KR102467583B1 - 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템 - Google Patents

Abstract

실시예는 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템에 관한 것이다.
구체적으로, 이러한 영상감시시스템은 미리 지정된 대상의 영상을 촬영하는 카메라; 및
상기 카메라를 통해 촬영된 결과를 기반으로 화재발생 여부를 판별하는 정보처리장치; 를 포함하고 있다.
그리고, 상기 카메라는,
a) 필터교환 구동부(A)와 투명부(B), 적외선 차단 필터부(C)를 순서대로 형성한 제 1 필터교환부와 투명부(B)와 적외선 투과부(D), 필터교환 구동부(A)를 순서대로 형성한 제 2 필터교환부를 구비하고 있으며, 상기 제 1 필터교환부와 상기 제 2 필터교환부는 상하방향으로 각 투명부(B)를 상대측의 투명부(B)와 적외선 투과부(D) 또는, 적외선 차단 필터부(C)에 모두 부분적으로 겹쳐서 설치해서,
b) 주간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 적외선 차단 필터부(C), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 컬러영상이 구현되고,
c) 야간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현되며,
d) 화재 분석 모드인 경우에는, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 적외선 투과부(D)로 필터교환되어 고온분석용 영상이 구현되어서,
상기 정보처리장치가,
a‘) 상기 b)와 c)에서 미리 설정된 제 1 광량에 해당하는 광이 입사된 경우, 상기 d)로 필터를 교환 지시하고,
b') 상기 a')에 의해 입사된 적외선 영역 광이 미리 설정된 광량에 해당하는 경우, 화재로 판별하는 것; 을 특징으로 한다.
따라서, 이를 통해 화재 발생과 비슷한 상황이 발생하면 1차로 영상 분석을 통해 판단을 하고, 2차 필터 교환을 통해 화재 여부를 정확히 판단하여 화재 경보를 발하는 시스템을 제공한다.
따라서, 이를 통해 화재시 초기 진단을 통해 화재 조기 경보 및 화재의 발화 지점, 화재의 진행 방향 등을 판단하는 등 화재의 원인 등을 분석하는 데에도 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템{System for monitoring image employoing sensing fire with filter}

본 명세서에 개시된 내용은 화재감지 영상감시시스템 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라를 통해 촬영된 화재감지 영상을 이용해서 화재여부를 판별하는 시스템에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로, 조선 산업, 해양플랜트 및 석유화학플랜트에서 발생할 수 있는 화재에 대한 큰 피해를 예방하기 위하여, 화재 발생 여부를 감지하는 화재감지기가 설치된다.

화재감지기로는 화재에 의한 연기를 검지하는 연기 감지기, 화재에 의한 열(온도)을 검지하는 열 감지기가 사용되고 있고, 이와 같은 감지기에 CO 등의 가스 농도를 감지하는 가스센서를 적용하는 복합형 감지기도 사용되고 있다.

그러나, 종래의 화재감지기는 이미 크게 확산된 화염과 이로 인한 연기가 심하게 발생할 때 경보를 울리는 방식인데, 이는 이미 화재가 어느 정도 확산되면서 연기 흡입으로 인한 인명피해, 그리고 화염에 의한 건물의 붕괴 현상을 효과적으로 방지하지 못하는 문제점을 가지고 있다.

이에, 조선산업에서는 LNG 연료 수요 증가에 따른 LNG 벙커링 안전성 확보를 위한 기자재 개발이 시급하고, 해양플랜트 및 석유화학플랜트에서는 폭발위험구역으로써 방폭 인증을 받은 영상감시 시스템 사용이 요구되고 있다. 즉, LNG 벙커링 인프라 구축 및 폭발성 가스를 취급하는 산업현장에서의 안전성 확보는 매우 중요한 문제이나, 현재까지 안전성 확보를 위한 기술 개발이 미미한 수준이기 때문에 방폭형 영상감시 시스템의 개발이 시급한 실정이다.

또한, 종래에는 가스와 화염을 동시에 감지하는 모니터링 시스템으로, 연기 감지기(smoke detector), 열화상 카메라(thermal camera), CCTV, IR 가스 감지기(IR gas detector) 모두를 포함하는 시스템이어서 많은 센서를 필요로 하는 문제가 있었다.

이러한 배경의 선행기술문헌은 아래의 특허문헌이 있다.

