KR102558806B1 - 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치 - Google Patents

멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치에 관한 것으로서, 카메라, 얼굴인식부 및 위치추적부를 이용하여 얼굴에 대한 정보를 획득하고 3차원 이미지를 생성하여 이를 2차원 이미지로 저장하며, 얼굴인식을 이용하여 대상의 동선을 추적할 수 있게 만드는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치를 제공한다.

Description

멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치{TARGET TRACKING APPARATUS USING MULTI CAMERA}
본 발명은 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치에 관한 것으로서, 다수의 카메라를 이용하여 얼굴에 대한 정보를 획득하고 획득된 얼굴에 대한 정보를 3차원 이미지로 생성한 후 2차원 이미지로 변경 저장하여 피사체를 얼굴인식을 통하여 각 카메라마다 동일한 사람을 판별하고, 여기에 동일한 식별번호(아이디)를 부여 추적할 수 있게 만드는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치에 관한 것이다.
일반적으로 얼굴인식 기술은 대상의 얼굴을 판별하여 식별하기 위한 기술이다.
이러한 종래의 얼굴인식 기술은 얼굴에 대한 전체적인 정보(정면, 측면 등)를 제공하지 못하였기 때문에 얼굴인식을 통하여 대상을 추적하는 경우 얼굴에 대한 정보가 없는 각도로 대상이 위치되는 경우 대상을 추적하지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1297295호에 개시되어 있는 얼굴인식 보안 관제 시스템은 복수개의 카메라 장치를 이용하여 대상에 대한 얼굴인식으로 대상을 관리하는 기술이 개시되어 있으나, 저장된 DB이외의 각도에서 대상이 촬영되는 경우 대상을 식별하지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1425505호에 개시되어 있는 객체인식기술을 이용한 지능형 경계 시스템의 감시 방법은 이동 객체가 감시 영역에서 인지되는 경우 이동 객체의 특징점으로 이루어진 좌표를 추출하고, 얼굴영역을 검출하여 대상을 추적하는 기술이 개시되어 있으나, 대상에 대한 새로운 2차원 이미지를 획득하여 데이터를 보다 정확하게 만드는 구성을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1297295호 대한민국 등록특허 제10-1425505호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카메라를 이용하여 얼굴에 대한 정보를 획득하고 식별을 위한 특이점을 부여하여 얼굴에 대한 정보를 3차원 이미지로 생성하고 3차원 영상을 2차원 이미지로 저장하여 카메라에 의해서 촬영되지 않는 각도의 얼굴에 대한 정보를 유추하여 대상을 지속적으로 추적할 수 있게 만드는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 대상을 식별번호로 분류하기 때문에 대상에 대한 정보를 체계적으로 관리하여 간소하게 대상을 추적할 수 있게 만드는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른, 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치에 있어서, 피사체를 촬영하는 하나 이상의 카메라, 상기 카메라에서 촬영된 피사체 영상에서 얼굴에 대한 정보를 추출하고 3차원 영상으로 생성하는 얼굴인식부, 상기 얼굴인식부에서 인식된 피사체에 식별번호를 부여하는 식별번호부여부 및 상기 얼굴인식부에서 획득된 파사체의 얼굴에 대한 정보를 이용하여 대상의 동선을 추적하는 위치추적부를 포함하고, 상기 얼굴인식부는 얼굴에 특이점을 부여하고 상기 특이점을 삼각형으로 연결하여 3차원 이미지로 생성하며 상기 3차원 이미지를 2차원의 이미지로 저장하는 것을 특징으로 하는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치를 제공함으로써, 상기와 같은 과제를 해결할 수 있다.
본 발명에 따르면, 카메라를 이용하여 촬영된 영상을 3차원 이미지로 생성하고 2차원 이미지로 저장할 수 있어 대상의 얼굴을 따라 유추하여 인식할 수 있어 보다 정교하게 대상을 추적할 수 있게 만드는 장점이 있다.
