KR102552183B1 - 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템 및 방법 - Google Patents

다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고해상도의 CCTV(Closed Circuit Television)로 인식한 얼굴에서 출입 의사가 있는 인증자에게만 출입문을 개방하고, 공동 현관문과 보행자간의 거리를 계산하여 미확인자와 동시 출입이 가능하지 않은 거리에서는 출입의사가 있는 인증자의 출입을 승인하여 미확인자와 동시 출입하지 않을 수 있도록 하지만, 미확인자와 동시 출입이 가능한 거리에서는 미확인자에 대한 출입을 승인받도록 하여 미확인 자와 인증자가 동시 출입하지 않도록 하고, 인증자와 동시 진입이 가능한 거리 안에 얼굴이 인식되지 않은 외부인이 있을 경우 해당 인증 보행자에게 알려 미외부인과의 동시 출입을 방지하며, 외부인과 동시 출입 의사가 있는 경우에만 출입문이 개방되도록 하여 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템 및 방법에 관한 것이다. 출입인증 서버로, 공동 현관문 상황을 실시간 모니터링하고, 보행자에 대한 출입 인증을 수행하는 보안상황 서버(10); 공동 현관문 주변 보행자의 위치를 계산하고, 보행자에 대하여 상기 보안상황 서버(10)로부터 인증을 받은 인증자, 촬영된 영상에 대한 형상 판단으로 공동 현관문을 통과하려는 출입의사자, 인증을 받지 못한 미인증자 및 촬영된 영상에 대한 형상 판단으로 출입의사가 없는자로 구분하고, 인증을 받지 못한 미인증자 및 출입의사가 없는자는 미확인자로 구분하되, 공동 현관문을 통과하려는 자중 미확인자에 대한 다자간 출입 통제가 가능하도록 인증자가 미확인자와 다자간 동시 출입을 선택할 수 있도록 하여 공동 현관문을 개폐하는 공동현관문 출입통제장치(20); 상기 공동 현관문 주변 보행자의 출입인증을 수행하는 단말기로 상기 미확인자와 인증자의 동시 출입 표현 수단으로 가속센서 모듈을 사용하는 제1휴대용 단말기(30) 및 상기 공동 현관문 주변 보행자의 출입인증을 수행하는 단말기로 상기 미확인 자와 인증자의 동시 출입 표현 수단으로 NFC(Near Field Communication) 모듈을 사용하는 제2휴대용 단말기(40);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템을 제공한다.

Description

다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템 및 방법{Non-face-to-face common front door automatic access opening and closing system and method for multi-party access control}
본 발명은 다자간 출입 통제가 가능한 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CCTV(Closed Circuit Television)로 인식한 얼굴에서 출입 의사가 있는 인증자에게만 출입문을 개방하고, 공동 현관문과 보행자간의 거리를 계산하여 미확인자와 동시 출입이 가능하지 않은 거리에서는 출입의사가 있는 인증자의 출입을 승인하여 미확인자와 동시 출입하지 않을 수 있도록 하지만, 미확인자와 동시 출입이 가능한 거리에서는 미확인자에 대한 출입을 승인받도록 하여 미확인 자와 인증자가 동시 출입하지 않도록 하고, 인증자와 동시 진입이 가능한 거리 안에 얼굴이 인식되지 않은 외부인이 있을 경우 해당 인증 보행자에게 알려 미외부인과의 동시 출입을 방지하며, 외부인과 동시 출입 의사가 있는 경우에만 출입문이 개방되도록 하여 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 공동현관문 자동 출입 시스템은 일정 범위 내에 인체감지 센서 감지로 공동현관문을 개폐하는 방식과 직접 손으로 번호 키 패드 입력 방식, RF 카드 또는 NFC가 내장된 단말기 등을 접촉으로 출입하는 방식이었다.
그러나 최근 팬데믹 현상으로 비대면, 비접촉등 제기된 사회적 이슈로 더욱더 비접촉출입이 필요성이 요구되는 상황으로 이에 무선 통신 블루투스의 BLE(Bluetooth Low Energy)와 비콘(Beacon)을 사용한 되고 있다.
자세하게는 이는 공동현관문에는 블루투스 모듈을 장착하며 주기적으로 공동 현관문 정보를 송출하며(Advertise), 즉 비콘(Beacon) 정보를 브로드캐스트(Broadcast)하며 블루투스가 내장된 단말기는 공동 현관문의 비콘(Beacon)정보를 수신(Scanner)받아 블루투스 RF 신호 세기(RSSI)의 미리 설정한 임계 값(Threshold Values) 이하이면 출입을 요청하는 비콘(Beacon)정보를 브로드캐스트(Broadcast)한다.
공동현관문은 수신된 비콘 정보를 읽어 출입이 가능한 사용자이고 인체감지 센서에 감지되면 공동 현관문을 개폐하고, 엘리베이터(Elevator) 호출과 거주자의 층이 자동으로 눌러진다.
또한 공동현관문과 너무 멀리 떨어진 곳에서 출입요청 시에는 외부인이 출입하는 경우와 너무 가까운 곳에서 출입 요청 시 인증 및 개폐 시간 동안 대기하여야 하는 불편함이 있어 이에 가장 적정한 거리는 현관문으로부터 대략 3m 떨어진 지점에 출입요청을 하는 것이 바람직하다.
통상적으로 공동현관문의 블루투스 RF 신호 세기(RSSI)값을 스캔받은 단말기는 RSSI값으로 공동현관문까지의 거리를 측정하나 이는 단말기 제조사별로 블루투스 버전과 비콘(Beacon)정보 송신이 주기가 상의하고 또한 단말기를 어디에 지니고 있는지(예; 손, 가방, 뒷주머니 등)에 따라서 블루투스 RF 신호 세기 값은 각각 다르며 또한 오차 범위가 커서 대게 10m이상의 거리에서 출입 요청을 한다.
이 때문에 입 주민 출입 요청 성공 시 외부인이 먼저 또는 동시에 출입하게 되고, 외부인에게 입 주민이 거주하고 있는 층의 정보가 노출되는 문제점이 발생할 수 있었다.
먼저 RF 신호 세기 값이 일관성이 없어서 발생하는 문제점을 해결한 방안으로 등록특허 제10-2005954호가 있다. 해당 특허는 건물 출입을 위한 사용자와 공동 현관문 간의 거리를 일관성 있게 보장하는 방안으로 제 2거리 < 제 3거리 < 제 1거리의 범위로 단계적 계산하며 대략적으로 사용자가 제2 거리범위 이내에 위치하면 휴대단말로 출입 키 값을 요청하여 수신하고, 공동현관문 RSSI 측정부는 휴대단말의 수신신호강도 RSSI_m과 미리 설정된 RSSI_f값 이상이면 출입 키 값의 수신을 허용하는 방식이다.
그러나 이 또한 RSSI 측정값 이용하여 거리 계산해야 하므로 다음과 같은 문제점을 여전히 가지고 있는데, 휴대단말기의 블루투스 수신신호 강도 RSSI는 단말기 제조사별로 블루투스 버전과 측정 시간 및 장소 또한 단말기를 어디에 소지했는지 즉 손에 들고 있었을 때, 휴대용 가방 속, 두꺼운 옷 주머니 속, 이동 중 단말기의 위치가 바뀜에 따라서 RSSI값이 변화기 때문에 미리 설정된 RSSI_f값을 사용자가 수시로 변경해야 문제점을 가지고 있다.
한편 등록특허 제10-2231990호는 레이더 센서의 전자파와 반사파의 조합으로 진행 방향을 파악하고 카메라의 촬영된 얼굴의 위치 형태가 얼굴 영상인지 뒷모습 영상인지에 따라서 진입인지 진출인지를 판독하고 움직임을 분석하여 사용자가 앞으로 걸어오는지 지나가는지를 판단하여 출입을 승인 방안이다.
