KR102207955B1 - 고속 역광보정 장치를 이용한 영상감시시스템 - Google Patents

고속 역광보정 장치를 이용한 영상감시시스템 Download PDF

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KR102207955B1 KR1020200047913A KR20200047913A KR102207955B1 KR 102207955 B1 KR102207955 B1 KR 102207955B1 KR 1020200047913 A KR1020200047913 A KR 1020200047913A KR 20200047913 A KR20200047913 A KR 20200047913A KR 102207955 B1 KR102207955 B1 KR 102207955B1
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박상조
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Abstract

영상감시시스템은 영상을 촬영하기 위한 렌즈를 포함하는 카메라, 렌즈로 유입되는 역광을 감지하는 역광감지부, 렌즈로 유입되는 역광을 필터링하는 필터링위치와 해제위치 간을 이동 가능하게 설치되는 역광보정필터, 역광보정필터를 이동 구동하는 필터구동부 및 역광감지부로부터 역광유입이 감지되면 역광보정필터가 필터링위치가 되도록 필터구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

고속 역광보정 장치를 이용한 영상감시시스템{Image Monitoring System Using Highspeed Compensating backlight device}
본 발명은 영상감시시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역광으로 인한 영상을 회복하기 위한 고속 역광보정 장치를 이용한 영상감시시스템에 관한 것이다.
CCTV(Closed Circuit Television)용 감시카메라를 이용하여 영상을 촬영하는 경우 도 1 (a)에 나타난 것처럼 자연광을 비롯한 발광체를 마주보게 되면 감시카메라의 렌즈로 역광이 유입되면서 도 1 (b)에 나타난 것처럼 촬영된 영상이 선명하지 않고 촬영된 영상에서 정확한 피사체를 관찰할 수 없다. 이를 개선하기 위하여 태양광 등 광의 조사량이 설정 기준값 이상인 경우 역광방지필터를 렌즈에 중첩되도록 이동시켜 역광으로 인한 선명하지 않은 영상의 촬영을 방지하려고 하였다.
그러나, 이렇게 광의 조사량이 기준값 이상인 경우에만 역광방지필터를 통하여 영상을 촬영하므로 조사량이 작은 광이 렌즈에 유입되는 경우 여전히 선명하지 못한 영상을 촬영할 수 있다. 특히, 피사체가 FOD(Foreign object damage, 외부 물질에 의한 손상)에 관련된 것이라면 문제가 더 크다고 할 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 역광을 정확하게 파악하여 선명한 영상을 제공할 수 있는 영상감시시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상감시시스템은, 영상을 촬영하기 위한 렌즈를 포함하는 카메라; 상기 렌즈로 유입되는 역광을 감지하는 역광감지부; 상기 렌즈로 유입되는 역광을 필터링하는 필터링위치와 해제위치 간을 이동 가능하게 설치되는 역광보정필터; 상기 역광보정필터를 이동 구동하는 필터구동부; 및 상기 역광감지부로부터 역광유입이 감지되면 상기 역광보정필터가 상기 필터링위치가 되도록 상기 필터구동부를 제어하는 제어부를 포함한다. 카메라의 렌즈로 유입되는 역광을 정확하게 파악하여 역광보정필터를 필터링위치에 배치시키며 이에 의해 역광이 역광보정필터를 지나 광세기가 감소되도록 하여 영상이 선명하게 촬영될 수 있다.
여기서, 상기 역광감지부는, 길이방향을 따라 형성된 중공부를 갖는 수광관과, 상기 수광관을 통과한 광을 감지하는 광센서를 가지고, 상기 카메라는 상기 렌즈를 지지하는 케이스를 더 포함하며, 상기 수광관은, 상기 케이스부의 복수의 위치에 상기 카메라의 수광각도에 대응하는 각도로 배치되면 렌즈로 유입되는 역광의 각도와 유사한 각도로 배치된 역광감지부에 의해 역광이 유입되는 시점에 역광보정필터를 배치할 수 있어 바람직하다.