또한, 대상에 얼굴에 대한 다른 각도로 촬영된 영상을 획득하는 경우 그 얼굴로 2차원 이미지를 변경할 수 있어 보다 정확한 얼굴인식 정보를 제공 받을 수 있는 효과가 있다.
그리고, 2차원 이미지를 5도 간격으로 저장하기 때문에 이미지를 2차원 이미지 데이터 저장 공간을 줄일 수 있게 만드는 효과가 있다.
한편, 촬영된 영상을 유추할 수 있게 만들어 측면에서 피사체를 촬영하는 경우에도 얼굴인식에 대한 정보를 획득할 수 있게 만드는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴인식을 통하여 식별번호를 부여하고 하나 이상의 카메라를 이용하여 각 카메라 별로 동선을 추적하는 과정을 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 특이점을 나타낸 그림이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 특이점을 델로네 삼각 분할법을 이용하여 각각의 조각으로 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용하여 촬영된 영상에서 얼굴에 대한 정보를 추출하고 3차원 이미지로 생성한 후 다양한 각도로 2차원 이미지를 저장하는 과정을 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치의 다른 각도에서 촬영된 영상이 있는 경우 2차원 이미지를 대체하여 저장하는 과정을 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치의 2차원 이미지를 나타낸 그림이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치(100)를 나타낸 블록 구성도이다. 이하 도 1을 기준으로 설명하고 도 1에 도시되지 않는 구성은 별도로 참조도면을 표시하였다.
본 발명의 일 양태에 따른 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치(100)는 카메라(10), 얼굴인식부(20), 식별번호부여부(30) 및 위치추적부(40)로 구성된다.
본 발명의 일 양태에서, 도 1 및 도 2를 참고하면, 카메라(10)는 피사체를 촬영한다. 카메라(10)는 하나 이상이 구비될 수 있으며, 카메라(10)는 각각 네트워크로 연결되어 정보를 주고받을 수 있도록 구비된다. 카메라(10)는 서로 정보를 주고받아 피사체(대상)에 대하여 지속적으로 추격을 실시할 수 있고, 피사체의 새로운 각도의 얼굴을 획득하는 경우 이러한 영상을 후술할 얼굴인식부(20)로 전송하여 새로운 2차원 이미지로 대체할 수 있도록 구비될 수 있다.
얼굴인식부(20)는 카메라(10)에서 촬영된 피사체에서 얼굴(5)에 대한 정보를 추출하고 3차원 이미지로 생성할 수 있다. 얼굴(5)에 대한 정보 추출은 RGB, 픽셀, 외곽선, 눈, 코, 입, 귀의 위치를 참고하여 얼굴(5)에 대한 정보를 카메라(10)에서 촬영된 영상에서 추출(획득)할 수 있다. 이렇게 추출된 얼굴(5)에 대한 영상은 얼굴에 특이점(특정 위치를 기준으로 설정할 수 있는 점)을 부여하고 특이점을 삼각형으로 연결하여 얼굴(5)에 대한 정보를 획득하여 3차원 이미지로 생성시킨 후 3차원 이미지를 2차원 이미지로 저장할 수 있게 마련된다. 