이는 3D 공간상의 좌표(월드좌표 계)를 2D 좌표화(이미지 좌표계)된 왜곡된 이미지를 가지고 움직임 분석하므로 정면으로 이동하는 보행자는 잘 동작할 수 있으나 사선으로 이동하는 자 또는 공동현관문 측면에서 진입을 하려는 자는 출입 의사를 판독하기 어렵다는 문제가 있었다. 또한 얼굴의 형태로 진입인지, 진출인지를 판독은 사용자가 얼굴이 가려진 상황(예시: 물건을 얼굴 높이까지 들었을 때, 우산으로 얼굴을 가릴 시, 모자와 마스크를 동시 작용 시 등등)시 인식하지 못하는 문제점을 가지고 있다.
이와 같이 등록특허 제10-2005954호아 등록특허 제10-2231990호 모두 출입이 허가된 단말기 소유자와 외부인이 동시에 공동 현관문 진입 가능한 거리에 있을 경우 단말기 소유자의 의사와 관계없이 외부인도 진입이 가능하게 되는 보완상의 문제점을 가지고 있다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 10-2005954호(공동 현관문의 원격 개방 시스템) 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허 10-2231990호(휴대단말을 이용한 출입문 자동열림장치)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고해상도의 CCTV(Closed Circuit Television)로 인식한 얼굴에서 출입 의사가 있는 인증자에게만 출입문을 개방하고, 공동 현관문과 보행자간의 거리를 계산하여 미확인자와 동시 출입이 가능하지 않은 거리에서는 출입의사가 있는 인증자의 출입을 승인하여 미확인자와 동시 출입하지 않을 수 있도록 하지만, 미확인자와 동시 출입이 가능한 거리에서는 미확인자에 대한 출입을 승인받도록 하여 미확인 자와 인증자가 동시 출입하지 않도록 하고, 인증자와 동시 진입이 가능한 거리 안에 얼굴이 인식되지 않은 외부인이 있을 경우 해당 인증 보행자에게 알려 미외부인과의 동시 출입을 방지하며, 외부인과 동시 출입 의사가 있는 경우에만 출입문이 개방되도록 하여 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 출입인증 서버로, 공동 현관문 상황을 실시간 모니터링하고, 보행자에 대한 출입 인증을 수행하는 보안상황 서버(10); 공동 현관문 주변 보행자의 위치를 계산하고, 보행자에 대하여 상기 보안상황 서버(10)로부터 인증을 받은 인증자, 촬영된 영상에 대한 형상 판단으로 공동 현관문을 통과하려는 출입의사자, 인증을 받지 못한 미인증자 및 촬영된 영상에 대한 형상 판단으로 출입의사가 없는자로 구분하고, 인증을 받지 못한 미인증자 및 출입의사가 없는자는 미확인자로 구분하되, 공동 현관문을 통과하려는 자중 미확인자에 대한 다자간 출입 통제가 가능하도록 인증자가 미확인자와 다자간 동시 출입을 선택할 수 있도록 하여 공동 현관문을 개폐하는 공동현관문 출입통제장치(20); 상기 공동 현관문 주변 보행자의 출입인증을 수행하는 단말기로 상기 미확인자와 인증자의 동시 출입 표현 수단으로 가속센서 모듈을 사용하는 제1휴대용 단말기(30) 및 상기 공동 현관문 주변 보행자의 출입인증을 수행하는 단말기로 상기 미확인 자와 인증자의 동시 출입 표현 수단으로 NFC(Near Field Communication) 모듈을 사용하는 제2휴대용 단말기(40);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템을 제공한다.
여기서 보안상황 서버(10)는, 출입상황을 실시간으로 모니터링하며, 미인증자나 미확인자가 출입 시 영상 팝업(Popup) 또는 경고음으로 운영자에게 알리고, 운영자는 선택적으로 방송이 가능하게 하는 출입상황 모니터링부(11)와, 상기 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)를 통해 인증자가 확인되면 해당 인증자의 휴대용 단말기(30)(40)로 택배와 공지사항 내용을 알리는 알림 서비스 하는 알림 서비스부(12) 및 상기 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)로부터의 공동현관문 출입 인증 요청을 처리하는 인증 처리부(13)를 포함하며, 입주민 데이터베이스(14)와 연동하여 보행자가 공동현관문 출입을 가능하지 아닌지에 대한 출입인증을 처리하는 것을 특징으로 한다.
그리고 공동현관문 출입통제장치(20)는, 영상을 입력받은 CCTV(Closed Circuit Television) 카메라로 구성되는 카메라 모듈(21)과, 상기 카메라 모듈(21)에 입력된 3D 영상을 2D(이미지 좌표) 이미지로 변환 및 변환 시 발생되는 왜곡을 보정한 영상을 통해 보행자(pedestrian)를 검출하여 보행자와 공동현관문과의 거리를 계산하는 거리 계산부(영상 기하학부)(22)와, 상기 카메라 모듈(21)에 입력되어 상기 거리계산부(영상 기하학부)(22)에서 변환된 이미지에서 보행자의 형상을 분석하여 보행자의 얼굴 영역을 검출하고, 보행자의 형상에서 보행자 추적으로 보행자가 이동 중인지를 판별하는 보행자 형상분석부(23)와, 상기 보행자 형상분석부(23)에서 분석 및 판별한 보행자의 현재위치에 따른 검지 구역별 절차를 수행하기 위한 구성으로, 미리 설정된 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2) 및 동시 출입가능구역(z3)의 세 구역 중 어느 구역에 있는지에 따른 검지 구역 별 절차가 수행하도록 하는 구역별 의사판단부(24)와, 출입인증을 받은 보행자에 대하여 상기 보행자 형상분석부(23)의 분석결과에 따른 출입의사에 따라 출입을 허가하는 출입판단부(25)와, 상기 출입판단부(25)의 판단결과에 따라 공동현관문을 개폐하는 공동현관문 개폐 모듈(26)과, 공동현관문의 정보와 위치를 전송하는 블루투스 기능을 포함하여 보행자가 휴대한 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)에서 전송하는 패킷(Packet)을 수신하여 보안상황 서버(10)에 출입 인증을 받는 블루투스 모듈(27)과, 보행자 중 인증자와 미인증자의 다자간 출입 통제가 가능하도록 보행자가 휴대한 제2휴대용 단말기(40)의 NFC 모듈(42)을 통해 동시출입의사를 인증하는 NFC 모듈(28) 및 공동 현관문 개폐 상태를 표시하고, 인증자에 대하여 미 인증자와 동시에 출입이 가능한 구역에 있는 것을 표시하는 출입상황 표시부(29)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
한편 출입판단부(25)는 상기 거리 계산부(영상 기하학부)(22)에서 계산된 공동 현관문과 보행자간의 거리를 계산결과에 따라 미확인자와 동시 출입이 가능하지 않은 거리에서는 출입의사가 있는 인증자(보행자)의 출입을 승인하여 미확인자와 동시 출입하지 않을 수 있도록 하지만, 미확인자와 동시 출입이 가능한 거리에서는 미확인자에 대한 출입을 승인받도록 상기 출입상황 표시부(29)를 제어하여 미확인 자와 인증자가 동시 출입하지 않도록 하고, 인증자와 동시 진입이 가능한 거리 안에 얼굴이 인식되지 않은 외부인이 있을 경우 상기 블루투스 모듈(27)을 통해 해당 인증 보행자의 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)로 알려 미외부인과의 동시 출입을 방지하며, 외부인과 동시 출입 의사가 있는 경우에만 출입문이 개방되도록 하여 다자간 출입 통제가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 보행자 형상분석부(23)는, 보행자의 얼굴의 형태를 인식하여 얼굴과 눈의 위치를 비교하여 공동현관문 정면을 바라보고 있을 경우는 공동 현관문을 통과하려고 하는 자로, 정면을 바라보고 있지 않은 경우에는 공동 현관문을 통과하려고 하지 않은 자로 분리하고, 