면) 표시 화면이다.
본 발명의 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템은 지하철 역사의 각 지역에 설치된 카메라를 이용한 조명상태 관리 방법으로써 지하철 역사에서 야간에 어두운 저조도 상태와 터널 촬영이 가능하도록 각각 다수의 IR LED 조명등들과 조도 센서(191)가 장착된 IR 카메라(190)와 영상 저장 서버(NVR 서버)(170)를 포함하는 CCTV 시스템이 구비되고,
지하철 역사의 3D Map 관제 화면에서 "조명" 메뉴 선택시에, 3D 서버(100)와 DB 서버(110)와 연결되는 3D 클라이언트(101)는 지하철 역사의 각 지역에 설치된 각각의 IR 카메라(190)의 조도 센서(191)의 조도 값을 조도 맵(illumination map)에 표시하며, 조도 맵의 분포도를 표출하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역(area)의 카메라 촬영 영역의 밝기 인 카메라의 조도 센서의 조도값과 조명 상태(지역별 조명등 ON/OFF 상태)를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시한다.
카메라는 각각 조도 센서(191)가 구비되고, 지하철 역사에서 어두운 야간에 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 다수의 IR LED 조명등들을 구비하는 IR 카메라(190)를 사용한다.
영상 저장 서버(170)는 DVR 또는 NVR 서버 중 어느 하나를 사용하여 카메라의 영상 스트림을 3D 클라이언트(101)로 제공하며, 실시예에서는 NVR 서버를 사용하여 카메라의 영상 스트림을 3D 클라이언트(101)로 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템 구성도이다.
지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템은, 지하철 역사에서 각 지역의 조명등들에 대하여 각 지역에 설치된 조도 센서(191)를 구비한 카메라(190);
지하철 역사에서 각 지역에 설치된 각각의 카메라(190)의 조도 센서(191)의 조도값을 저장하고, 각 지역의 조명등들의 설비 이력 정보가 저장되는 DB 서버(110);
3D 클라이언트(101)의 지하철 역사의 3D Map 화면 상에 지하철 역사의 각 층 구조의 POI 지역의 배경화면과 객체들을 표시하고, 상기 3D Map 관제 화면에서 "조명" 메뉴 선택시에 조도 맵에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값을 표시하는 조도 맵을 제공하며, 각 지역의 조도 맵의 분포도를 제공하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등들의 조도 상태(조명등 ON/OFF 상태, 조도 센서의 조도값)를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는 3D 렌더러를 구비하는 3D 서버(100); 및
지하철 역사의 3D Map 화면에서 조도 맵에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값이 표시되어 지하철 역사의 지역별 카메라 영역의 조명등들의 조도 상태를 출력하며, 지하철 역사의 조명등들의 설비 이력이 표시되는 3D 클라이언트(101)가 설치된 관제 PC를 포함하며,
상기 조도 센서를 구비한 카메라와 연동되는 영상 저장 서버(170)를 더 포함하며,
상기 3D 클라이언트(101)는 3D 서버(100)와 DB 서버(110) 및 영상 저장 서버(170)와 연동되며,
상기 3D 클라이언트(101)는 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 조도 맵 아이콘이 선택된 POI 지역에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출한다.
3D 클라이언트(101)는 지하철 역사에서 각 지역에 설치되는 다수의 카메라와 연동되는 영상 저장 서버(NVR 서버)(170)와 DB 서버(110) 및 3D 서버(100)와 연결된다.
3D 서버(100)는 지하철 역사의 3D 관제를 위해 3D Map과 배경화면과 객체들의 3D 모델링 된 데이터를 저장하며, 이벤트(event)에 따라 POI(Point Of Interest, 관심 지역)의 3D 모델링 된 배경과 객체들을 렌더링하는 3D 렌더러를 구비하며, 지하철 역사의 조도 맵에 각 지역에 설치된 각 IR 카메라(190)의 조도센서(191)의 조도 값이 표시된다.