(특허문헌 0001) KR10-1869442 B1

참고적으로, 상기 특허문헌 1은 카메라 감시 시스템과 영상처리 기술에 의한 자동 연기 감지 알고리즘을 이용하여 화재를 감시하는 시스템에 관한 기술이다.

개시된 내용은, 화재 발생과 비슷한 상황이 발생하면 1차로 영상 분석을 통해 판단을 하고, 2차 필터 교환을 통해 화재 여부를 정확히 판단하여 화재 경보를 발하는 시스템을 제공할 수 있도록 하는 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템을 제공하고자 한다.

실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템은,

미리 지정된 대상의 영상을 촬영하는 카메라; 및

상기 카메라를 통해 촬영된 결과를 기반으로 화재발생 여부를 판별하는 정보처리장치; 를 포함하고 있다.

그리고, 상기 카메라는,

a) 필터교환 구동부(A)와 투명부(B), 적외선 차단 필터부(C)를 순서대로 형성한 제 1 필터교환부와 투명부(B)와 적외선 투과부(D), 필터교환 구동부(A)를 순서대로 형성한 제 2 필터교환부를 구비하고 있으며, 상기 제 1 필터교환부와 상기 제 2 필터교환부는 상하방향으로 각 투명부(B)를 상대측의 투명부(B)와 적외선 투과부(D) 또는, 적외선 차단 필터부(C)에 모두 부분적으로 겹쳐서 설치해서,

b) 주간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 적외선 차단 필터부(C), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 컬러영상이 구현되고,

c) 야간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현되며,

d) 화재 분석 모드인 경우에는, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 적외선 투과부(D)로 필터교환되어 고온분석용 영상이 구현되어서,

상기 정보처리장치가,

a‘) 상기 b)와 c)에서 미리 설정된 제 1 광량에 해당하는 광이 입사된 경우, 상기 d)로 필터를 교환 지시하고,

b') 상기 a')에 의해 입사된 적외선 영역 광이 미리 설정된 광량에 해당하는 경우, 화재로 판별하는 것; 을 특징으로 한다.

실시예들에 의하면, 화재 발생과 비슷한 상황이 발생하면 1차로 영상 분석을 통해 판단을 하고, 2차 필터 교환을 통해 화재 여부를 정확히 판단하여 화재 경보를 발하는 시스템을 제공한다.

따라서, 이를 통해 화재시 초기 진단을 통해 화재 조기 경보 및 화재의 발화 지점, 화재의 진행 방향 등을 판단하는 등 화재의 원인 등을 분석하는 데에도 매우 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 일실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면
도 2와 도 3은 일실시예에 따른 화재감지 영상감시시스템을 설명하기 위한 도면
도 4는 도 3의 일실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트

도 1은 일실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템은 화재 발생과 비슷한 상황이 발생하면 1차로 영상 분석을 통해 판단을 하고, 2차 필터 교환을 통해 화재 여부를 정확히 판단하여 화재 경보를 발하는 시스템이다(구체적인 동작은 아래의 도 2와 도 3을 참조해 설명함).

예를 들어, 상기 화재감지 영상감시시스템은 은행, 관공서, 호텔, 공장, 주차장, 공원 등의 감시 지역에 설치된 카메라(20)로부터 통신망을 통해 영상 데이터를 수신하여 저장 및 출력함으로써, 원격지에서 관리자가 현장 상황을 확인할 수 있도록 하는 일종의 관제 시스템이다. 이러한 화재 감시 시스템(30)은 보안업체, 경찰 상황실, 소방방재청 상황실 등에 설치될 수 있다.

여기서 카메라(20)는 하나의 감시 지역에 여러대 설치(예컨대 빌딩에서 층마다 설치)될 수 있고, 또한 하나의 화재 감시 시스템(30)은 여러 감시 지역에 설치된 다수의 카메라(20)로부터 영상 데이터를 전송받아 감시가 이루어지도록 할 수 있다. 하지만 설명의 편의를 위해 도1에서는 하나의 감시 지역에 설치되어 특정 감시 영역을 촬영하는 한 대의 카메라(20)를 도시하고 설명하도록 한다.

감시 지역에 설치된 카메라(20)는 특정 감시 영역을 촬영하여 영상 데이터를 획득하고, 획득한 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하며, 압축 과정을 거쳐 통신망을 통해 화재 감시 시스템(30)으로 지속적으로 전송한다.