얼굴과 두 눈의 위치를 사각형으로 좌표화 하여 두 개의 사각형 좌표 값을 획득하여 눈 위치의 왼쪽, 오른쪽 좌표 값을 각각 얼굴 위치 왼쪽, 오른쪽 좌표 값을 뺀 비율이 얼굴에 70%이상 범위에 존재하면 카메라 모듈이 설치된 상기 공동현관문 출입통제 장치(20)를 정면으로 응시하는 것으로 출입 의사가 있는 출입의사가 있는 자로 분리하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 카메라 모듈(21)을 통해 영상으로 보행자가 추출되고, 보행자에 대한 출입 인증을 수행하는 보안상황 서버(10)에서 상기 보행자가 인증자(703)로 인증되는 단계(S100); 상기 인증된 보행자 영상에서 보행자 형상분석부(23)는 얼굴의 형태를 인식하는 단계(S110); 상기 보행자 형상분석부(23)에서는 얼굴의 형태에서 눈의 위치를 계산하여 시선이 공동현관문을 바라 보는지를 판단(S120)하여 공동현관문을 바라보고 있다면, 거리계산부(22)에서 계산된 거리에 따라 인증된 보행자가 공동현관문 개폐구역(z1)에 멈췄는가를 판단(S130)하여 상기 공동현관문 개폐구역(z1)에 위치하고 있다면 구역별 의사판단부(24)는 진입의사 있음 메타데이터를 생성하고(S140), 공동현관문을 바라보고 있지 않거나, 공동현관문을 바라보고 있더라도 공동현관문 개폐구역(z1)에 멈추지 않은 경우에는 공동현관문 개폐구역(z1)을 통과하는 보행자 일 수 있으므로 상기 구역별 의사판단부(24)는 진입의사 없음 메타데이터를 생성하는 단계(S150); 상기 진입의사 있음 메타데이터가 생성되고 출입문 개폐 구역(z1)에 진입한 인증된 보행자에 대하여 사용자(705)로 구분하고(S200), 상기 사용자(705)에게 공동현관문을 개방하기 전 동시 출입가능 구역(z3)에 미확인자가 검출유무에 따라(S210), 미확인자가 검출되지 않는 경우에는 상기 사용자(705)에게 공동현관문을 개방하고(S260), 미확인자가 검출되었다면 상기 사용자(705)가 알 수 있도록 상기 검출된 미확인자와 동시 출입될 수 있음을 출입상황 표시부(705)에 표시하는 단계(S220); 및 상기 미확인자가 미인증자이면 상기 인증된 사용자(705)에게 동시진입의사를 확인하여(S240), 미인증자의 인증까지 대기하고(S250), 상기 사용자(705)가 스마트 단말기(300)(400)를 통해 상기 미인증자인 미확인자와 동시에 진입할 수 있음을 확인하는 데이터(신호)를 발생하면 공동현관문을 개방하여 다자간 출입 통제가 수행되는 단계(S260):를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 보행자는 영상의 형상 판단으로 출입을 통과하려고 하는 출입 의사자(701), 출입 의사자 없는 자(702), 상기 보안상황 서버(10)로부터 출입을 인증 받은 인증자(703), 보안상황 서버(10)로부터 출입을 인증 받지 못한 미인증자(704), 출입 의사자(701)이고 인증자(703)인 상기 사용자(705) 및 출입 의사자(701)도 아니고, 인증자(703)도 아닌 미확인자(706)로 구분되되, 출입의사가 없는 자(702) 였으면서 인증자(703)가 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 2초 이상 정지 했을 경우에는 사용자(705)로 분류되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고해상도의 CCTV(Closed Circuit Television) 영상으로 보행자 얼굴의 형상을 인식하고 얼굴의 형상에 따라서 출입 의사가 있는지 정확히 판단하여 출입이 허가된 보행자 중 출입 의사가 있는 보행자에게만 출입문을 개폐하여 불필요한 출입문 개폐를 수행하지 않을 수 있어 출입문 개폐에 따른 불필요한 전력소모를 방지할 수 있다.
둘째, CCTV 영상의 왜곡 보정으로 공동 현관문과 보행자간의 거리를 정확히 계산하여 미확인자와 동시 출입이 가능하지 않은 거리에서는 출입을 승인하여 미확인자와 동시 출입하지 않도록 할 수 있다.
셋째, 미확인자와 동시 진입이 가능한 거리 안에 외부인이 있을 경우 보행자에게 알려 미확인자과의 동시 출입을 방지할 수 있어 다자간 출입통제가 가능하다.
넷째, 얼굴이 확인되지 않은 외부인에 대하여도 동시 출입 의사가 있는 보행자를 정확히 판별하여 출입문을 개방함으로써 외부인과 동행하는 허가된 보행자에 대한 동시출입을 문제없이 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2) 및 동시 출입가능 구역(z3)의 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 보행자 형상분석부의 동작에 대한 실시예를 설명하기 위한 흐름도,
도 4 내지 도 8은 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템의 구역별 의사판단부에서 구역을 판단하는 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 9 및 도 10은 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 거리계산부(영상 기하학부)를 통해 공동현관문에 대한 보행자의 위치를 계산하는 실시예를 설명하기 위한 흐름도,
도 11 및 도 12는 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템의 출입판단부에서 보행자를 출입 의사가 있는 자, 없는자, 공동 현관문 통과 인증을 받은자, 그렇지 않은자로 구분하여 공동현관문 통과 가능한자와 그렇지 않은자를 분리하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템의 실시예를 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2) 및 동시 출입가능 구역(z3)의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2) 및 동시 출입가능 구역(z3)의 실시예는 도 2에 나타낸 바와 같은데, 이외에도 도 2에서는 공동현관문 출입통제장치(20), 휴대용 단말기를 소지한 출입 의사가 있는 출입 의사자(50), 출입 인증이 되지 않은 미확인자(60), 엘리베이터(70), 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2) 및 동시 출입가능 구역(z3)을 도시하였다.
본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템의 실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 보안상황 서버(10), 공동현관문 출입통제장치(20) 및 스마트 단말기(30)(40)로 구성된다.
여기서 보안상황 서버(10)는 출입인증 서버로, 공동 현관문 상황을 실시간 모니터링하고, 보행자에 대한 출입 인증을 수행한다. 이를 위하여 보안상황 서버(10)는 출입상황 모니터링부(11), 알림 서비스부(12) 및 인증처리부(13)를 포함하여 구성된다. 이러한 보안 상황서버(10)는 공동 현관문 출입통제장치(20)에서 출입자의 상황을 전달받아 미확인 자의 출입 영상을 모니터링으로 동선이 파악되며, 필요 시 경고 방송(안내음성)이 가능하며, 입주민 데이터베이스(14)와 연동하여 보행자가 공동현관문 출입을 가능하지 아닌지에 대한 출입인증을 처리한다. 여기서 입주민 데이터베이스(14)에는 공동현관물 출입이 허여된 입주민의 스마트 단말기 식별정보(예를 들어, 스마트 단말기의 고유정보(MAC ID)정보)와, 동 호수 정보 등이 저장된다.
여기서, 출입상황 모니터링부(11)는 출입상황을 실시간으로 모니터링하며, 미인증자나 미확인자가 출입 시 영상 팝업(Popup) 또는 경고음으로 운영자에게 알리고, 운영자는 선택적으로 방송이 가능하게 한다.