그리고 역광의 세기를 감지하는 역광세기감지부를 더 포함하고, 상기 역광보정필터는, 빛의 양을 감소하는 정도가 서로 다른 복수로 마련되며, 상기 필터구동부는, 상기 복수의 역광보정필터 중 적어도 하나를 상기 필터링위치가 되도록 이동 구동하고, 상기 제어부는, 상기 역광세기감지부로부터 감지되는 역광의 세기에 따라 상기 적어도 하나의 상기 역광보정필터가 상기 필터링위치가 되도록 상기 필터구동부를 제어하면 역광의 세기에 따라 복수의 역광보정필터를 적절하게 배치하여 보다 선명한 영상을 촬영할 수 있도록 할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 카메라로부터 촬영된 영상을 분석하는 영상분석부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 영상의 정상선명도를 저장하며, 상기 영상분석부로부터 상기 촬영된 영상의 선명도가 상기 정상선명도 미만인 것으로 판단되는 경우, 상기 렌즈로 역광이 유입된 것으로 판단하면 역광이 유입되는 것을 정확하게 파악할 수 있으므로 역광보정필터를 배치하여 선명한 영상이 촬영될 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 제어부는, 상기 카메라로부터 촬영된 영상 중 역광이 유입된 것으로 판단되는 영상프레임을 삭제하고, 상기 역광이 유입된 것으로 판단된 영상프레임에 인접한 영상프레임에 기초하여 보정영상프레임을 생성하면 선명하지 않은 영상 없이 선명한 영상을 볼 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 카메라는, 상기 케이스에 대하여 회전 가능하게 결합되며, 상기 렌즈로 유입이 예상되는 역광을 감지하는 역광감지예상부; 및 상기 역광감지부의 회전을 구동하는 감지부회전구동부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 역광감지예상부를 회전 구동하며, 상기 역광감지예상부로부터 역광유입의 예상이 감지되면 상기 렌즈로의 역광유입 시점에 대응하여 상기 역광보정필터가 필터링위치가 되도록 상기 필터구동부를 제어하면 역광이 렌즈로 유입되는 시점을 정확하게 예상하여 역광보정필터를 정확한 시점에 배치할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 카메라를 회전 구동하는 카메라구동부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 카메라가 회전되는 경우 상기 카메라의 회전방향, 회전속도 및 상기 역광감지예상부의 역광유입의 예상 감지에 따라 상기 렌즈로의 역광유입 시점을 산출하면 카메라의 이동하는 경우에도 역광유입시점을 정확하게 파악할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따르면 카메라의 렌즈로 유입되는 역광을 정확하게 파악하여 역광이 역광보정필터를 지나 감소하여 영상이 선명하게 촬영될 수 있으므로 영상으로 인한 시시비비를 정확하게 판별할 수 있고, 경우에 따라서는 역광이 렌즈로 유입되는 경우에도 새떼와 같은 외부물질을 정확하게 파익할 수 있으므로 비행기사고와 같은 FOD(Foreign object damage, 외부 물질에 의한 손상)를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 역광유입 및 역광유입에 의한 선명하지 않은 영상 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 영상감시시스템의 예시도.
도 3은 카메라의 수광각도에 대한 예시도.
도 4는 역광감지부의 예시도.
도 5는 역광보정필터의 동작예시도.
도 6은 영상분석에 의한 역광보정필터의 동작예시도.
도 7은 영상프레임의 삭제 예시도.
도 8은 역광감지예상부의 예시도.
도 9는 역광예상 예시도
도 10은 제어블록도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상감시시스템(1)을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상감시시스템(1)의 예시도이고, 도 3은 카메라(10)의 수광각도에 대한 예시도이며, 도 4는 역광감지부(20)의 예시도이고, 도 5는 역광보정필터(30)의 동작예시도이며, 도 6은 영상분석에 의한 역광보정필터(30)의 동작예시도이고, 도 7은 영상프레임의 삭제 예시도이며, 도 8은 역광감지예상부(50)의 예시도이고, 도 9는 역광예상 예시도이며, 도 10은 제어블록도이다.
영상감시시스템(1)은 카메라(10), 역광감지부(20), 역광보정필터(30), 필터구동부(40), 역광감지예상부(50), 감지부회전구동부(60), 역광세기감지부(70), 영상분석부(80), 통신부(90), 디스플레이부(100) 및 제어부(110)를 포함한다.
카메라(10)는 사용자가 원하는 지점을 촬영한다. 카메라(10)는 렌즈(11), 이미징센서(12) 및 케이스(13)를 갖는다. 렌즈(11)는 사용자가 원하는 지점으로부터 유입되는 광을 굴절시켜 이미징센서(12)에 착상되도록 한다. 이미징센서(12)는 렌즈(11)를 통해 유입된 광에 대한 영상을 후술할 디스플레이부(100) 또는 제어부(110)로 전달한다. 케이스(13)는 렌즈(11)와 이미징센서(12)를 지지하며 카메라(10)의 틀을 형성한다.