3D 클라이언트(101)는 3D 서버(100)와 DB 서버(110) 및 영상 저장 서버(170)와 연동되며, 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 IR 카메라(190)와 연동되는 영상 저장 서버(NVR 서버)(170)로부터 각각의 카메라(190)의 조도 센서(191)의 조도값을 수신받아 DB 서버(110)에 저장하며, 상기 DB 서버(110)는 지하철 역사의 조명등들의 설비 이력이 저장되며,
지하철 역사의 3D Map 화면 상에서 "조명" 메뉴 선택시에 3D 클라이언트(101)는 3D 서버(100)와 DB 서버(110)로부터 지하철 역사의 조도 맵과 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 수신받아 지하철 역사의 각 지역에 설치된 카메라의 조도 센서의 조도 값을 표시하며, 지하철 역사의 조도 맵의 분포도를 제공하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등의 상태(지역별 조명등 ON/OFF 상태, 조도 센서의 조도 값)를 표시한다.
카메라는 지하철 역사에서 어두운 야간에 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 다수의 IR 조명등들을 구비하는 IR 카메라(190)와 조도 센서(191)를 사용한다.
또한, 상기 시스템은 조도 센서를 구비한 카메라와 연동되는 영상 저장 서버(NVR 서버)를 구비하는 CCTV 시스템을 더 포함하며, 3D 클라이언트(101)는 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 특정 조도 맵 아이콘이 선택된 지역의 POI(Point of Interest)에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출할 수 있다.
도 5a는 조도 센서와 IR LED 조명등이 장착된 IR 카메라 블록도이다.
예를들면, 조도 센서와 IR 조명등이 장착된 IR 카메라(190)는, 빛의 양에 따라 저항 차이에 의해 저항값이 변하는 조도 센서의 가변 저항(R2)을 사용하여 빛의 세기(빛의 밝기)를 측정하는 조도 센서(191)와 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(192); 지하철 역사에서 설치된 지역의 영상을 촬영하는 렌즈와 IR 카메라(194)와 영상 데이터를 인코딩하여 영상 처리를 위한 DSP가 내장된 카메라 회로부(195); 카메라 촬영시 적외선 조명을 제공하며, 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 IR LED 조명등(196)과 IR 조명구동부(197); 렌즈와 IR 카메라(194)와 카메라 회로부(195), 다수의 IR LED 조명등(196)과 IR 조명구동부(197), 조도 센서(191)와 ADC(192)와 연결되며, 각 회로의 동작을 제어하며 실시간으로 카메라의 영상 데이터와 그 조도 센서의 조도 값을 전송하는 제어부(193); 상기 제어부(193)와 연결되며, 카메라 촬영 데이터를 임시로 저장하는 메모리(198); 및 상기 제어부(193)와 연결되며, 실시간으로 카메라의 영상 데이터와 그 조도 센서의 조도 값을 전송하는 통신부(199)를 포함한다.
통신부(199)는 유선 케이블 연결부 또는 Wi-Fi 통신부, NB-IoT 통신부 또는 LTE 4G/5G 통신부를 사용한다.
적외선은 근적외선, 중적외선, 원적외선으로 분류되며, 근적외선 750~1,500 ㎚, 중적외선 1,500~6,000 ㎚, 원적외선 6,000~40,000 ㎚의 파장을 갖는다.
조도 센서는 빛의 밝기(세기)를 감지하는 광센서(Light Sensor)의 하나로써, 광에너지(빛)를 받으면 내부에 움직이는 전자가 발생하여 전도율이 변하는 광전효과에 따라 가변 저항(R2)을 사용하여 빛의 세기를 측정하는 센서이다. 광전 효과는 금속에 특정 진동수 이상의 진동수를 가진 빛(파장이 짧은 빛)을 비출 때 금속에서 전자(광전자)가 방출되는 현상을 말한다. 조도(intensity of illumination)는 조사되는 단위 면적(1
Figure 112019010981867-pat00006
) 당 받는 빛의 세기를 그 면적에 비치는 광속으로 나타낸 양이며, 단위는 룩스(lux: lx) 또는 칸델라(candela: cd)를 사용한다.
실시예에서는, 조도 센서는 CCD 또는 CMOS 카메라에 내장된 조도 센서를 사용하며, 상기 조도 센서는 카메라의 수광부(렌즈)에 의해 감지된 빛을 측정하여 그 값에 맞게 설정된 전기적 신호를 생성하는 회로로 구성된다.
