KR102598630B1 - 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법이 제시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치는, 객체를 추적하는 광시야 카메라; 및 상기 광시야 카메라에 결합되어 추적된 상기 객체의 정보를 전달 받아 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전하는 팬틸트 장치를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법{OBJECT TRACKING PAN-TILT APPARATUS BASED ON ULTRA-WIDE CAMERA AND ITS OPERATION METHOD}
아래의 본 발명의 실시예들은 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 객체의 검출 및 추적 범위를 넓힌 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
팬(pan)/틸트(tilt) 카메라는 수평 방향의 회전(팬)과 수직 방향의 회전(틸트)이 가능한 구동 장치에 카메라를 장착하여 카메라의 시야를 넓힌 카메라로 감시 카메라 등에서 하나의 카메라로 넓은 영역을 감시하기 위해서 사용된다. 팬틸트 카메라는 확대 배율을 조정할 수 있는 줌 렌즈를 장착하여 팬틸트 장치를 통해 시야를 넓히고 줌 렌즈를 사용하여 특정 영역에 대해 더 높은 배율의 영상을 얻기 위한 용도로 사용되기도 한다.
객체 추적 팬틸트 카메라는 팬틸트 카메라에서 객체를 검출한 후, 객체가 이동하는 방향으로 카메라를 회전시켜 객체의 추적이 이루어지도록 구현한 장치이다. 이러한 객체 추적 카메라는 강의 촬영 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.
기존의 객체 추적 카메라는 팬틸트 장치에 결합된 카메라를 사용하여 촬영한 영상으로부터 객체를 검출하여 결정한 객체의 위치 정보를 사용하여 팬틸트 장치를 구동하여 객체를 추적하는 형태로 작동한다.
그러나 기존의 객체 추적 카메라는 시야가 좁은 카메라를 사용하였기 때문에 객체가 카메라의 시야 바깥에 있는 경우에는 객체가 팬틸트 장치를 통하여 확장된 시야 범위에 있더라도 객체를 검출할 수 없다. 또한, 기존의 객체 추적 카메라는 객체가 카메라와 가까운 거리에서 빠르게 움직이는 경우 객체가 카메라의 시야에서 벗어나는 일이 발생하여 추적에 실패하는 경우가 발생할 수 있다.
한국등록특허 10-1634129호는 이러한 팬틸트 일체형 감시 카메라의 영상추적 제어 시스템에 관한 기술을 기재하고 있다.
한국등록특허 10-1634129호
본 발명의 실시예들은 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 광시야 카메라를 이용하여 객체의 검출 및 추적 범위를 넓히며 객체의 빠른 이동 시에도 추적이 중단되지 않도록 하는 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치에 관한 기술을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 어안렌즈 영상을 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하여 객체의 검출을 위해 사용하고, 검출 및 추적되는 객체에 따라 팬 또는 틸트 구동하는 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치는, 객체를 추적하는 광시야 카메라; 및 상기 광시야 카메라에 결합되어 추적된 상기 객체의 정보를 전달 받아 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전하는 팬틸트 장치를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 광시야 카메라는, 어안렌즈가 구성되어 어안렌즈 영상을 촬영하는 영상 촬영부를 포함할 수 있다.
상기 광시야 카메라는, 2개 이상의 어안렌즈가 구성되어 컬러 영상 및 깊이 영상을 얻을 수 있는 영상 촬영부를 포함할 수 있다.
상기 광시야 카메라는, 2개 이상의 어안렌즈가 서로 다른 방향을 향하도록 배치되어 1개의 어안렌즈보다 넓은 시야의 영상을 제공하는 영상 촬영부를 포함할 수 있다.
상기 광시야 카메라는, 촬영된 상기 어안렌즈 영상이 상기 광시야 카메라가 정면을 향하여 촬영된 영상으로 보이도록 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하는 영상 변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 변환부는, 상기 광시야 카메라의 수평이 맞지 않은 경우 카메라의 수평을 맞추기 위한 회전 변환을 수행할 수 있다.
상기 광시야 카메라는, 변환된 상기 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서 상기 객체를 검출하는 객체 검출부; 및 검출된 상기 객체를 추적하는 객체 추적부를 더 포함할 수 있다.