알림 서비스부(12)는 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)를 통해 인증자가 확인되면 해당 인증자의 휴대용 단말기(30)(40)로 택배, 공지사항 등의 내용을 알리는 알림 서비스 한다. 물론 이를 위하여 운영자가 사전에 미리 입주민 데이터베이스(14)와 연동하여 해당 택배, 공지사항 등의 내용을 저장해 놓도록 한다.
인증 처리부(13)는 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)로부터의 공동현관문 출입 인증 요청을 처리한다.
공동현관문 출입통제장치(20)는 공동현관문 출입통제장치(20)가 설치된 공동 현관문 주변 보행자의 위치를 계산하고, 보행자에 대하여 통상의 유무선 통신망을 통해 보안상황 서버(10)와 통신하면서 인증자와, 촬영된 영상에 대한 형상 판단으로 공동 현관문을 통과하려는 자 및 미인증자로 구분하되, 공동 현관문을 통과하려는 자중 미인증자에 대한 다자간 출입 통제가 가능하도록 미인증자와 동시 출입을 선택할 수 있도록 하여 공동 현관문을 개폐한다. 이를 위하여 공동현관문 출입통제장치(20)는 카메라 모듈(21), 영상 기하학부(22), 보행자 형상분석부(23), 구역별 의사판단부(24), 출입판단부(25), 공동현관문 개폐 모듈(26), 블루투스 모듈(27), NFC(Near Field Communication) 모듈(28) 및 출입상황 표시부(29)를 포함하여 구성된다.
여기서 카메라 모듈(21)은 기본적으로는 3D(월드 좌표) 고해상도 Ultra HD 5k(5120x2160) 이상급 영상을 입력받은 CCTV(Closed Circuit Television) 카메라로 구성된다.
거리 계산부(영상 기하학부)(22)는 카메라 모듈(21)에 입력된 3D 영상을 2D(이미지 좌표) 이미지로 변환 및 변환 시 발생되는 왜곡을 보정한 영상을 통해 보행자(pedestrian)를 검출하여 보행자와 공동현관문과의 거리를 계산한다.
보행자 형상분석부(23)는 카메라 모듈(21)에 입력되어 거리계산부(영상 기하학부)(22)에서 변환된 이미지에서 보행자의 형상을 분석하여 보행자의 얼굴 영역을 검출하고, 보행자의 형상에서 보행자 추적으로 보행자가 이동 중인지를 판별한다.
구역별 의사판단부(24)는 보행자 형상분석부(23)에서 분석 및 판별한 보행자의 현재위치에 따른 검지 구역별 절차를 수행하기 위한 구성으로, 미리 설정된 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2) 및 동시 출입가능구역(z3)의 세 구역 중 어느 구역에 있는지에 따른 검지 구역 별 절차가 수행하도록 한다. 이에 대하여는 후술하는 도 5 내지 도 8을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
출입판단부(25)는 출입인증을 받은 보행자에 대하여 보행자 형상분석부(23)의 분석결과에 따른 출입의사에 따라 출입을 허가한다. 또한 출입판단부(25)는 거리 계산부(영상 기하학부)(22)에서 계산된 공동 현관문과 보행자간의 거리를 계산결과에 따라 미확인자와 동시 출입이 가능하지 않은 거리에서는 출입의사가 있는 인증자(보행자)의 출입을 승인하여 미확인자와 동시 출입하지 않을 수 있도록 하지만, 미확인자와 동시 출입이 가능한 거리에서는 미확인자에 대한 출입을 승인받도록 후술하는 출입상황 표시부(29)를 제어하여 미확인 자와 인증자가 동시 출입하지 않도록 하고, 인증자와 동시 진입이 가능한 거리 안에 얼굴이 인식되지 않은 외부인이 있을 경우 후술되는 블루투스 모듈(27)을 통해 해당 인증 보행자의 휴대용 단말기(30)(40)로 알려 미외부인과의 동시 출입을 방지하며, 외부인과 동시 출입 의사가 있는 경우에만 출입문이 개방되도록 하여 다자간 출입 통제가 가능하도록 한다.
공동현관문 개폐 모듈(26)은 출입판단부(25)의 판단결과에 따라 공동현관문을 개폐한다.
블루투스 모듈(27)은 공동현관문의 정보와 위치를 전송하는 블루투스 기능을 포함하여 보행자가 휴대한 휴대용 단말기(30)(40)에서 전송하는 패킷(Packet)을 수신하여 보안상황 서버(10)에 출입 인증을 받는다.
NFC 모듈(28)은 보행자 중 인증자와 미인증자의 다자간 출입 통제가 가능하도록 보행자가 휴대한 휴대용 단말기(40)의 NFC 모듈(42)을 통해 동시출입의사를 인증한다.
출입상황 표시부(29)는 공동 현관문 개폐 상태를 표시하고, 인증자에 대하여 미 인증자와 동시에 출입이 가능한 구역에 있는 것을 표시한다.
스마트 단말기(30)(40)는 기본적으로 블루투스 모듈(31)(41)이 탑재되어 등록된 입주민에 대하여 무선으로 출입을 자동인증하고, 공동 현관문을 통과하려는 자에 대하여 다자간 출입 통제가 가능하도록 가속센서 모듈(32)과 NFC 모듈(42)을 통해 인증자와 미인증자에 대한 다자간 출입을 선택할 수 있도록 한다.
여기서 제1휴대용 단말기(30)는 주기적으로 공동현관문 출입통제장치(20)의 블루투스 모듈(27)과 블루투스 통신하면서 공동현관문 출입통제장치(20)의 패킷(Packet)을 수신하여 공동 현관문(20)의 위치를 파악하고 또한 공동현관문 출입통제장치(20)의 출입판단부(25)로 공동현관문 출입을 위한 인증자(703) 승인을 요청하며, 미인증자와 동시 출입할 의사가 있는 경우 동시 출입 의사를 가속센서 모듈(32)을 통해 보안상황 서버(10)로 요청한다. 즉 공동 현관문 출입통제장치(20)의 고유 식별번호와 위치 정보 패킷을 수신받는 블루투스 모듈과 출입 요청 패킷을 송신하는 블루투스 모듈로 이루어진 블루투스 모듈(31)과, 미인증자와 동시 출입 의사가 있을 경우 세이크(Shake)기능을 표출하는 가속센서(Android Phone과 IOS Phone Sensor TYPE_ACCELEROMETER) 모듈(32)로 구성된다.
제2휴대용 단말기(40)는 미인증자와 동시 출입 의사가 있을 때 제2휴대용 단말기(40)의 NFC 모듈(42)을 공동 현관문(21)의 NFC 모듈(28)에 터치(Touch)하는 경우 공동현관문이 개방되도록 하는 방식에서 제1휴대용 단말기(30)와 차이가 있다.
이러한 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)는 스마트 폰으로 구성될 수 있다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 보행자 형상분석부의 동작에 대한 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 보행자 형상분석부의 동작 실시예는 도 3에 나타낸 바와 같이, 카메라 모듈(21)을 통해 CCTV의 고해상도 영상으로 보행자가 추출된다(S100). 이때, 본 발명에서의 보행사 추출 기술로써는, P. Viola and M. J. Jones, "Rapid Object Detection using a Boosted Cascade of Simple Features," In Proc. of CVPR 2001.;(이하;Viola2001)의 논문의 방법을 이용한 haarcascades 알고리즘을 이용할 수 있다. 물론 CPU 사용량을 줄일 방안으로 보행자 추출로 저해상도(FHD급) 영상을 사용하여 보행자를 추출하고, 이를 통해 보행자 좌표 값을 얻고, 고해상도(Ultra HD 5k 이상)로 변환하여 얼굴의 형태를 인지하는 방식을 이용할 수도 있다.