또한, 조도 센서는 이에 한정하지 않고 황화카드뮴을 사용하는 CdS 조도 센서를 사용할 수도 있다.
도 5b를 참조하면, 조도 센서의 원리를 설명하기 위해, CdS 조도 센서는 빛의 밝기(세기)를 감지하는 광센서(Light Sensor)의 하나로써, 조도를 측정하기 위해 풀업 회로를 사용하며 풀업 저항(R1) 사용시에 Vcc 전압이 인가되고 조도 센서의 가변 저항값(R2)에 따라 직렬로 연결된 저항 R1, R2의 전압 분배가 일어나며, 직렬로 연결된 저항 R1과 저항 R2의 연결점에서 Vout 전압은 앰프(Amp)와 ADC를 통해 조도 센서의 IC 칩에 입력되고, 조도 센서의 IC 칩의 출력 전압은 밝을 수록(빛의 양이 많을 수록) 측정되는 전압이 작아진다.
참고로, CdS 조도 센서는 주변이 밝을수록 광자(photons)의 양이 많아져 저항값이 작아지며, 반대로 주변이 어둘수록 광자의 양이 작아지고 저항값이 커지게 되면 전류가 적게 흐르게 된다. 조도 센서에서, 주위 밝기와 저항 값은 반비례한다. CdS 조도 센서는 Lux 단위의 조도를 측정하기에는 좋지 않다. 단순하게 지하철 역사의 주변이 "밝다"/"어둡다"를 상대적으로 비교하는 정도의 수치만 제공한다. CdS 센서는 옥외 주차장, 극장 객석 정도의 빛의 양(10 Lux)에서 약 10KΩ의 저항을 가지며, 빛이 없는 암실에서 약 200KΩ의 저항을 가지므로, 지하철 역사의 조명등들의 지역별 조명등 ON/OFF 여부가 확인된다.
도 6은 본 발명에 따른 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법을 나타낸 순서도이다.
지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법은, 지하철 역사에서 IR 카메라를 이용한 조명상태 관리 방법으로써
(a) 3D 클라이언트(101)는 3D 서버와 DB서버 및 영상 저장 서버(NVR 서버)와 연동되며, 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 카메라와 연동되는 영상 저장 서버(NVR 서버)로부터 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 수신받아 DB 서버에 저장하며, 상기 영상 저장 서버(170)는 DVR 또는 NVR 서버 중 어느 하나를 사용하여 카메라의 영상 스트림을 3D 클라이언트(101)로 제공하는 단계(S10);
(b) 3D 클라이언트(101)는 3D 서버(100)와 DB 서버(110)에 접속하여 지하철 역사의 3D Map 화면 상에 POI의 배경화면과 객체들을 표시하고, 3D Map 화면 상에서 "조명" 메뉴 선택시에 각각의 카메라(190)의 조도 센서(191)의 조도 값을 조도 맵에 표시하며, 지하철 역사의 조도 맵의 분포도를 사용하여 지역별 카메라 촬영 영역의 카메라의 조도 센서로 감지된 조명 상태(해당 지역의 카메라 촬영 영역의 조명등 ON/OFF 상태, 조도값)를 표시하고, 지역별 조명등들의 설비 이력 정보를 표시하며(S20),
지하철 역사의 3D 조도 맵에서 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등 ON/OFF 상태, 카메라의 조도 센서의 조도값을 포함하는 조명등의 조도 상태를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는(S30) 단계; 및
(c) 상기 3D 클라이언트는 3D 서버와 DB 서버 및 영상 저장 서버와 연동되며, 상기 3D 클라이언트는 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 조도 맵 아이콘이 선택된 POI 지역에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출하는 단계를 포함한다.
상기 카메라는 지하철 역사에서 야간에 어두운 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 다수의 IR 조명등들을 구비하는 IR 카메라(190)와 조도 센서(191)를 사용한다.