역광감지부(20)는 렌즈(11)로 유입되는 역광을 감지한다. 역광감지부(20)는 수광관(21)과 광센서(22)를 갖는다. 수광관(21)은 길이방향을 따라 형성된 중공부(211)를 갖고 형성된다. 수광관(21)은 케이스(13)의 복수의 위치에 카메라(10)의 수광각도에 대응하는 각도로 배치된다. 도 3과 같이 카메라(10)가 먼 곳의 영상을 촬영하는 경우 예컨대 400m 전방의 활주로를 촬영하는 경우 카메라(10)의 수광각도는 렌즈(11)의 축선에 대하여 약 0.2도 정도가 된다. 수광관(21)은 렌즈(11)의 축선에 대하여 0.2도의 각도로 렌즈(11)의 테두리 영역을 따른 복수의 케이스(13) 영역에 배치된다. 광센서(22)는 수광관(21) 중공부(211)에 배치되어 유입되는 광을 감지한다. 중공부(211)를 통과한 광을 광센서(22)가 감지하면 역광이 렌즈로 유입되는 것으로 판단하는 것이다.
역광보정필터(30)는 렌즈(11)로 유입되는 역광을 필터링하는 필터링위치와 해제위치 간을 이동 가능하게 설치된다. 역광보정필터(30)는 역광의 광세기를 감소시키도록 하여 이미징센서(12)에 전달되도록 한다. 역광보정필터(30)는 빛의 양을 감소하는 정도가 서로 다른 복수로 마련될 수 있다. 예컨대, 광세기를 70%, 50%, 30% 감소시키는 복수의 역광보정필터(30)가 마련될 수 있고, 광세기를 70% 감소시키는 복수의 제1역광보정피터(31), 광세기를 50% 감소시키는 복수의 제2역광보정피터(32), 광세기를 30% 감소시키는 복수의 제3역광보정피터(33)가 마련될 수도 있다. 또 다른 예로써 광세기를 10% 감소시키는 역광보정필터(30)를 복수로 마련될 수도 있다.
필터구동부(40)는 복수의 역광보정필터(30) 중 적어도 하나를 필터링위치가 되도록 이동 구동한다.
역광감지예상부(50)는 역광의 세기를 감지한다. 역광감지예상부(50)는 에상수광관(51)과 예상광센서(52)로 역광감지부(20)와 동일한 구성으로 마련될 수 있다. 역광감지예상부(50)는 케이스(13)에 회전 가능하게 결합된다.
감지부회전구동부(60)는 역광감지예상부(50)를 케이스(13)에 대하여 회전시킨다. 이에 의해 렌즈(11)로 유입될 수 있는 역광을 예상할 수 있다.
역광세기감지부(70)는 케이스(13)에 역광감지부(20)와 동일한 구성 및 배치를 갖고 설치된다. 렌즈(1)로 유입되는 역광의 세기를 감지한다.
영상분석부(80)는 카메라(10)로부터 촬영된 영상을 분석한다, 역광이 유입되어 영상이 선명하지 않게 되어 선명도가 떨어지게 되는데 영상분석부(80)는 촬영된 영상의 선명도를 분석한다.
통신부(90)는 외부로부터 정보 및 데이터를 수신하며 데이터를 외부로 송신한다.
디스플레이부(100)는 카메라(10)로부터 촬영된 영상을 표시한다.
제어부(110)는 역광감지부(20)로부터 역광유입이 감지되면 역광보정필터(30)가 필터링위치가 되도록 필터구동부(40)를 제어한다.
제어부(110)는 역광세기감지부(70)로부터 감지되는 역광의 세기에 따라 적어도 하나의 역광보정필터(30)가 필터링위치가 되도록 필터구동부(40)를 제어한다.
제어부(40)는 영상의 정상선명도를 저장하며, 영상분석부(80)로부터 촬영된 영상의 선명도가 정상선명도 미만인 것으로 판단되는 경우, 렌즈(11)로 역광이 유입된 것으로 판단한다.
제어부(110)는 카메라(10)로부터 촬영된 영상 중 역광이 유입된 것으로 판단되는 영상프레임을 삭제한다.
제어부(11)는 역광이 유입된 것으로 판단된 영상프레임에 인접한 영상프레임에 기초하여 보정영상프레임을 생성한다.
제어부(110)는 역광감지예상부(50)를 회전 구동하며, 역광감지예상부(50)로부터 역광유입의 예상이 감지되면 렌즈(11)로의 역광유입 시점에 대응하여 역광보정필터(30)가 필터링위치가 되도록 필터구동부(40)를 제어한다. 제어부(110)는 감지부회전구동부(60)를 구동하여 역광감지예상부(50)를 회전시키며 회전 중에 예상광센서(52)로 광이 유입되면 유입된 시점의 각도를 저장하여 이 후 카메라(10)가 카메라구동부(120)에 의해 회전 구동되거나 역광의 발광체가 렌즈로 역광을 유입시키는 위치로 이동되면 이를 예상하여 역광보정필터(30)가 필터링위치가 되도록 한다.