그리고 추출한 보행자에 대하여 보행자 형상분석부(23)에서는 얼굴의 형태를 인식한다(S110).
이어 보행자 형상분석부(23)에서는 얼굴의 형태에서 눈의 위치를 계산하여 시선이 공동현관문을 바라 보는지를 판단한다(S120). 판단결과(S120) 공동현관문을 바라보고 있다면, 거리계산부(22)에서 계산된 영상 기하학에 따라 보행자가 공동현관문 개폐구역(z1)에 멈췄는가를 판단한다(S130). 판단결과(S130) 공동현관문 개폐구역(z1)에 위치하고 있다면 구역별 의사판단부(24)는 진입의사 있음 메타데이터를 생성한다(S140). 참고로 공동현관문을 바라 보는지를 판단(S120)하는 것은 공동현관문 출입통제장치(20)을 바라보거나, 얼굴의 형태와 눈의 위치가 개폐되는 공동현관문을 바라보는 가를 판단하는 것이다.
그리고 판단결과(S120), 공동현관문을 바라보고 있지 않거나, 공동현관문을 바라보고 있더라도 공동현관문 개폐구역(z1)에 멈추지 않은 경우에는 공동현관문 개폐구역(z1)을 통과하는 보행자 일 수 있으므로 구역별 의사판단부(24)는 진입의사 없음 메타데이터를 생성한다(S150). 이를 위하여 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 멈춰 서 있는지의 판단 기준은 1 내지 3초(바람직하게는 2초)동안 이동없이 멈춰있는 것을 기준으로 설정할 수 있다.
참고로 이러한 출입의사 있음 메타데이터는 사용자(705), 즉 인증자(703)이면서 출입의사자에 대하여 생성된다.
한편 도 4 내지 도 8은 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 구역별 의사판단부의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 구역별 의사판단부의 실시예는 도 4 내지 도 8에 나타낸 바와 같은데, 우선 보행자에 대하여 분류할 필요가 있다.
이러한 보행자는 출입 의사자(701), 출입 의사자 없는 자(702), 인증자(703), 미인증자(704), 사용자(705) 및 미확인 자(706)로 분류하였다. 이러한 분류는 출입판단부(25)에서 분류된다.
여기서 출입 의사자(701)는 영상의 형상 판단으로 출입을 통과하려고 하는 자이다.
출입 의사자 없는 자(702)는 영상의 형상 판단으로 공동 현관문을 통과하려고 하지 않는 자이다.
인증자(703)는 보안상황 서버(10)로부터 출입을 인증 받은 자이다.
미인증자(704)는 보안상황 서버(10)로부터 출입을 인증 받지 못한 자이다.
사용자(705)는 출입 의사자(701)이고 인증자(703)인 자이다.
미확인자(706)는 출입 의사자(701)도 아니고, 인증자(703)도 아닌 자이다.
또한 출입의사가 없는 자(702)이었으나 인증자(703)가 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 2초 이상 정지 했을 경우에는 사용자(705)로 분류한다. 본 발명에서는 사용자(705)에게 정당하게 공동현관문을 출입할 수 있도록 개폐한다.
본 발명 공동 현관문(20)은 영상 기하학 계산 알고리즘(거리 계산)을 통하여 왜곡이 보정된 영상을 가지고 보행자와 공동 현관문간의 거리를 더 정밀하게 계산하여 블루투스의 RF 신호 세기 값이 통신 상황 등에 따라 일관성이 없어서 발생할 수 있는 문제점을 근본적으로 해결하고, 보행자의 얼굴의 형상과 특정한 구역에서 정지하였는지 판단하여 공동 현관문을 통과하려고 하는 자로 분리한다.
그리고 보행자 검지 존(Zone)을 세 구역으로 구분하여 공동 현관문을 통과하려고 하는 인증자(703)에게만 공동 현관문을 개방하되, 미확인자(706)와 동시 출입을 가능하지 않도록 최적의 거리에서 공동 현관문 개폐를 요청하고, 사용자(705)가 미확인자(706)와 동시 출입할 수 있는 가능 구역에 있을 경우는 해당 사용자(705)에게 이 상황을 알려 사용자(705)에게 미확인자(706)와 동시 출입의사를 결정할 수 있도록 한다.
공동 현관문 통과 가능한 자를 분리하는 인증처리 방안으로는 공동 현관문 개폐장치(20)와 휴대용 단말기(30)(40)간 현관문 개방 정보를 무선 블루투스 통신으로 브로드캐스팅(Broadcasting) 하는 것을 이용할 수 있다.
구역별 의사판단부(24)는 보행자 검지 구역을 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2), 동시 출입가능구역(z3)을 세 개의 구역으로 세분화하여 구역별로 절차를 수행한다. 이때 공동 현관문 개폐 구역(z1)은 보행자가 공동 현관문을 통해 출입하고자 하는 구역이고, 진입의사 판단구역(z2)은 보행자에 대하여 공동 현관문을 통과하려고 하는 자, 그렇게 하지 않으려는 자(지나가는 자)를 구분하는 구역이며, 동시 출입가능 구역(z3)은 보행자 중 인증자(703)나 미확인자(706)가 동시 출입 가능한 구역에 진입했는지를 판단하는 구역이다. 이들의 구역은 기본적으로 사용자(705)에게만 공동 현관문을 개폐하고, 사용자(705)만 출입 가능한 거리에서 출입 인증을 요청하여 미확인자(706)의 출입을 통제하고, 사용자(705)와 미확인자(706)가 동시 출입 가능 거리에 있을 경우는 사용자(705)에게 이 상황을 알리고 사용자(705)에게 공동 현관문에 대한 동시 출입 여부를 판단을 하도록 하여 다자간 출입통제가 가능하도록 한다.
한편 표 1은 공동 현관문으로부터 떨어진 거리에 따라 구역을 구분하는 표이다.
Figure 112022074599372-pat00001
본 발명에서는 표 1에서와 같이 공동 현관문으로부터 거리가 0~2(m)는 공동 현관문 개폐 구역(z1), 0~3(m)는 진입의사 판단구역(z2), 0~5(m)는 동시 출입 가능 구역(z3)로 정의하였다. 물론 이러한 거리는 ± 1(m) 편차를 둘 수도 있다.
보통 성인이 동시 출입가능 구역(z3)에서 공동 현관문 통과 시간을 계산 위한 정의를 이하에서 설명하기로 한다. 참고로, 공동 현관문이 열리는 시간은 1.5초(이하; c_t1 라 함)이다.
■ 성인이 1초에 걸어서 이동할 수 있는 거리 = 대략 140cm
통상적으로 성인 보폭은 약 70cm이며 걷는 속도로 계산하며 약 1초에 약 두 걸음이다.
■ 공동 현관문 개폐 구역(z1)에서 공동현관문까지 도착 시간(이하; c_t2 라 함)
= 공동 현관문 개폐 구역(z1) / 성인이 1초에 걸어서 이동할 수 있는 거리
= 200(cm) / 140(cm) = 1.43(초) = 1.5(초)
■ 진입의사 판단구역(z2)에서 공동현관문까지 도착 시간은(이하; c_t3 라 함)
= 진입의사 판단구역(z2)/ 성인이 1초에 걸어서 이동할 수 있는 거리
= 300(cm) / 140(cm) = 2.14(초) = 2.5(초)
■ 동시 출입 가능구역(z3) 공동현관문까지 도착 시간은 (이하; c_t4라 함)
= 동시 출입 가능구역(z3) / 성인이 1초에 걸어서 이동할 수 있는 거리
= 600(cm) / 140(cm) = 4.2(초) = 4.5(초)
그러므로 사용자(705)가 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 진입해서 공동 현관문을 통과하는데까지 거리최대 시간(이하; t1라 함) = c_t1 + c_t2 = 1.5(초) + 1.5(초) = 3(초) 이다
이때, 사용자(705)와 미확인자(706)가 동시에 공동 현관문을 통과 가능한 미확인자(706) 위치 = 성인이 1초에 걸어서 이동할 수 있는 거리 * t1 = 3(초) * 140(cm) = 4.2(m) 이므로, 미확인자(706)와 동시 출입가능 구역(z3)은 6(m)보다 1.5(m) 충분히 작기 때문에 미확인자(706)가 6(m)밖에 있을 때는 사용자(705)와 동시 공동 현관문 출입이 불가능하다.