화재 감시 시스템(30)은 카메라(20)로부터 압축된 영상 데이터를 수신하고, 이를 처리하여 저장매체(39)에 저장하거나 디스플레이부(38)로 출력함으로써 관리자가 확인할 수 있도록 한다.

여기서 카메라(20)가 촬영하는 감시 영역에는 다수의 기준 장치(10)가 설치되어 있다. 기준 장치(10)란 화재가 발생하였을 시 물리/화학적인 변화를 일으켜 색상 또는 위치가 변하게 되어 영상 분석이 가능하도록 의도적으로 설치된 장치를 말한다.

부가적으로, 이러한 화재 감시 시스템 즉, 화재 감시용 정보처리장치의 일반적인 면을 설명하면 아래와 같다.

여기서 카메라(20)는 해당 감시 영역을 촬영하여 영상 데이터를 획득하고, 이를 디지털 변환하고 해상도를 조절하여 압축한다. 영상 데이터의 압축은 웨이브렛(Wavelet), JPEG(Joint Photographic coding experts group), MPEG(moving picture experts group, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21...), H264, 프렉탈(fractal) 등의 방식일 수 있으며, 352×240, 720×240, 720×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024 중 어느 하나의 해상도로 영상 데이터를 압축하고 30, 15, 10, 5 fps의 프레임 레이트로 영상 데이터를 압축할 수 있다.

디코딩부(32)는 이렇게 카메라(20)에서 압축하여 전송한 영상 데이터를 영상 데이터 수신부(31)에서 수신하면, 압축을 해제하여 디지털 영상 데이터로 변환한다. 이러한 디코딩부(32)는 카메라(20)에서 전송을 위해 압축한 압축 방식에 대응하여 압축을 해제한다.

D/A변환부(33)(Digital to Analog converter)는 디코딩부(32)에서 압축 해제된 디지털 영상 데이터를 화면 출력이 가능한 아날로그 영상 데이터로 변환한다.

저장부(34)는 영상 데이터 수신부(31)에서 수신된 영상 데이터를 저장매체(39)에 저장하기 위해 마련된다. 저장부(34)는 영상 데이터 수신부(31)를 통해 수신된 압축된 형태의 영상 데이터를 저장매체(39)에 저장하는 것이 바람직하며, 영상 데이터를 전송한 카메라(20)의 고유 ID와 매칭하여 저장함으로써, 향후 어느 카메라(20)를 통해 수신된 영상 데이터인지 확인할 수 있도록 한다.

이러한 저장매체(39)는 데이터를 저장하는 하드 디스크 등의 통상의 저장 장치일 수 있다. 또는 저장매체(39)는 카메라(20)로부터 수신된 영상 데이터를 저장하는 영상 데이터 D/B를 운용하는 데이터베이스 관리 시스템(DataBase Management System : DBMS)을 구비하거나, DBMS가 구비된 데이터 서버와 상호 연동될 수 있다.

화면 출력부(35)는 D/A변환부(33)에서 변환된 아날로그 영상 데이터를 디스플레이부(38)(또는 관리자 단말(40)의 모니터)를 통해 출력하도록 처리한다. 여기서 화재 감시 시스템(30)은 여러 대의 카메라(20)로부터 영상 데이터를 수신할 수도 있는데, 이를 위해 화면 출력부(35)는 디스플레이부(38)에 출력될 화면의 배치나 크기를 제어하여 출력 처리한다. 예컨대 16개의 카메라(20)로부터 영상 데이터를 수신하였을 경우 화면 출력부(35)는 16개의 화면의 분할과 출력 위치 및 크기를 결정하여 디스플레이부(38)를 통해 16개의 영상 데이터가 출력되도록 한다.

한편, 화면 출력부(35)를 통해 디스플레이부(38)에서 출력되는 화면에는 카메라(20)에서 획득한 감시 영역의 영상 뿐만 아니라, 영상을 획득한 위치를 나타내는 텍스트 문자열이나 카메라(20)의 고유 ID를 더 포함할 수도 있고, 특정 상황이 발생하였음을 알리는 경고 메시지를 더 포함할 수도 있다.

또, 화면 출력부(35) 카메라(20)가 설치된 위치를 매트릭스와 맵을 이용하여 디스플레이부(38)의 일정 영역 또는 별도의 디스플레이 수단을 통해 출력할 수도 있다. 더불어 화재가 발생하였을 경우에는 매트릭스와 맵을 이용하여 출력된 해당 카메라(20)의 위치에 표시된 아이콘 등을 점멸시켜 상황 발생 위치를 관리자에게 알릴 수도 있다.