제어부(110)는 카메라(10)가 회전되는 경우 카메라(10)의 회전방향, 회전속도 및 역광감지예상부(50)의 역광유입의 예상 감지에 따라 렌즈(11)로의 역광유입 시점을 산출할 수 있다.
도 5는 역광보정필터(30)의 동작예시도이다.
역광세기감지부(70)에서 역광의 세기를 감지하여, 역광의 세기에 대하여 역광의 광세기를 감소시킨다.
예컨대 도 5 (a)는 역광의 세기가 약한 경우 1개의 역광보정필터(31)만으로 선명한 영상을 촬영할 수 있다고 판단되는 경우이다.
이에 반해 도 5 (b)는 역광의 세기가 강한 경우 역광보정필터(31) 3개를 이용하여야 선명한 영상을 촬영할 수 있다고 판단되는 경우이다.
도 6은 영상분석에 의한 역광보정필터(30)의 동작예시도이다.
디스플레이부(30)에 표시되는 영상을 분석하여 선명하지 않다고 판단되는 경우 역광이 유입되는 것으로 판단하여 역광보정필터(30)를 배치하는 것을 나타내고 있다.
도 7은 영상프레임의 삭제 예시도이다.
카메라(10)는 초당 30개 정도의 영상프레임을 촬상하여 촬영한다. 역광이 유입되는 경우 역광보정필터(30)를 역광보정위치에 배치하는데 1/30ch 정도가 걸릴 수 있으므로 역광유입에 의한 선명하지 않은 영상프레임이 발생한다. 이 영상프레임은 삭제하는데 영상분석을 통하여 선명하지 않은 영상프레임을 판별하고 삭제한다. 삭제된 영상프레임은 인접한 영상프레임의 영상을 근거로 하여 추정하여 보정영상프레임을 생성하여 채워 넣을 수도 있다.
도 9는 역광예상 예시도이다.
역광감지예상부(50)는 회전되면서 역광이 렌즈(11)에 유입될 수 있는 가능성에 대하여 역광자료를 수집한다. 예컨대 태양에 의한 역광(A)을 감지하면 저장하였다가 태양이 렌즈(11)로 역광을 유입하는 시점이 되면 역광보정필터(30)를 역광보정위치로 배치하여 역광유입에 의한 선명하지 않은 영상프레임이 많이 발생되지 않도록 방지한다.
상기 실시 예 이 외의 변형 가능한 실시 예를 설명한다.
역광보정필터(30)는 다양한 광감소 효율을 갖고 다수로 마련될 수도 있다 태양광에 의한 역광의 경우는 광의 세기를 큰 폭으로 감소시키는 역광보정필터(30)를 필요로 하는 반면 전등에 의한 역광의 경우 작 은폭으로 광의 세기를 감소시키는 역광보정필터(30)가 필요하기 때문이다.
역광유입이 직접적으로 되지 않는 경우에도 역광보정필터(3)를 역광보정위치에 배치시킬 수 있다. 예컨대, 디스플레이부(30)에 표시되는 촬영 영상의 선명도가 표시되는 오브젝트를 분별하기 편하도록 하는 선명도가 유지 되지 않는 다고 판단되면 매우 약한 광이 렌즈(11)로 유입되고 있는 것이므로 약간의 촬영 영상의 품질이 떨어진 경우로 간접 광이 유입되는 경우이다.
상기의 영상감시시스템(1)으로 인하여, 카메라(10)의 렌즈(11)로 유입되는 역광을 정확하게 파악하여 역광보정필터(30)를 필터링위치에 배치시키며 이에 의해 역광이 역광보정필터(30)를 지나 광세기가 감소되도록 하여 영상이 선명하게 촬영될 수 있다.
역광감지부(20)의 수광광(21)이 카메라(10)의 수광각도에 대응하는 각도로 배치되도록 하여 렌즈(11)로 유입되는 시점에 역광보정필터(30)를 배치할 수 있다. 역광세기감지부(70)로부터 감지되는 역광의 세기에 따라 적어도 하나의 역광보정필터(30)가 필터링위치가 되도록 필터구동부(40)를 제어하여 역광의 세기에 따라 복수의 역광보정필터를 적절하게 배치하여 보다 선명한 영상을 촬영할 수 있도록 할 수 있다.