3D 클라이언트(101)는 3D 서버(100)와 DB 서버(110) 및 영상 저장 서버(170)와 연동되며, 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 카메라와 연동되는 영상 저장 서버(170)로부터 각각의 IR 카메라(190)의 조도 센서(191)의 조도값을 수신받아 DB 서버(110)에 저장하며, 상기 DB 서버(110)는 지하철 역사의 조명등들의 설비 이력이 저장되며, 상기 영상 저장 서버(170)는 DVR 또는 NVR 서버 중 어느 하나를 사용하여 카메라의 영상 스트림을 3D 클라이언트(101)로 제공하며,
상기 방법은 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 메뉴를 클릭하면, 관심 지역(POI)의 조명등들이 설치된 POI 지역에 인접한 CCTV 카메라의 영상 스트림을 출력하는 단계를 더 포함한다.
상기 3D 클라이언트는 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 조도 맵 아이콘이 선택된 POI 지역에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법은, 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 카메라(C1,C2,C3,.. Ck)로부터 영상 저장 서버(NVR 서버)(170)로 각 카메라의 영상 데이터를 수신받아 저장하며, 상기 영상 저장 서버(NVR 서버)(170)에 저장되는 적어도 하나 이상의 카메라 영상 스트림 데이터를 3D 클라이언트(101)로 전송하는 단계; 및 3D 클라이언트(101)는 3D 모델링 된 지하철 역사의 관심 지역(POI)의 배경화면과 객체들을 렌더링하여 3D Map 화면에 표시하며, 상기 3D Map 화면 상에 기 설정된 가로x세로(width x height) 소정 크기의 CCTV 카메라 영상 영역으로 해당 POI의 조명등과 인접한 카메라 영상 스트림 데이터를 출력하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법은, 소정 크기의 CCTV 카메라 영상 영역에서 해당 지역의 카메라 영상 스트림 데이터를 full 화면으로 보기 위해 3D 클라이언트(101)는 지하철 역사의 3D Map 화면에 있는 CCTV 카메라 영상 영역을 'double click' 또는 'moving' 이벤트가 발생되거나, 또는 메뉴에서 [full 화면] menu 버튼을 누르면, 3D 클라이언트(101)로부터 영상관리 클라이언트(171)로 해당 카메라의 영상 채널 정보(카메라의 IP 주소와 port 번호, 또는 장치ID 등)를 전송하며, 영상 저장 서버(NVR 서버)(170)와 연결된 영상관리 클라이언트(171)는 해당 카메라의 디스플레이 스트림 파이프라인에 연결된 'double click' 또는 'moving' 이벤트가 발생된 카메라의 full 화면 카메라 영상 스트림 데이터를 연결하여 직접 관제 PC의 3D 클라이언트(101)로 전송하여 재생되는 단계를 포함한다.
상기 카메라의 영상 채널 정보는 카메라의 IP 주소와 port 번호, 또는 장치ID를 사용한다.
영상 저장 서버(NVR 서버)(170)와 연결된 영상관리 클라이언트(171)는 관제 PC의 3D 클라이언트(101)로부터 조도 맵 아이콘이 선택된 지역에 인접한 특정 카메라의 영상 채널 정보(카메라의 IP 주소와 port 번호, 또는 장치ID 등)를 수신하면, 상기 특정 카메라의 full 화면 크기(관제 PC 모니터의 전체 크기)의 셔터에 인접한 카메라 영상 스트림 데이터를 3D 클라이언트(101)로 전송하고, 3D 클라이언트(101)는 full 화면 크기의 특정 카메라 영상 스트림 데이터를 full 화면(full screen)으로 재생된다.
예를들면, 3D 클라이언트(101)는 3D Map 화면 내에 소정 크기의 CCTV 카메라 영상 영역으로 320 x 240 카메라 영상 데이터를 표시하다가, 관제 PC의 LCD 모니터의 전체 화면 크기(1,920 x 1,080)의 고해상도 특정 카메라 영상 스트림 데이터를 수신받아 full 화면으로 출력한다.
이후, 3D 클라이언트(101)는 CCTV 관제 화면에서 표출된 해당 카메라의 full 화면을 닫으면, 다시 '원래의 표출 모드'로 돌아가 3D 관제 화면 상에 지하철 역사의 관심 지역의 3D Map 화면과 소정 크기의 CCTV 카메라 영상 영역으로 선택된 POI 지역에 설치된 카메라 영상 스트림 데이터를 출력한다.