여기서 디스플레이부(38)는 개별적인 디스플레이 수단이거나, 다수의 소형 모니터가 적재되어 대형 상황판을 이루는 수단일 수 있으며, 실시하기에 따라 관리자 단말(40)과 연계된 모니터일 수도 있다.

화재 판단부(36)는 D/A변환부(33)에서 변환된 아날로그 영상 데이터를 분석하여 화재 발생 여부를 판단한다. 즉 화재가 발생하여 기준 장치(10)에 변화가 발생하는지 확인함으로써 화재 발생 여부를 판단하는 것이다.

도 2와 도 3은 일실시예에 따른 화재감지 영상감시시스템을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 2는 일실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 그리고, 도 3은 일실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템에 적용된 필터 기능을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예의 화재감지 영상감시시스템은 예를 들어 미리 지정된 대상의 영상을 촬영하는 카메라(100)와, 상기 카메라(100)를 통해 촬영된 결과를 기반으로 화재발생 여부를 판별하는 정보처리장치(200)를 포함한다.

여기에서, 상기 카메라(100)는 구체적인 예로서 렌즈부(101)와, 1차 영상 분석부(102), 필터교환부(103), 제1 전송부(104), 제1수신부(105)를 포함한다.

그리고, 상기 정보처리장치(200)는 제2 수신부(201)와, 2차 영상 분석부(202), 제2 전송부(203), 경보 발생부(204)를 포함한다.

이러한 상태에서, 일실시예에 따른 필터 기능이 수행된다(도 3 참조)

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 필터 기능은 먼저 제 1 필터교환부와 제 2 필터교환부를 겹쳐서 설치한다.

즉, 필터교환 구동부(A)와 투명부(B), 적외선 차단 필터부(C)를 순서대로 형성한 제 1 필터교환부와 투명부(B)와 적외선 투과부(D), 필터교환 구동부(A)를 순서대로 형성한 제 2 필터교환부를 구비하고 있으며, 상기 제 1 필터교환부와 상기 제 2 필터교환부는 상하방향으로 각 투명부(B)를 상대측의 투명부(B)와 적외선 투과부(D) 또는, 적외선 차단 필터부(C)에 모두 부분적으로 겹쳐서 설치한다.

이러한 상태에서, 평소의 주간 감시카메라로 활용 및 화재감시를 할 경우에는 제 1 필터교환부를 C, 제 2 필터교환부를 B로 한다. 그래서, 이를 통해 주간 감시 모드로 적외선을 차단하고 가시광선을 수신하여 컬러 영상을 구현한다(주간 감시 모드 : 가시광선 투과(파장 : 약 400nm ~ 720nm)).

그리고, 이와 달리 평소의 야간 감시카메라로 활용 및 화재감시를 할 경우에는 제 1 필터교환부를 B, 제 2 필터교환부를 B로 한다. 그래서, 이를 통해 야간 감시 모드로 적외선과 가시광선을 수신하여 흑백 영상을 구현한다(야간 감시 모드 : 가시광선 + 근적외선 투과(파장 : 약 400nm ~ 1.2μm)).

그리고 나서, 이러한 두 경우에서 강한 빛이 들어오면, 1차 영상분석부(103)에서 제 1 필터교환부를 B, 제 2 필터교환부를 D로 필터 교환하고, 이 경우의 영상과 데이터를 정보처리장치(200)로 전송한다. 그래서, 이에 따라 화재 분석 모드로 가시광선을 차단하고 적외선을 수신하여 고온 영역을 분석할 수 있는 영상을 정보처리장치(200)로 전송한다(화재 분석 모드 : 적외선 투과(파장 : 액 0.72μm ~ 1.2 μm)).

그러면, 정보처리장치(200)는 제2 수신부(203)를 통해 2차 영상분석부(202)에서 화재 여부를 분석한다. 구체적으로는, 상기 정보처리장치(200)는 이러한 영상 즉, 가시광선을 차단하고 적외선을 수신하여 수집된 영상은 가시광선 영역의 빛을 차단하고 고온영역의 빛만 투과되므로 투과된 적외선 영역 빛의 일정량 이상이면 화재로 판단한다.