표2는 동시 출입 가능 구역((z3))에 출입 대기자의 수에 따라서 동시 출입 가능 구역(z3)구역 범위는 프로그래밍(programming)된다. 최대 출입 대기자 수가 6명 이상일 경우는 9(m)로 제한하며 공동현관문은 약 6초후에 자동으로 닫혀지고, 다시 사용자(705)가 보안상황 서버(10)로부터 인증을 받도록 하였다.
Figure 112022074599372-pat00002
도 4는 구역별 의사 판단부(24)중 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 대한 설명으로, 사용자(705)가 공동 현관문 개폐 구역(z1)으로 진입하였을 때 공동 현관문을 개폐하는 구역이고, 또한 미확인자(706)중에서 인증자(703)이고 출입 의사가 없는 자(702) 일 경우는 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 2초 이상 정지 했을 경우 사용자(704)로 다시 부여한다. 공동 현관문을 개폐하려고 할 때 미확인자가(706)가 동시 출입 가능 구역(z3)에 존재하고 있는지를 판독하고 있을 경우는 사용자가 보고 알 수 있도록 미확인자와 동시 출입 할 수 있음을 공동 현관문 출입통제장치(20)의 출입상황 표시부(29)에서 LED 점등으로 표시하도록 할 수 있고, 사용자는 동시 출입 의사에 대한 알림을 대기한다.
즉 구역별 의사판단부(24)는 사용자(705)가 공동출입문 개폐 구역(z1)에 진입한 경우(S200), 동시 출입가능 구역(z3)에 미확인자가 있는지를 검출한다(S210).
검출결과(S210) 동시 출입가능 구역(z3)에 미확인자가 존재한다면, 출입상황 표시부(29)에 LED 점등으로 표시한다(S220). 즉 미확인자가 출입 가능함을 경고색상으로 표시한다.
이어 제1휴대용 단말기(30)나 제2휴대용 단말기(40)를 통해 사용자(705)가 미확인자와 동시진입 의사가 있는지를 공동출입문 개폐 구역(z1)에 진입한 사용자(705)가 가속모듈 센서(32)를 통한 세이크(shake; 핸드폰을 좌우로 2회 이상 흔들) 기능으로 의사를 전달하거나, 단말기 NFC 모듈(42)로 직접 공동 현관문(20)의 NFC 모듈(28)에 터치(Touch)하였는지 등을 통해 확인한다(S230).
즉 가속모듈 센서(32)이나 단말기 NFC 모듈(42)을 통해 사용자(705)가 미확인자와 동시 진입의사가 있는가를 판단한다(S240).
판단결과(S240) 진입의사에 대한 가속모듈 센서(32)이나 단말기 NFC 모듈(42)를 통한 신호가 블루투스 모듈(31)(41)을 통해 전송되지 않으면 미인증가가 인증할 때까지 대기한다(S250).
한편 동시출입가능 구역(S210)에 미확인자가 검출되지 않고(S210), 판단결과(S240) 진입의사에 대한 가속모듈 센서(32)이나 단말기 NFC 모듈(42)를 통한 신호가 블루투스 모듈(31)(41)을 통해 전송되면 공동 현관문을 개방한다(S260).
그리고 도 5는 구역별 의사판단부(24)에서 보행자가 진입의사 판단구역(z2)에 진입한 경우에 대한 설명이다.
우선 보행자 형상분석부(23)에서 보행자의 얼굴의 형태를 인식하여 얼굴과 눈의 위치를 비교하여 공동현관문 정면을 바라보고 있을 경우는 공동 현관문을 통과하려고 하는 자로, 정면을 바라보고 있지 않은 경우에는 공동 현관문을 통과하려고 하지 않은 자로 분리한다. 이때, 얼굴과 두 눈의 위치를 도 6에서와 같이 사각형으로 좌표화 하여 두 개의 사각형 좌표 값을 갖는다. 즉 얼굴의 사각형 좌표 값과 두 눈 위치의 사각형 좌표 값을 갖는다.
이때, 눈 위치 왼쪽, 오른쪽 좌표 값을 각각 얼굴 위치 왼쪽, 오른쪽 좌표 값을 뺀 비율이 얼굴에 70%이상 범위에 존재하면 카메라 모듈이 설치된 공동현관문 출입통제 장치(20)를 정면으로 응시하는 것으로 출입 의사가 있는 출입의사가 있는 자로 본다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
얼굴 사각형 좌표 값 = {face_x1, face_y1, face_x2, face_y2}
눈 사각형 좌표 값 = {eye_x1, eye _y1, eye _x2, eye_y2}
눈의 왼쪽 마진(margin)절대값 magin_x1 = | face_x1 - eye_x1|
눈의 오른쪽 마진(margin)절대값 magin_x2 = | face_x2 - eye_x2|
IF magin_x1 ≤ magin_x2 : THEN result : = (magin_x1 / magin_x2) * 100
ELSE result : = (magin_x2 / magin_x1) * 100
IF result ≥ 70 : THEN tag := 출입의사가 있는 자
ELSE tag = 출입의사가 없는 자
진입의사 판단구역(z2)구역은 얼굴의 형태 인식이 가능한 거리인 공동현관문으로부터 3(m)위치로 한다.
우선 거리계산부(22)를 통해 보행자가 진입의사 판단구역(z3)에 진입하면(S300), 보행자 형상분석부(23)에서는 보행자의 형상과 얼굴을 인식하고 눈,코 위치를 추출하는 얼굴형태를 추출한다(S310).
추출 결과에 얼굴의 형태 인식이 가능한지 판단한다(S320).
판단결과(S320), 얼굴 형태 인식이 가능하면, 출입의사가 있는지를 판단한다(S330). 이때, 출입의사가 있는지는 앞에서 설명한 바와 같이 얼굴과 눈의 마진 비율이 70%이상 이면 출입의사가 있는 자로 분리한다(S340).
그러가 판단결과(S320), 얼굴과 눈의 마진 비율이 70% 미만 이면 출입의사가 없는 자로 분리한다(S350). 이때, 도 7과 같이 모자 및/또는 마스크를 작용하거나, 우산을 통해 얼굴을 가린 경우에는 출입 의사자가 없는 자로 분리한다(S350). 그에 따라 출입의사 있는자(304)는 출입 의사가 있는 메타데이터를 생성하고, 출입 의사가 없는 자는 출입의사가 없는 메타데이터를 생성하게 된다.
다만, 모자 및/또는 마스크를 작용하거나, 우산을 통해 얼굴을 가린 경우라도 보행자가 제1스마트 단말기(30) 또는 제2스마트 단말기(40)를 소지하여 블루투스 모듈(27)(31)(41)을 통해 보안상황 서버(10)로부터 인증된 경우이면서 공동현관문 개페 구역(z1)에 미리 설정된 시간이상 머물러 있다면 출입의사자로 하여 공동현관문을 개방받을 수 있는 출입 의사가 있는 메타데이터를 생성한다. 그에 따라 동시출입가능 구역에 미확인자(706)가 없다면 공동 현관문이 개방된다.