구체적으로 도 3을 참고하면, 특이점은 코끝(101), 콧대(102), 좌콧망(방)울(103), 우콧망(방)울(104), 중앙턱(105), 좌턱(106), 우턱(107), 윗입술(108), 아랫입술(109), 좌입술꼬리(110), 우입술꼬리(111), 좌눈커플(112), 좌눈밑지방(113), 우눈커플(114), 우눈밑지방(115), 좌상안와(116), 좌하안와(117), 우상안와(118), 우하안와(119), 좌눈섭중간점(120), 좌눈섭끝점(121), 우눈섭중간점(122), 우눈섭끝점(123), 좌귀(124) 및 우귀(125)을 포함하여 최대 70개의 특이점으로 구성될 수 있다. 상기 기술한 특이점의 위치는 도 3을 참고한다. 도 4를 참고하면, 이러한 특이점은 카메라(10)를 이용하여 획득된 얼굴(5) 영상에 대응되는 위치에 특이점을 위치시킨 후 델로네 삼각 분할법(평면 위의 점을 삼각형으로 연결해 공간을 분할할 때, 삼각형의 세 내각의 편차가 작도록 분할하는 방법)으로 얼굴의 윤곽을 나누고, 이러한 삼각 분할법으로 나누어진 조각을 이용하여 3차원 이미지로 변환시킨다. 얼굴인식부(20)는 상기 기술한 방법을 이용하여 카메라(10)에서 촬영된 영상에서 얼굴인식에 대한 정보를 추출하고 3차원 이미지로 변환시킬 수 있으며, 이러한 3차원 이미지를 2차원 이미지로 저장하여 피사체(대상인물)의 얼굴에 대한 정보를 보다 적은 양의 저장공간(데이터베이스, 메모리, 하드디스크, SSD, 크라우드, 제어부 등)으로 저장할 수 있게 만들어 보다 빠르고, 보다 많은 양의 데이터를 저장할 수 있게 만든다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 저장공간은 3차원 이미지의 표본을 1000개 이상을 구비하여 비교데이터로 활용할 수 있으며, 1000 내지 3000개의 표본을 이용하여 3차원 이미지의 변환 데이터를 제공할 수 있다. 즉 정면으로 촬영된 영상의 경우 1000 내지 3000개의 표본 중 색, 밝기, 크기, 모양을 비교하여 유사한 표본을 추출하고 추출된 표본의 3차원 생성 과정을 차용하여 촬영된 피사체의 얼굴을 특이점을 이용하여 3차원 이미지로 생성시킬 수 있다. 3차원 이미지를 대상을 입체적으로 파악할 수 있는 모델링된 이미지이고, 2차원 이미지는 사진과 같이 평면 형상의 이미지를 지칭한다.
식별번호부여부(30)는 얼굴인식부(20)에서 인식된 피사체에 식별번호를 부여할 수 있도록 마련된다. 즉 피사체에 대한 정보를 체계적으로 관리할 수 있고 피사체를 간소하게 확인할 수 있으며, 피사체에 대한 정보를 간소하게 식별번호를 통하여 공유할 수 있어 보다 효율적으로 대상을 추적할 수 있게 만든다. 식별번호는 숫자 및 문자의 조합으로 구비될 수 있다.
위치추적부(40)는 얼굴인식부(20)에서 제공받는 얼굴에 대한 정보 즉 2차원 이미지 또는 3차원 이미지를 이용하여 피사체를 추적할 수 있다. 피사체의 얼굴이 카메라에 노출되는 경우 위치추적부(40)는 저장공간의 얼굴에 대한 정보 데이터와 비교하여 동일 또는 유사한 대상에 대한 정보를 추출하고 비교하여 피사체를 판별하고 추적할 수 있으며, 인근 카메라(10)에 이러한 정보를 제공하여 지속적으로 동선을 추적할 수 있게 만들 수 있다. 위치추적부(40)는 대상이 판별되는 경우 아웃라인(윤곽선)으로 대상을 표시할 수 있으며, 동선을 추적하는 것은 카메라의 이전 프레임과 현재 프레임의 RGB 또는 픽셀이 변화하는 경우 대상이 이동하는 것으로 간주하여 대상을 추적할 수 있다. 