그래서, 상기 판단 결과, 화재가 발생된 경우 상기 경보발생부(204)로 해당 사실을 전송하여 화재 경보하고, 또한 제2 전송부(203)와 제1 수신부(105)를 통하여 현 필터 상태를 유지한다.

반면, 상기 판단 결과 화재가 발생되지 않은 경우에는, 제2 전송부(203)와 제1 수신부(105)를 통하여 필터를 주간 감시 모드 또는 야간 감시 모드 상태로 교환 지시한다.

도 4는 도 3의 일실시예에 따른 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트이다(도 2와 도 3 참조).

도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예의 화재감지 영상감시시스템은 먼저 기존과 같이 기본적으로 미리 지정된 대상의 영상을 촬영하는 카메라 및, 상기 카메라를 통해 촬영된 결과를 기반으로 화재발생 여부를 판별하는 정보처리장치를 포함하는 것을 전제로 한다.

이러한 상태에서, 일실시에에 따라 상기 영상감시시스템은 상기 카메라가 아래의 구성을 구비한다.

즉, 상기 카메라는,

a) 필터교환 구동부(A)와 투명부(B), 적외선 차단 필터부(C)를 순서대로 형성한 제 1 필터교환부와 투명부(B)와 적외선 투과부(D), 필터교환 구동부(A)를 순서대로 형성한 제 2 필터교환부를 구비하고 있으며, 상기 제 1 필터교환부와 상기 제 2 필터교환부는 상하방향으로 각 투명부(B)를 상대측의 투명부(B)와 적외선 투과부(D) 또는, 적외선 차단 필터부(C)에 모두 부분적으로 겹쳐서 설치한다(도 3 참조).

b) 이러한 상태에서 화재모드가 주간 감시 모드인 경우(S401), 상기 제 1 필터교환부는 적외선 차단 필터부(C), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 컬러영상이 구현된다(S402).

c) 그리고, 야간 감시 모드인 경우에는(S401), 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현된다(S403).

그리고 나서, 상기 정보처리장치는 상기 b)와 c)에서 미리 설정된 제 1 광량에 해당하는 광이 입사된 경우, 즉 일정량 이상의 밝은 빛이 들어오면 상기 d)로 필터를 교환 지시한다.

그러면, 상기 카메라는 이렇게 하여 화재 분석 모드가 된 경우에는(S401), 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 적외선 투과부(D)로 필터교환되어 고온분석용 영상이 구현된다(S404).

그래서, 상기 정보처리장치는 이러한 구현에 의해 입사된 적외선 영역 광이 미리 설정된 광량에 해당하는 경우, 즉 적외선 영역 빛이 일정량 이상이면 화재로 판별한다(S405). 이러한 경우, 상기 화재 판별은 투과된 적외선 영역의 빛을 단위별로 분해하여 미리 지정된 양과 비교하여 화재 영역에 대한 판단이 이루어진다.

따라서, 이를 통해 일실시예는 화재 발생과 비슷한 상황이 발생하면 1차로 영상 분석을 통해 판단을 하고, 2차 필터 교환을 통해 화재 여부를 정확히 판단하여 화재 경보를 발하는 시스템을 제공한다.

그래서, 이에 따라 화재시 초기 진단을 통해 화재 조기 경보 및 화재의 발화 지점, 화재의 진행 방향 등을 판단하는 등 화재의 원인 등을 분석하는 데에도 매우 뛰어난 효과가 있다.

이상과 같이, 일실시예는 화재감시에 사용되는 카메라에 대해서 전술한 바대로 필터교환 구동부(A)와 투명부(B), 적외선 차단 필터부(C)를 순서대로 형성한 제 1 필터교환부와 투명부(B)와 적외선 투과부(D), 필터교환 구동부(A)를 순서대로 형성한 제 2 필터교환부를 구비하고 있다. 그리고, 또한 이러한 경우 상기 제 1 필터교환부와 상기 제 2 필터교환부는 상하방향으로 각 투명부(B)를 상대측의 투명부(B)와 적외선 투과부(D) 또는, 적외선 차단 필터부(C)에 모두 부분적으로 겹쳐서 설치한다.

그래서, 일실시예는 주간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 a) 적외선 차단 필터부(C), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 컬러영상이 구현된다.

그리고, b) 야간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현된다.

또한, 특히 c) 화재 분석 모드인 경우에는 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 적외선 투과부(D)로 필터교환되어 고온분석용 영상이 구현된다.