상기 팬틸트 장치는, 상기 광시야 카메라의 객체 추적부로부터 추적되는 상기 객체의 정보를 전달 받아 패닝 및 틸팅 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 구동될 수 있다.
상기 팬틸트 장치에 장착되어 상기 광시야 카메라에 의해 검출 및 추적되는 상기 객체까지의 거리를 측정하는 거리 측정 센서를 더 포함하고, 상기 거리 측정 센서를 통해 상기 객체까지의 거리를 측정하여 상기 객체에 대한 3D 좌표를 출력하고, 출력된 상기 3D 좌표를 사용하여 로봇을 구동하여 로봇이 사람을 추종하도록 할 수 있다.
상기 팬틸트 장치에 장착되어 상기 광시야 카메라에 의해 추적 중인 각각의 상기 객체의 체온을 차례로 측정하는 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법은, 광시야 카메라를 이용하여 객체를 추적하는 단계; 상기 광시야 카메라에 결합된 팬틸트 장치에서 추적된 상기 객체의 정보를 전달 받는 단계; 및 전달 받은 상기 객체 정보에 따라 상기 팬틸트 장치가 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 광시야 카메라를 이용하여 객체를 추적하는 단계는, 상기 광시야 카메라는 어안렌즈가 구성되어 어안렌즈 영상을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 광시야 카메라를 이용하여 객체를 추적하는 단계는, 촬영된 상기 어안렌즈 영상이 상기 광시야 카메라가 정면을 향하여 촬영된 영상으로 보이도록 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 광시야 카메라를 이용하여 객체를 추적하는 단계는, 변환된 상기 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서 상기 객체를 검출하는 단계; 및 검출된 상기 객체를 추적하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 객체를 추적하는 단계는, 검출된 상기 객체의 위치로부터 상기 팬틸트 장치의 회전 각도를 결정하고 상기 팬틸트 장치를 회전시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 어안렌즈 영상을 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하여 객체의 검출을 위해 사용하고, 검출 및 추적되는 객체에 따라 팬 또는 틸트 구동하는 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 광시야 카메라를 이용하여 객체의 검출 및 추적 범위를 넓히며 객체의 빠른 이동 시에도 추적이 중단되지 않도록 하는 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치(pitch)가 0도인 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤(roll)이 0도인 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치(pitch)가 0도가 아닌 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤(roll)이 0도가 아닌 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
기존의 팬틸트 장치에 탑재된 카메라에 기반한 객체 추적 카메라는 일단 검출이 이루어진 객체에 대해서는 추적이 가능하지만, 최초 검출은 객체가 일반 카메라의 좁은 시야 범위에 있어야 한다는 제약이 있다. 또한, 팬틸트 장치의 구동 속도가 객체의 이동 속도를 따라가지 못하는 경우 객체 추적이 중단될 수 있다는 문제가 있다.
아래의 본 발명의 실시예들은 광시야 카메라를 이용하여 객체의 검출 및 추적 범위를 넓히며 객체의 빠른 이동 시에도 추적이 중단되지 않도록 하는 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.
실시예들은 일반 카메라를 팬틸트 장치에 탑재하는 대신, 광시야 카메라를 사용하여 객체의 최초 검출이 가능한 범위를 넓히며, 객체가 빠르게 이동해도 객체 추적인 중단되지 않도록 할 수 있다. 즉, 실시예들은 기존의 객체 추적 팬틸트 카메라를 객체 추적 광시야 카메라로 대체하며, 팬틸트 카메라의 사용 시 발생되는 영상 왜곡 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
객체 검출 알고리즘은 일반적인 카메라가 사용하는 직선 투영(Rectilinear projection) 영상을 사용하여 개발되므로 직선 투영 영상에서 잘 작동하지만, 직선 투영 영상은 시야가 넓어질수록 영상의 중심부가 주변부에 비해 점점 작게 표현되므로 약 120도 이상으로 시야를 넓히기 어렵다는 한계가 있다.