아웃라인으로 표시되는 피사체의 인근 RGB 또는 픽셀이 변화하면 대상이 RGB 또는 픽셀이 변화되는 방향으로 이동하고 있는 것으로 판단하고 대상을 추적할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(미도시)는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치(100)의 전반적인 제어를 수행하며, 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치(100)는 통신부, 인터페이스부, 입력부, 출력부, 전원공급부 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 카메라(10)는 피사체를 촬영한다. 카메라(10)는 하나 이상으로 구비되어 건물 내부 또는 특정 지역을 촬영한다. 카메라(10)가 피사체를 촬영하는 경우 얼굴인식부(20)는 촬영된 영상에서 얼굴에 대한 정보를 획득한다. 얼굴인식부(20)는 촬영된 영상의 얼굴(5)에 특이점을 부여하고 특이점을 이용하여 3차원 이미지를 생성하며 이러한 3차원 이미지를 다시 2차원 이미지로 변환하여 저장한다(도 7 참조). 2차원 이미지로 변환된 피사체는 식별번호부여부(30)에서 고유 식별번호를 부여받아 각각 독립적으로 저장된다. 위치추적부(40)는 얼굴인식부(20)에서 제공하는 2차원 이미지와 카메라(10)에서 획득된 영상을 비교하여 피사체를 판별하고 이전 프레임과 현재 프레임을 비교하여 RGB 또는 픽셀의 변화가 감지되는 경우 대상이 이동하는 것으로 판단하여 대상의 동선을 추적할 수 있게 만든다.
본 발명의 다른 일 양태에서, 도 6을 참고하면, 얼굴인식부(20)는 카메라(10)에서 다른 각도로 촬영된 영상을 획득하는 경우 2차원 이미지를 다른 각도에서 촬영된 영상으로 대체하도록 마련된다. 즉 3차원 이미지에서 다(양한) 각도로 생성된 2차원 이미지 중 실제 카메라(10)에서 촬영된 영상이 존재하는 경우 실제 촬영된 영상으로 대체하여 보다 정밀한 2차원 이미지를 제공할 수 있다. 본 발명은 최초에 촬영된 영상에서 특이점을 이용하여 3차원 이미지하고 이러한 3차원 이미지를 2차원 이미지로 가공하여 저장하는 것으로서 실제 이미지와는 다소 차이가 있으나, 실제 촬영된 이미지가 존재하는 경우 실제 촬영된 이미지로 2차원 이미지를 대체하여 보다 정확한 자료를 제공할 수 있게 만드는 효과가 있다. 또한, 다른 각도에서 촬영된 2차원 이미지를 저장공간에 제공하여 3차원 이미지를 변환하는 작업의 데이터를 제공하여 보다 정확하게 3차원 이미지를 생성할 수 있게 만들어 보다 효과적인 얼굴인식을 실시할 수 있게 만든다. 카메라(10)에서 촬영된 영상으로 2차원 이미지 대체하는 경우는 촬영된 영상과 3차원 이미지에서 유추되어 저장된 2차원 이미지가 90% 이상(픽셀)이 일치하는 경우 동일한 대상으로 판단하여 이미지를 대체할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에서, 얼굴인식부(20)에 저장되는 2차원 이미지는 5도 간격으로 저장된다. 보다 상세하게는 얼굴(5) 정면을 기준으로 좌우로 5도 간격으로 최대 90도 까지 저장될 수 있다. 즉 얼굴에 대한 정보를 각도 별로 저장하여 데이터 저장에 소요되는 메모리 공간 낭비를 줄일 수 있고, 간소한 메모리 저장으로 인하여 보다 빠른 속도를 제공할 수 있게 만든다. 즉 너무 짧은 간격으로 영상을 저장하는 경우 데이터양이 증가하여 많은 저장공간을 차지하고 데이터 처리 속도가 저하되는 문제점을 5도 간격으로 이미지를 저장하여 2차원 이미지가 저장되는 저장공간을 줄이고 보다 신속하게 정보를 처리할 수 있게 만드는 장점이 있다.