이러한 경우, 상기 정보처리장치는 a‘) 상기 a)와 b)에서 미리 설정된 제 1 광량에 해당하는 광이 입사된 경우, 상기 c)로 필터를 교환 지시한다.

그리고, b') 상기 a')에 의해 입사된 적외선 영역 광이 미리 설정된 광량에 해당하는 경우, 화재로 판별한다.

따라서, 이를 통해 일실시예는 화재 발생과 비슷한 상황이 발생하면 1차로 영상 분석을 통해 판단을 하고, 2차 필터 교환을 통해 화재 여부를 정확히 판단하여 화재 경보를 발하는 시스템을 제공한다.

그래서, 이에 따라 화재시 초기 진단을 통해 화재 조기 경보 및 화재의 발화 지점, 화재의 진행 방향 등을 판단하는 등 화재의 원인 등을 분석하는 데에도 매우 뛰어난 효과가 있다.

추가적으로, 실시예에 따른 필터 기능은 전술한 필터교환부에 의해서 악천후 모드를 수행하기도 한다.

구체적으로는, 아래의 동작을 수행한다.

먼저, 상기 정보처리장치는 상기 b)에서 즉, 주간 감시 모드에서 미리 설정된 제 2 광량보다 낮은 광이 입사된 경우, 상기 c)로 즉, 야간 감시 모드로 필터를 교환 지시한다.

그러면, 상기 카메라는 이러한 지시에 따른 제 1 악천후 모드인 경우에, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현된다.

따라서, 이러한 흑백영상을 통해 악천후 모드를 수행한다.

이러한 경우, 상기 흑백영상은 악천후인 비, 눈, 해무, 우박 등에 대해서 적외선 파장이 통과되기 때문에 비, 눈, 해무, 우박 등에 대한 영향을 전혀 받지 않아서 식별력 있는 영상을 획득한다.

이와 관련하여, 실시예에 따른 필터 기능은 전술한 바와는 다른 형태를 가진다.

구체적인 구성은 아래와 같다.

먼저 상기 정보처리장치는 상기 b)에서 즉, 주간 감시 모드에서 현재 컬러영상의 선명도값과 채도값을 현재 컬러영상의 마지막 이전 컬러영상의 선명도값과 채도값과 비교하여, 상기 비교 결과 낮아진 경우에 상기 c)로 즉, 야간 감시 모드로 필터를 교환 지시한다.

그러면, 상기 카메라는 상기 지시에 따른 제 2 악천후 모드인 경우에, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현된다.

한편, 이러한 실시예의 필터 기능과 관련하여 실시예는 상기 제 1 필터교환부와 제 2 필터교환부가 상기 카메라의 렌즈부 앞단 또는 후단에 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 부가적으로 상기 실시예들은 필터를 스위칭한 후, 화재를 감지하는데 이때 화재발생시 위험도가 더 높은 터널 등에서 화재발생을 원활히 효과적으로 감지하며, 화재발생의 오검출 빈도도 한층 더 줄일 수 있도록 한다.

이러한 동작은 예를 들어 아래와 같이 이루어진다.

즉, 상기 동작은 먼저 필터를 스위칭한 후, 카메라로부터 출력되는 영상신호를 입력받아 일정시간 간격으로 영상 프레임을 획득하고 윈도우 마스크를 사용하여 영상을 서브 샘플링하거나, 잡음제거를 위한 필터링을 수행한다.

다음, 이러한 적외선 영상에서 높은 열이 발생하는 영역을 안정적으로 검출하기 위하여 임계치를 적용한다. 이때, 상기 임계치는 적외선 영역의 빛을 단위별로 분해하여 각각에 대해 미리 설정한 것이다.

그리고, 상기 임계치를 적용하여 각 단위별로 분해된 빛별로 동일 화소에서 지속적으로 높은 명도값을 갖는 화소를 검출하며, 검출된 이진 화소의 연결성을 이용하여 높은 명도값을 갖는 영역을 검출한다. 또한, 현재 프레임에서 높은 명도값을 갖는 영역으로 검출된 영역으로부터 영역의 면적을 나타내는 화소수, 중심위치, 영역의 명도평균 및 표준편차, 모멘트 영역을 포함하는 사각형 정보의 특징을 계산한다.

이러한 경우, 적외선 영상에서 높은 온도를 갖는 화소를 검출하기 위한 임계치(Th1)는 예를 들어 적외선 영상의 명도 히스토그램을 통하여 구한다.