어안렌즈를 사용하는 경우, 270도 이상의 시야도 영상에 담을 수 있지만, 어안렌즈 영상은 왜곡이 심하여 직선 투영 영상에서 개발된 객체 검출 알고리즘의 성능이 떨어진다는 문제가 있다. 특히, 어안렌즈 영상의 주변부에서는 수직선이 활과 같이 휘어져 보이므로 카메라의 근접하여 영상에서 크게 표현되는 객체의 검출률이 크게 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 어안렌즈 영상을 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하여 객체 검출을 위해 사용할 수 있다. 어안렌즈 영상을 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하면 실제 세계의 수평선은 활처럼 휘어져 표현되지만 수직선은 왜곡 없이 표현되므로 어안렌즈 영상에서보다 객체의 검출률이 획기적으로 개선될 수 있다. 특히, 사람의 경우는 가로로는 좁고 세로로는 긴 형태이므로 카메라에 근접한 경우에서도 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서는 검출률의 저하가 거의 발생하지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(100)는 광시야 카메라(110), 팬틸트 장치(121, 122), 및 팬틸트 장치에 부착된 장치(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 팬틸트 장치(121, 122)는 패닝 장치(121) 및 틸팅 장치(122) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
광시야 카메라(110)는 어안렌즈를 사용하여 객체의 최초 검출이 가능한 범위를 넓히며, 객체가 빠르게 이동해도 객체 추적인 중단되지 않도록 할 수 있다.
일례로, 광시야 카메라(110)는 1개의 어안렌즈를 사용하는 카메라일 수 있다. 다른 예로, 광시야 카메라(110)는 2개 이상의 어안렌즈로 구성되어 컬러 영상뿐만 아니라 깊이 영상을 얻을 수 있는 어안 스테레오 카메라일 수 있다. 또 다른 예로, 광시야 카메라(110)는 2개 이상의 어안렌즈가 서로 다른 방향을 바라보도록 배치되어 360도 전방위 영상을 얻을 수 있는 360도 카메라일 수 있다.
광시야 카메라(110)는 1개 이상의 어안렌즈를 사용하여 촬영한 영상을 등장방형도법(Equirectangular projection)으로 변환한 영상으로부터 객체 검출을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치(pitch)가 0도인 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤(roll)이 0도인 경우를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치(pitch)가 0도가 아닌 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤(roll)이 0도가 아닌 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광시야 카메라(110)는 렌즈의 중심축이 지표면과 평행인 상태이며, 좌우로 기울어지지 않은 상태에서 (즉, 렌즈가 전방을 향하고 수평이 맞도록, 롤(roll)과 피치(pitch) 각이 0도가 되도록) 촬영되도록 한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 그렇지 않은 경우 촬영된 영상을 광시야 카메라(110)의 중심축이 지표면과 평행이며 좌우로 기울어지지 않은 상태에서 촬영된 것처럼 회전하는 변환을 수행할 수 있다. 이렇게 하면 실제 세상에서 수직선은 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서도 수직선으로 나타나 어안렌즈 영상에서 수직선이 곡선으로 나타나는 왜곡을 제거할 수 있어 객체 검출률을 높일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 팬틸트 장치(121, 122)는 광시야 카메라(110)의 위, 아래, 옆 중 적어도 어느 하나에 결합될 수도 있고, 일정한 거리를 두고 분리되어 설치될 수도 있다. 단, 팬틸트 장치(121, 122)와 광시야 카메라(110) 사이의 거리가 많이 떨어지면 두 장치 사이의 시차(Parallax)가 발생하는 문제가 있다.
팬틸트 장치(121, 122)는 패닝 장치(121) 및 틸팅 장치(122) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어 팬틸트 장치(121, 122)는 패닝 장치(121)로 이루어질 수 있다. 다른 예로, 팬틸트 장치(121, 122)는 틸팅 장치(122)로 이루어질 수 있다. 또 다른 예로, 팬틸트 장치(121, 122)는 패닝 및 틸팅이 가능하도록 패닝 장치(121) 및 틸팅 장치(122)로 이루어질 수 있다.