도 8은 구역별 의사 판단부(24)의 판단 중 보행자가 동시 출입가능 구역(z3)에 진입한 경우에 대한 설명으로, 보행자의 단말기, 즉 보행자가 제1휴대용 단말기(30)나 제2휴대용 단말기(40)를 소지했는가에 따라 공동현관문 진입이 가능한지를 판단하게 된다.
우선 카메라 모듈(21)을 통해 보행자에 대한 영상이 입력되고, 거리계산부(22)를 통해 동시 출입가능 구역(z3)에 보행자가 진입한 것으로 계산되면(S400), 구역별 의사 판단부(24)에서는 동시 출입가능 구역(z3)에 보행자 객체를 분리하여 추출한다(S410). 그리고 스마트 단말기(30)(40)가 감지되는지에 판단하여(S420), 보안상황 서버(10)로부터 공동현관문 출입 허가 인증 받은 자와 받지 못한 자를 구분한다(S430)(S440).
도 9 및 도 10은 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 거리계산부(영상 기하학부)를 통해 공동현관문에 대한 보행자의 위치를 계산하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에서 거리계산부(영상 기하학부)를 통해 공동현관문에 대한 보행자의 위치를 계산하는 실시예인 도 9는 카메라 모듈(21)을 통해 보행자에 대한 영상이 입력되면 거리계산부(22)에서는 촬영된 CCTV 영상을 기하학 계산으로 보행자 위치에 대하여 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사판단 구역(z2) 및 동시 출입가능 구역(z3) 중 어느 하나의 위치에 위치하는지에 대한 설명이다.
우선 카메라 모듈(21)을 통해 보행자에 대한 영상이 입력되면 영상의 캐리브레이션(Calibration)으로 렌즈의 방사왜곡과 접사왜곡을 보정하는 영상 왜곡을 보정한다(S500). 이러한 영상 왜곡 보정 단계(S600)는 영상을 왜곡이 없는 상태로 정규화하고, 캐리브레이션을 통하여 얻은 왜곡 파라미터(Parameter)을 이용하여 정규화된 영상을 왜곡모델에 적용하고 다시 정규 좌표를 영상 좌표로 변환한다.
통상적으로 보행자의 위치를 구하기 위해서는 월드 좌표계를 카메라가 투시된 영상의 카메라 좌표 계를 구하고 다시 왜곡이 없는 정규 좌표계로 변환하고 다시 이미지 좌표계로 계산하여 이미지상의 위치를 월드 좌표계로 변환한다.
또한 캐브리레이션으로 얻은 왜곡 보정 계수는 이미지의 촬영 또는 방향에 따라 오차가 존재하므로 보다 정밀도를 높이기 위해서 카메라의 위치 및 자세를 파악하기 위해서는 도 10과 같이 CCTV 설치자가 사전에 최소 4개 이상의 3D 월드 좌표와 이에 대응하는 2D 영상좌표를 가지고 계산한다.
일반적으로 카메라에서 바라보는 위치에서의 월드 좌표계를 카메라 좌표계로 변환하는 수식은 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112022074599372-pat00003
여기서 Xc1, Yc1, Zc1는 도 10과 같이 카메라의 위치 정보로써 월드좌표계상의 카메라 위치를 구하는 카메라 좌표 계를 구하고(S510), 정규 좌표계를 구한다(S520).
월드 좌표계 Z축 값을 월드 좌표계값을 나누면 정규 좌표계를 구하게 된다.
이를 이미지 좌표계로 변환한다(S630).
여기서 u은 정규 좌표값 x 이고, v는 정규 좌표값 y에 해당하며, 3x3 행렬을 사용하여 수학식 2와 같이 계산한다.
Figure 112022074599372-pat00004
그리고 다시 카메라 좌표계를 이용하여 월드 좌표계를 구하면 보행자 월드 좌표계를 얻을 수 있다(S640). 이 결과값으로 보행자와 현관문부터의 거리를 획득할 수 있다(S650).
도 10 및 도 11은 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템의 출입판단부에서 보행자를 출입 의사가 있는 자, 없는자, 공동 현관문 통과 인증을 받은자, 그렇지 않은자로 구분하여 공동현관문 통과 가능한자와 그렇지 않은자를 분리하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에서 보행자 구분(700)은, 출입 의사자(701)는 영상의 형상 판단으로 출입을 통과하려고 하는 자이고, 출입 의사자 없는 자(702)는 영상의 형상 판단으로 출입문을 통과하려고 하지 않는 자이며, 인증자(703)는 보안상황 서버(100)로 출입을 인증 받은 자이고, 미인증자(704)는 보안상황 서버(100)로 출입을 인증 받지 못한 자이며, 사용자(705)는 출입 의사자(701)이고 인증자(703) 인자이고, 그렇지 않는 자는 미확인 자(706)로 구분한다.
도 11에서 보행자 구분(700) 시 출입의사가 없는 자(702)이지만, 인증자(703)인 자가 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 미리 설정된 시간(예로써 2초 이상) 정지 했을 경우 미리 설정된 시간 이상 정지한 자(707)는 사용자(705)로 분리한다. 앞에서도 설명한 바와 같이 사용자(705)는 공동현관문을 출입할 수 있다. 이는 공동현관문을 바라보지 않더라도 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 미리 설정된 시간(예로써 2초 이상) 정지 했을 경우에는 실수로 공동현관문을 바라보지 않고 다른 곳을 보고 있다던가, 통화 중이거나, 깊은 생각을 하고 있는 등일 수 있기 때문이다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 보안상황 서버 11 : 출입상황 모니터링부
12 : 알림 서비스부 13 : 인증 처리부
14 : 입주민 데이터베이스
20 : 공동현관문 출입통제장치 21 : 카메라 모듈
22 : 거리계산부(영상 기하학부) 23 : 보행자 형상 분석부
24 : 구역별 의사 판단부 25 : 출입판단부
26 : 공동 현관문 개폐 모듈 27 : 블루투스 모듈
28 : NFC 모듈 29 : 출입 상황 표시부
30 : 제1휴대용 단말기 31 : 블루투스 모듈
32 : 가속센서 모듈
40 : 제2휴대용 단말기 41 : 블루투스 모듈
42 : NFC 모듈
50, 701 : 출입 의사자 702 : 출입 의사 없는자
703 : 인증자 704 : 미인증자
705 : 사용자 60, 706 : 미확인자
70 : 엘리베이터

Claims (7)

  1. 출입인증 서버로, 공동 현관문 상황을 실시간 모니터링하고, 보행자에 대한 출입 인증을 수행하는 보안상황 서버(10); 공동 현관문 주변 보행자의 위치를 계산하고, 보행자에 대하여 상기 보안상황 서버(10)로부터 인증을 받은 인증자, 촬영된 영상에 대한 형상 판단으로 공동 현관문을 통과하려는 출입의사자, 인증을 받지 못한 미인증자 및 촬영된 영상에 대한 형상 판단으로 출입의사가 없는자로 구분하고, 인증을 받지 못한 미인증자 및 출입의사가 없는자는 미확인자로 구분하되, 공동 현관문을 통과하려는 자중 미확인자에 대한 다자간 출입 통제가 가능하도록 인증자가 미확인자와 다자간 동시 출입을 선택할 수 있도록 하여 공동 현관문을 개폐하는 공동현관문 출입통제장치(20); 상기 공동 현관문 주변 보행자의 출입인증을 수행하는 단말기로 상기 미확인자와 인증자의 동시 출입 표현 수단으로 가속센서 모듈을 사용하는 제1휴대용 단말기(30) 및 상기 공동 현관문 주변 보행자의 출입인증을 수행하는 단말기로 상기 미확인 자와 인증자의 동시 출입 표현 수단으로 NFC(Near Field Communication) 모듈을 사용하는 제2휴대용 단말기(40);를 포함하여 이루어진 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템에 있어서,