촬영된 영상의 선명도가 정상선명도 미만인 것으로 판단되는 경우, 렌즈(11)로 역광이 유입된 것으로 판단하면 역광이 유입되는 것을 정확하게 파악할 수 있으므로 역광보정필터를 배치하여 선명한 영상이 촬영될 수 있다.
역광이 유입된 것으로 판단된 영상프레임에 인접한 영상프레임에 기초하여 보정영상프레임을 생성하면 선명하지 않은 영상 없이 선명한 영상을 볼 수 있다. 역광유입의 예상이 감지되면 렌즈(11)로의 역광유입 시점에 대응하여 역광보정필터(30)가 필터링위치가 되도록 필터구동부(40)를 제어하여 역광이 렌즈(11)로 유입되는 시점을 정확하게 예상하여 역광보정필터(30)를 정확한 시점에 배치할 수 있다.
카메라(10)가 회전되는 경우 카메라(10)의 회전방향, 회전속도 및 역광감지예상부(50)의 역광유입의 예상 감지에 따라 렌즈(11)로의 역광유입 시점을 산출하면 카메라(10)의 이동하는 경우에도 역광유입시점을 정확하게 파악할 수 있다.
1 : 영상감시시스템 10 : 카메라
11 : 렌즈 12 : 이미징센서
13 : 케이스 20 : 역광감지부
21 : 수광관 22 : 광센서
30 : 역광보정필터 31 : 제1필터
32 : 제2필터 33 : 제3필터
40 : 필터구동부 50 : 역광감지예상부
51 : 예상수광관 52 : 예상광센서
60 : 감지부회전구동부 70 : 역광세기감지부
80 : 영상분석부 90 : 통신부
100 : 디스플레이부 110 : 제어부
120 : 카메라구동부

Claims (10)

  1. 영상감시시스템에 있어서,
    영상을 촬영하기 위한 렌즈와, 상기 렌즈를 지지하는 케이스와, 상기 케이스에 대하여 회전 가능하게 결합되며, 상기 렌즈로 유입이 예상되는 역광을 감지하는 역광감지예상부와, 상기 역광감지예상부의 회전을 구동하는 감지부회전구동부를 포함하는 카메라;
    상기 렌즈로 유입되는 역광을 감지하며, 길이방향을 따라 형성된 중공부를 갖고, 상기 케이스의 복수의 위치에 상기 카메라의 수광각도에 대응하는 각도로 배치되는 수광관과, 상기 수광관을 통과한 광을 감지하는 광센서를 갖는 역광감지부;
    상기 렌즈로 유입되는 역광을 필터링하는 필터링위치와 해제위치 간을 이동 가능하게 설치되는 역광보정필터;
    상기 역광보정필터를 이동 구동하는 필터구동부; 및
    상기 역광감지부로부터 역광유입이 감지되면 상기 역광보정필터가 상기 필터링위치가 되도록 상기 필터구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상감시시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    역광의 세기를 감지하는 역광세기감지부를 더 포함하고,
    상기 역광보정필터는, 빛의 양을 감소하는 정도가 서로 다른 복수로 마련되며,
    상기 필터구동부는, 상기 복수의 역광보정필터 중 적어도 하나를 상기 필터링위치가 되도록 이동 구동하고,
    상기 제어부는,
    상기 역광세기감지부로부터 감지되는 역광의 세기에 따라 상기 적어도 하나의 상기 역광보정필터가 상기 필터링위치가 되도록 상기 필터구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 영상감시시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라로부터 촬영된 영상을 분석하는 영상분석부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    영상의 정상선명도를 저장하며, 상기 영상분석부로부터 상기 촬영된 영상의 선명도가 상기 정상선명도 미만인 것으로 판단되는 경우, 상기 렌즈로 역광이 유입된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상감시시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라로부터 촬영된 영상 중 역광이 유입된 것으로 판단되는 영상프레임을 삭제하는 것을 특징으로 하는 영상감시시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 역광이 유입된 것으로 판단된 영상프레임에 인접한 영상프레임에 기초하여 보정영상프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상감시시스템.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 역광감지예상부를 회전 구동하며, 상기 역광감지예상부로부터 역광유입의 예상이 감지되면 상기 렌즈로의 역광유입 시점에 대응하여 상기 역광보정필터가 필터링위치가 되도록 상기 필터구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 영상감시시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라를 회전 구동하는 카메라구동부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 카메라가 회전되는 경우 상기 카메라의 회전방향, 회전속도 및 상기 역광감지예상부의 역광유입의 예상 감지에 따라 상기 렌즈로의 역광유입 시점을 산출하는 것을 특징으로 하는 영상감시시스템.
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