그리고, 팬틸트 장치(121, 122)에는 망원렌즈 등이 장착된 다른 카메라, 열화상 카메라, TOF 센서나 초음파 센서와 같은 거리 측정 센서 등을 장착할 수 있으며, 장착되는 장치의 종류에는 제한이 없다. 예를 들어 팬틸트 장치(121, 122)에 인형을 장착하여 검출된 사람을 향하여 인사를 하도록 할 수 있으며, 팬틸트 장치(121, 122)에 디스플레이 장치를 장착하여 검출된 사람을 향해 디스플레이의 방향이 변경될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서의 팬틸트 장치(121, 122)는 객체 추적을 위한 것이 아니고, 객체 추적 결과를 활용하기 위한 것이다. 즉, 광시야 카메라(110)를 사용하여 객체를 추적하고 그 검출 결과를 활용하여 팬틸트 장치(121, 122)를 구동할 수 있다.
팬틸트 장치(121, 122)에 초점 거리가 긴 렌즈(망원 렌즈)를 사용하는 카메라를 장착하여 객체 추적을 위한 광시야 카메라(110)에 의해 광시야 영상과 함께 객체 부분만 확대된 고해상도의 영상을 동시에 얻을 수 있다. 즉, 기존은 PTZ 카메라(pan-tilt-zoom camera)가 한 순간에는 좁은 영역에 대한 영상만을 얻을 수 밖에 없지만, 본 발명의 실시예들에 따른 광시야 카메라(110)에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(121, 122)는 광시야 영상과 추적 대상인 사람, 차량과 같은 객체의 확대된 영상을 동시에 얻을 수 있다.
팬틸트 장치(121, 122)에 TOF 센서 또는 초음파 센서를 장착하면 추적 중인 객체까지의 거리를 측정할 수 있다. 물류 분야에서 주로 사용되는 사람 추종 로봇의 경우 LiDAR나 3D Depth 카메라를 사용하여 객체 이동 방향을 확인하고 객체까지의 거리를 측정하여 로봇이 사람을 일정한 거리를 두고 따라 가는 기능을 구현하였지만, LiDAR나 3D Depth 카메라의 경우 시야가 충분히 넓지 못해 추종 대상의 전신이 보이지 않고 신체의 일부만을 검출해서 추종해야 하는 어려움이 있었다.
본 발명의 실시예들에 따른 광시야 카메라(110)에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(121, 122)에 거리를 측정할 수 있는 TOF 센서나 초음파 센서를 장착하여 사용하면 광시야 카메라(110)로 사람의 전신을 검출하여 추적하는 것과 사람까지의 거리를 측정하는 것을 함께 수행할 수 있어 훨씬 안정적인 사람 추종이 가능해진다.
팬틸트 장치(121, 122)에 열화상 카메라를 장착하여 보다 넓은 영역에 대한 발열자 감시가 가능해진다. 열화상 카메라의 시야를 넓히기 위해서는 전용 렌즈의 개발과 열화상 카메라 센서의 해상도를 높여야 한다. 그러나, 높은 해상도의 열화상 카메라는 상당히 고가이다. 본 발명의 실시예들에 따른 광시야 카메라(110)에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(121, 122)를 사용하면 저해상도의 열화상 카메라를 사용해서 넓은 영역에 대한 발열자 감시를 하는 것이 가능해진다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(100)는 광시야 카메라(110)와 팬틸트 장치(120)로 구성된 객체 추적 카메라 시스템으로, 광시야 카메라(110) 및 팬틸트 장치(120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 광시야 카메라(110)에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(120)는 팬틸트 장치에 부착된 장치(130)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
광시야 카메라(110)는 객체를 추적할 수 있으며 광시야 영상을 촬영할 수 있다. 광시야 카메라(110)는 광시야 영상을 획득하기 위해 어안렌즈를 사용하여 촬영한 영상을 등장방형도법(Equirectangular projection)으로 변환한 영상으로부터 객체 검출을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 광시야 카메라(110)는 영상 촬영부(111), 영상 변환부(112), 객체 검출부(113), 및 객체 추적부(114)를 포함할 수 있다.
영상 촬영부(111)는 어안렌즈가 구성되어 어안렌즈 영상을 촬영할 수 있다. 예컨대, 영상 촬영부(111)는 2개 이상의 어안렌즈가 구성되어 컬러 영상 및 깊이 영상을 얻을 수 있다. 다른 예로, 영상 촬영부(111)는 2개 이상의 어안렌즈가 서로 다른 방향을 향하도록 배치되어 1개의 어안렌즈보다 넓은 시야의 영상을 제공할 수 있다. 이 경우, 영상 촬영부(111)는 360도 전방위 영상을 얻을 수 있다.