    상기 공동현관문 출입통제장치(20)는, 영상을 입력받은 CCTV(Closed Circuit Television) 카메라로 구성되는 카메라 모듈(21)과, 상기 카메라 모듈(21)에 입력된 3D 영상을 2D(이미지 좌표) 이미지로 변환 및 변환 시 발생되는 왜곡을 보정한 영상을 통해 보행자(pedestrian)를 검출하여 보행자와 공동현관문과의 거리를 계산하는 거리 계산부(영상 기하학부)(22)와, 상기 카메라 모듈(21)에 입력되어 상기 거리계산부(영상 기하학부)(22)에서 변환된 이미지에서 보행자의 형상을 분석하여 보행자의 얼굴 영역을 검출하고, 보행자의 형상에서 보행자 추적으로 보행자가 이동 중인지를 판별하는 보행자 형상분석부(23)와, 상기 보행자 형상분석부(23)에서 분석 및 판별한 보행자의 현재위치에 따른 검지 구역별 절차를 수행하기 위한 구성으로, 미리 설정된 공동 현관문 개폐 구역(z1), 진입의사 판단 구역(z2) 및 동시 출입가능구역(z3)의 세 구역 중 어느 구역에 있는지에 따른 검지 구역 별 절차가 수행하도록 하는 구역별 의사판단부(24)와, 출입인증을 받은 보행자에 대하여 상기 보행자 형상분석부(23)의 분석결과에 따른 출입의사에 따라 출입을 허가하는 출입판단부(25)와, 상기 출입판단부(25)의 판단결과에 따라 공동현관문을 개폐하는 공동현관문 개폐 모듈(26)과, 공동현관문의 정보와 위치를 전송하는 블루투스 기능을 포함하여 보행자가 휴대한 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)에서 전송하는 패킷(Packet)을 수신하여 보안상황 서버(10)에 출입 인증을 받는 블루투스 모듈(27)과, 보행자 중 인증자와 미인증자의 다자간 출입 통제가 가능하도록 보행자가 휴대한 제2휴대용 단말기(40)의 NFC 모듈(42)을 통해 동시출입의사를 인증하는 NFC 모듈(28) 및 공동 현관문 개폐 상태를 표시하고, 인증자에 대하여 미 인증자와 동시에 출입이 가능한 구역에 있는 것을 표시하는 출입상황 표시부(29)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출입판단부(25)는 상기 거리 계산부(영상 기하학부)(22)에서 계산된 공동 현관문과 보행자간의 거리를 계산결과에 따라 미확인자와 동시 출입이 가능하지 않은 거리에서는 출입의사가 있는 인증자(보행자)의 출입을 승인하여 미확인자와 동시 출입하지 않을 수 있도록 하지만, 미확인자와 동시 출입이 가능한 거리에서는 미확인자에 대한 출입을 승인받도록 상기 출입상황 표시부(29)를 제어하여 미확인 자와 인증자가 동시 출입하지 않도록 하고, 인증자와 동시 진입이 가능한 거리 안에 얼굴이 인식되지 않은 외부인이 있을 경우 상기 블루투스 모듈(27)을 통해 해당 인증 보행자의 제1, 제2휴대용 단말기(30)(40)로 알려 미외부인과의 동시 출입을 방지하며, 외부인과 동시 출입 의사가 있는 경우에만 출입문이 개방되도록 하여 다자간 출입 통제가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보행자 형상분석부(23)는,
    보행자의 얼굴의 형태를 인식하여 얼굴과 눈의 위치를 비교하여 공동현관문 정면을 바라보고 있을 경우는 공동 현관문을 통과하려고 하는 자로, 정면을 바라보고 있지 않은 경우에는 공동 현관문을 통과하려고 하지 않은 자로 분리하고, 얼굴과 두 눈의 위치를 사각형으로 좌표화 하여 두 개의 사각형 좌표 값을 획득하여 눈 위치의 왼쪽, 오른쪽 좌표 값을 각각 얼굴 위치 왼쪽, 오른쪽 좌표 값을 뺀 비율이 얼굴에 70%이상 범위에 존재하면 카메라 모듈이 설치된 상기 공동현관문 출입통제 장치(20)를 정면으로 응시하는 것으로 출입 의사가 있는 출입의사가 있는 자로 분리하는 것을 특징으로 하는 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 시스템.
  4. 카메라 모듈(21)을 통해 영상으로 보행자가 추출되고, 보행자에 대한 출입 인증을 수행하는 보안상황 서버(10)에서 상기 보행자가 인증자(703)로 인증되는 단계(S100); 상기 인증된 보행자 영상에서 보행자 형상분석부(23)는 얼굴의 형태를 인식하는 단계(S110); 상기 보행자 형상분석부(23)에서는 얼굴의 형태에서 눈의 위치를 계산하여 시선이 공동현관문을 바라 보는지를 판단(S120)하여 공동현관문을 바라보고 있다면, 거리계산부(22)에서 계산된 거리에 따라 인증된 보행자가 공동현관문 개폐구역(z1)에 멈췄는가를 판단(S130)하여 상기 공동현관문 개폐구역(z1)에 위치하고 있다면 구역별 의사판단부(24)는 진입의사 있음 메타데이터를 생성하고(S140), 공동현관문을 바라보고 있지 않거나, 공동현관문을 바라보고 있더라도 공동현관문 개폐구역(z1)에 멈추지 않은 경우에는 공동현관문 개폐구역(z1)을 통과하는 보행자 일 수 있으므로 상기 구역별 의사판단부(24)는 진입의사 없음 메타데이터를 생성하는 단계(S150); 상기 진입의사 있음 메타데이터가 생성되고 출입문 개폐 구역(z1)에 진입한 인증된 보행자에 대하여 사용자(705)로 구분하고(S200), 상기 사용자(705)에게 공동현관문을 개방하기 전 동시 출입가능 구역(z3)에 미확인자가 검출유무에 따라(S210), 미확인자가 검출되지 않는 경우에는 상기 사용자(705)에게 공동현관문을 개방하고(S260), 미확인자가 검출되었다면 상기 사용자(705)가 알 수 있도록 상기 검출된 미확인자와 동시 출입될 수 있음을 출입상황 표시부(705)에 표시하는 단계(S220); 및 상기 미확인자가 미인증자이면 상기 인증된 사용자(705)에게 동시진입의사를 확인하여(S240), 미인증자의 인증까지 대기하고(S250), 상기 사용자(705)가 스마트 단말기(300)(400)를 통해 상기 미인증자인 미확인자와 동시에 진입할 수 있음을 확인하는 데이터(신호)를 발생하면 공동현관문을 개방하여 다자간 출입 통제가 수행되는 단계(S260):를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보행자는 영상의 형상 판단으로 출입을 통과하려고 하는 출입 의사자(701), 출입 의사자 없는 자(702), 상기 보안상황 서버(10)로부터 출입을 인증 받은 인증자(703), 보안상황 서버(10)로부터 출입을 인증 받지 못한 미인증자(704), 출입 의사자(701)이고 인증자(703)인 상기 사용자(705) 및 출입 의사자(701)도 아니고, 인증자(703)도 아닌 미확인자(706)로 구분되되, 출입의사가 없는 자(702) 였으면서 인증자(703)가 공동 현관문 개폐 구역(z1)에 2초 이상 정지 했을 경우에는 사용자(705)로 분류되는 것을 특징으로 하는 다자간 출입 통제가 가능한 비대면 공동 현관문 자동 출입 개폐 방법.



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