본 발명의 다른 일 양태에서, 카메라(10)에서 촬영된 피사체의 영상이 측면인 경우 피사체의 얼굴(5)은 좌우 대칭인 것으로 간주하여 3차원 이미지를 생성시키도록 구비된다. 즉 측면이 촬영된 경우는 일반적인 얼굴이 좌우 대칭으로 판단하여 3차원 이미지를 생성하고, 추후 다른 각도에서 촬영된 영상이 있는 경우 이를 대체하고 참고하여 다시 새로운 3차원 이미지를 생성하고 그에 따라 저장되는 2차원 이미지를 변경할 수 있게 구비된다. 이는 좌측면 또는 우측면만 촬영된 경우에도 피사체를 3차원 이미지로 생성할 수 있게 만드는 특징이 있다. 이는 측면만 촬영되는 경우 3차원 이미지 생성 시 오류가 발생되는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 요지와 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
5 : 얼굴,
10 : 카메라, 20 : 얼굴인식부,
30 : 식별번호부여부, 40 : 위치추적부,
100 : 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치,
101 : 코끝, 102 : 콧대,
103 : 좌콧망울, 104 : 우콧망울,
105 : 중앙턱, 106 : 좌턱,
107 : 우턱, 108 : 윗입술,
109 : 아랫입술, 110 : 좌입술꼬리,
111 : 우입술꼬리, 112 : 좌눈커플,
113 : 좌눈밑지방, 114 : 우눈커플,
115 : 우눈밑지방, 116 : 좌상안와,
117 : 좌하안와, 118 : 우상안와,
119 : 우하안와, 120 : 좌눈섭중간점,
121 : 좌눈섭끝점, 122 : 우눈섭중간점,
123 : 우눈섭끝점, 124 : 좌귀,
125 : 우귀.

Claims (5)

  1. 피사체를 촬영하는 하나 이상의 카메라(10);
    상기 카메라(10)에서 촬영된 피사체 영상에서 얼굴(5)에 대한 정보를 추출하고 3차원 영상으로 생성하는 얼굴인식부(20);
    상기 얼굴인식부(20)에서 인식된 피사체에 식별번호를 부여하는 식별번호부여부(30); 및
    상기 얼굴인식부(20)에서 획득된 파사체의 얼굴(5)에 대한 정보를 이용하여 대상의 동선을 추적하는 위치추적부(40)를 포함하고,
    상기 얼굴인식부(20)는 얼굴(5)에 특이점을 부여하고 상기 특이점을 삼각형으로 연결하여 3차원 이미지로 생성하며, 상기 3차원 이미지를 2차원의 이미지로 저장하고,
    상기 얼굴인식부(20)는 상기 카메라(10)에서 다른 각도에서 촬영된 영상을 획득하는 경우 상기 2차원 이미지를 다른 각도에서 촬영된 영상으로 대체하고,
    상기 얼굴인식부(20)에 저장되는 2차원 이미지는 5도 간격으로 저장되는 것을 특징으로 하는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 특이점은 코끝(101), 콧대(102), 좌콧망울(103), 우콧망울(104), 중앙턱(105), 좌턱(106), 우턱(107), 윗입술(108), 아랫입술(109), 좌입술꼬리(110), 우입술꼬리(111), 좌눈커플(112), 좌눈밑지방(113), 우눈커플(114), 우눈밑지방(115), 좌상안와(116), 좌하안와(117), 우상안와(118), 우하안와(119), 좌눈섭중간점(120), 좌눈섭끝점(121), 우눈섭중간점(122), 우눈섭끝점(123), 좌귀(124) 및 우귀(125)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치.
  5. 제 1 항에 있어서
    상기 카메라(10)에서 촬영된 피사체의 영상이 측면인 경우 상기 피사체의 얼굴은 좌우 대칭으로 판단하여 3차원 이미지를 생성시키는 것을 특징으로 하는 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치.
KR1020160059634A 2016-05-16 2016-05-16 멀티카메라를 이용한 대상 추적 장치 KR102558806B1 (ko)

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