예를 들어, 명도 값이 256 단계인 적외선 영상에서 120에서 190 사이의 값으로 설정한다.

그리고, 잡음 등에 의해 검출된 작은 크기의 영역을 필터링하기 위한 임계치(Th2)는 서브샘플링 크기와 카메라가 설치된 곳으로부터의 거리에 영향을 받는다.

이때, 카메라부터의 거리는 2차원 영상에서 터널의 출구위치를 설정하여, 임의의 영역까지의 2차원 상에서의 거리를 구해서 이 거리가 적은 값을 가지면 가질수록 카메라로부터 멀리 떨어진 것으로 판단한다.

그리고, 2차원 영상영역 내에서의 거리의 최소값 0과 최대값을 120에서 190사이의 선형 보간하여 카메라로부터의 거리에 반비례하도록 임계치 즉, 높은 온도를 갖는 화소를 검출하기 위한 임계치는 각 영역의 위치에 따라 다른 값으로 설정한다.

반면, 카메라로부터 거리가 멀면 멀수록 물체가 작게 보이므로 잡음 등에 의해 검출된 작은 크기의 영역을 필터링하기 위한 임계치는 카메라로부터 거리가 먼 경우 작은 값으로 설정하고, 가까운 경우는 약간 큰 값을 설정한다.

그래서, 이에 따라 현재 프레임으로부터 검출한 각각의 영역에 대해 최근 프레임으로부터 검출된 영역과의 크기 변화를 비교하여 지속적으로 크기가 변화하면 화재로 판단하고, 변화하지 않으면 화재가 아닌 것으로 판단한다.

따라서, 이를 통해 상기 실시예들은 적외선 영상에서 여러 프레임에 걸쳐 지속적으로 고온영역이면서 화염으로 인해 크기 또는 모양의 변화가 있는 영역을 각 단위별로 분해된 적외선 영역의 빛별로 화재에 의한 화염으로 검출한다. 따라서, 상기 실시예들은 화재발생시 위험도가 더 높은 터널 등에 설치된 적외선 카메라로 터널 등에서 화재발생을 원활히 효과적으로 감지하며, 화재발생의 오검출 빈도도 한층 더 줄인다.

참고적으로, 상기 실시예들은 아래의 수학식 1, 2, 3, 4, 5를 이용하여 임계치에 의한 이진 영상을 구하고, 누적 영상을 계산하여 지속적으로 동일 영역에서 높은 명도 값을 갖는 영역을 검출한다.

상기 수학식 1은

이다,

여기에서, I(x, y, t)는 시간 t의 영상 프레임이고, Th1은 적외선 영상에서 높은 온도를 갖는 화소를 검출하기 위한 임계치이고, BI(x, y, t)는 적외선 영상에서 임계치 Th1 보다 높은 명도 값을 가지는 화소의 이진 영상이다.

그리고, 수학식 2는

이다,

여기에서, QueueBI는 최근의 maxQ1 개의 이진 영상을 선입선출(First-In First-Out) 방식으로 저장하여 된 것이고, mod는 나머지 연산자이다.

또한, 수학식 3은

이다.

여기에서, SI(x, y, t)는 QueueBI에서 합계를 구하고, 임계치를 적용하여 지속적으로 겹치는 영역에서 높은 온도를 갖는 영역이다.

그리고, 수학식 4는

이다.

또한, 수학식 5는

이다.

한편, 상기 화재발생은,

아래의 수학식 6, 7, 8을 이용하여 지속적으로 높은 명도 값을 갖는 영역에서 특징을 추출하고, 영역의 모양 및 크기가 화염의 움직임에 의해 변동하는 영역을 찾아 터널에 설치된 적외선 카메라로부터 획득한 적외선 영상에서 화염 발생 영역을 판단한다.

상기 수학식 6은

이다.

여기에서, htBlob(i, t)는 시간 t에 지속적으로 높은 온도를 갖는 영역으로 검출된 특징이다.

그리고, 수학식 7은

이다.

또한, 수학식 8은

이다.