본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 스토리지, 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 포함될 수 있다.　프로그램 명령의 예는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과, 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터를 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.　상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로써 작동하도록 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 저장될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 3D 서버 110: DB 서버
101: 3D 클라이언트 170: 영상저장서버
171: 영상관리 클라이언트
190: IR 카메라k 191: 조도 센서k

Claims (8)

  1. 지하철 역사의 각 지역에 설치된 조도 센서를 구비한 카메라;
    각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 저장하는 DB 서버;
    지하철 역사의 3D Map 화면 상에 POI의 배경화면과 객체들을 표시하고, "조명" 메뉴 선택시에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값을 표시하는 조도 맵을 제공하며, 조도 맵의 분포도를 표시하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등 ON/OFF 상태, 조도값을 포함하는 조명등의 조도 상태를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는 3D 렌더러를 구비하는 3D 서버; 및
    상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 조도 맵에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값이 표시되는 3D 클라이언트가 설치된 관제 PC를 포함하며,
    상기 조도 센서를 구비한 카메라와 연동되는 영상 저장 서버를 더 포함하며,
    상기 3D 클라이언트는 3D 서버와 DB 서버 및 영상 저장 서버와 연동되며,
    상기 3D 클라이언트는 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 조도 맵 아이콘이 선택된 POI 지역에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 다수의 IR 조명등들을 구비하는 IR 카메라와 조도 센서를 사용하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 3D 클라이언트는 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 카메라와 연동되는 상기 영상 저장 서버로부터 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 수신받아 상기 DB 서버에 저장하며, 상기 DB 서버는 지하철 역사의 조명등들의 설비 이력이 저장되며, 상기 영상 저장 서버는 DVR 또는 NVR 서버 중 어느 하나를 사용하여 카메라의 영상 스트림을 상기 3D 클라이언트로 제공하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. (a) 3D 클라이언트는 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 카메라와 연동되는 영상 저장 서버로부터 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 수신받아 DB 서버에 저장하는 단계;
    (b) 상기 3D 클라이언트는 3D 서버와 DB 서버에 접속하여 지하철 역사의 3D Map 화면 상에 POI의 배경화면과 객체들을 표시하고, 3D Map 화면 상에서 "조명" 메뉴 선택시에 각각의 카메라의 조도 센서의 조도 값을 조도 맵에 표시하며, 지하철 역사의 조도 맵의 분포도를 사용하여 역사 안의 지역별 카메라의 영역의 조명 상태를 표시하며, 특정 조도 맵 아이콘이 click되는 경우 해당 지역의 카메라 영역의 조명등 ON/OFF 상태, 조도값을 포함하는 조명등의 조도 상태를 조도 맵에 비쥬얼하게 표시하는 단계; 및
    (c) 상기 3D 클라이언트는 3D 서버와 DB 서버 및 영상 저장 서버와 연동되며, 상기 3D 클라이언트는 상기 지하철 역사의 3D Map 화면에서 'CCTV 연결' 클릭시에 조도 맵에서 조도 맵 아이콘이 선택된 POI 지역에 인접한 카메라를 통해 인입되는 영상신호를 3D Map 화면에 표출하는 단계를 포함하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카메라는 저조도 상태와 터널 촬영이 가능한 다수의 IR 조명등들을 구비하는 IR 카메라와 조도 센서를 사용하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 3D 클라이언트는 지하철 역사의 각 지역에 설치된 다수의 카메라와 연동되는 상기 영상 저장 서버로부터 각각의 카메라의 조도 센서의 조도값을 수신받아 상기 DB 서버에 저장하며, 상기 DB 서버는 지하철 역사의 조명등들의 설비 이력이 저장되며, 상기 영상 저장 서버는 DVR 또는 NVR 서버 중 어느 하나를 사용하여 카메라의 영상 스트림을 3D 클라이언트로 제공하는, 지하철 역사에서 조도 맵을 사용한 조도 센서가 장착된 IR 카메라의 조도 관리 방법.
  8. 삭제
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