100 : 카메라
200 : 정보처리장치

Claims (4)

1. 미리 지정된 대상의 영상을 촬영하는 카메라; 및
   상기 카메라를 통해 촬영된 결과를 기반으로 화재발생 여부를 판별하는 정보처리장치; 를 포함하고 있으며,
   상기 카메라는,
   a) 필터교환 구동부(A)와 투명부(B), 적외선 차단 필터부(C)를 순서대로 형성한 제 1 필터교환부와 투명부(B)와 적외선 투과부(D), 필터교환 구동부(A)를 순서대로 형성한 제 2 필터교환부를 구비하고 있으며, 상기 제 1 필터교환부와 상기 제 2 필터교환부는 상하방향으로 각 투명부(B)를 상대측의 투명부(B)와 적외선 투과부(D) 또는, 적외선 차단 필터부(C)에 모두 부분적으로 겹쳐서 설치해서,
   b) 주간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 적외선 차단 필터부(C), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 컬러영상이 구현되고,
   c) 야간 감시 모드인 경우, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현되며,
   d) 화재 분석 모드인 경우에는, 1차로 화재 발생과 유사한 상황이 발생한 경우에, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 적외선 투과부(D)로 필터교환되어 고온분석용 영상이 구현되어서, 영상 분석을 통해 판단하고,
   상기 정보처리장치가,
   a‘) 상기 b)와 c)에서 미리 설정된 제 1 광량에 해당하는 광이 입사된 경우, 2차로 필터 교환을 통해 화재 여부를 판별하기 위해서 상기 d)로 필터를 교환 지시하고,
   b') 상기 a')에 의해 입사된 적외선 영역 광이 미리 설정된 광량에 해당하는 경우, 화재로 판별하며,
   c') 상기 화재를 판별할 경우에 위험도가 더 높은 터널을 포함한 장소에서는, 추가적으로 아래의 동작을 수행하고,
   - 아래 -
   1) 먼저 카메라로부터 출력되는 영상신호를 입력받아 일정시간 간격으로 영상 프레임을 획득하고 윈도우 마스크를 사용하여 영상을 서브 샘플링하거나, 잡음제거를 위한 필터링을 수행하고,
   2) 적외선 영상에서 높은 열이 발생하는 영역을 임계치를 사용하여 검출하고, 이때, 상기 임계치는 적외선 영역의 빛을 단위별로 분해하여 각각에 대해 미리 설정한 것이며,
   3) 상기 임계치를 적용하여 각 단위별로 분해된 빛별로 동일 화소에서 지속적으로 높은 명도값을 갖는 화소를 검출하며, 검출된 이진 화소의 연결성을 이용하여 높은 명도값을 갖는 영역을 검출하고,
   또한, 현재 프레임에서 높은 명도값을 갖는 영역으로 검출된 영역으로부터 영역의 면적을 나타내는 화소수와 중심위치, 영역의 명도평균 및 표준편차, 모멘트 영역을 포함하는 사각형 정보의 특징을 계산하며,
   상기 임계치는,
   카메라부터의 거리는 2차원 영상에서 터널을 포함한 해당 장소의 출구위치를 설정하여, 카메라로부터 해당하는 영역까지의 2차원 상에서의 거리에 반비례하도록 설정하여,
   4) 현재 프레임으로부터 검출한 각각의 영역에 대해 최근 프레임으로부터 검출된 영역과의 크기 변화를 비교하여 지속적으로 크기가 변화한 경우에 화재로 판단하고, 변화하지 않으면 화재가 아닌 것으로 판단하는 것; 을 특징으로 하는 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 정보처리장치는,
   c') 상기 b)에서 미리 설정된 제 2 광량보다 낮은 광이 입사된 경우, 상기 c)로 필터를 교환 지시하고,
   상기 카메라는,
   e) 상기 지시에 따른 제 1 악천후 모드인 경우에, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현되는 것; 을 특징으로 하는 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 정보처리장치는
   c'') 상기 b)에서 현재 컬러영상의 선명도값과 채도값을 현재 컬러영상의 마지막 이전 컬러영상의 선명도값과 채도값과 비교하여, 상기 비교 결과 낮아진 경우에 상기 c)로 필터를 교환 지시하고,
   상기 카메라는,
   e‘) 상기 지시에 따른 제 2 악천후 모드인 경우에, 상기 제 1 필터교환부는 투명부(B), 상기 제 2 필터교환부는 투명부(B)로 필터교환되어 흑백영상이 구현되는 것; 을 특징으로 하는 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 필터교환부와 제 2 필터교환부는,
   상기 카메라의 렌즈부 앞단 또는 후단에 구성된 것; 을 특징으로 하는 필터를 구비한 화재감지 영상감시시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images