영상 변환부(112)는 촬영된 어안렌즈 영상이 광시야 카메라(110)가 정면을 향하여 촬영된 영상으로 보이도록 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환할 수 있다. 이 때, 영상 변환부(112)는 광시야 카메라(110)의 수평이 맞지 않은 경우 카메라의 수평을 맞추기 위한 회전 변환을 수행할 수 있다.
객체 검출부(113)는 변환된 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서 객체를 검출할 수 있다.
객체 추적부(114)는 검출된 객체를 추적할 수 있고, 이에 따라 객체의 위치를 출력할 수 있다. 객체 추적부(114)는 추적한 객체에 대한 정보를 팬틸트 장치(120)에 전달할 수 있다. 검출된 객체의 위치로부터 팬틸트 장치(120)의 회전 각도를 결정하고 팬틸트 장치(120)를 회전시킬 수 있다.
팬틸트 장치(120)는 광시야 카메라(110)에 결합되어 추적된 객체의 정보를 전달 받아 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전될 수 있다.
팬틸트 장치(120)는 광시야 카메라(110)의 객체 추적부(114)로부터 추적되는 객체의 정보를 전달 받아 패닝 및 틸팅 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 구동될 수 있다. 예컨대, 팬틸트 장치(120)는 패닝 장치(121)로 구성되어 추적된 객체의 정보를 전달 받아 수평 방향으로 회전할 수 있다. 다른 예로, 팬틸트 장치(120)는 틸팅 장치(122)로 구성되어 추적된 객체의 정보를 전달 받아 수직 방향으로 회전할 수 있다. 또 다른 예로, 팬틸트 장치(120)는 패닝 장치(121) 및 틸팅 장치(122)로 구성되어 추적된 객체의 정보를 전달 받아 수평 방향 및 수직 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 팬틸트 장치(120)에 별도의 장치(130)가 부착될 수 있다.
예를 들어 팬틸트 장치(120)에 장착되어 광시야 카메라(110)에 의해 검출 및 추적되는 객체까지의 거리를 측정하는 거리 측정 센서를 더 포함할 수 있다. 여기서 거리 측정 센서는 망원렌즈가 장착된 카메라, 열화상 카메라, TOF 센서, 초음파 센서 등을 포함할 수 있다. 거리 측정 센서를 통해 객체까지의 거리를 측정하여 객체에 대한 3D 좌표를 출력하고, 출력된 3D 좌표를 사용하여 로봇을 구동하여 로봇이 사람을 추종하도록 할 수 있다.
다른 예로, 팬틸트 장치(120)에 장착되어 광시야 카메라(110)에 의해 추적 중인 각각의 객체의 체온을 차례로 측정하는 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 팬틸트 장치(120)에 장착되어 광시야 영상과 검출된 객체에 대한 확대된 영상을 함께 제공하는 망원렌즈 카메라를 더 포함할 수 있다. 이에 따라 유사 PTZ 카메라 역할을 하도록 할 수 있다.
또 다른 예로, 팬틸트 장치(120)에 인형, 안내판, 디스플레이 등 중 적어도 어느 하나 이상을 장착하고, 광시야 카메라(110)로 가장 카메라에 근접한 사람을 검출하고 추적할 수 있다. 이에 따라 팬틸트 장치(120)를 회전시켜 가장 근접한 사람에게 인형, 안내판, 디스플레이 등이 향하도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법은, 광시야 카메라를 이용하여 객체를 추적하는 단계(S110), 광시야 카메라에 결합된 팬틸트 장치에서 추적된 객체의 정보를 전달 받는 단계(S120), 및 전달 받은 객체 정보에 따라 팬틸트 장치가 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전하는 단계(S130)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법은 도 1 및 도 2에서 설명한 광시야 카메라(110)에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(120)를 통해 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치(100)는 광시야 카메라(110), 팬틸트 장치(120), 및 팬틸트 장치에 부착된 장치(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 광시야 카메라(110)는 영상 촬영부(111), 영상 변환부(112), 객체 검출부(113), 및 객체 추적부(114)를 포함할 수 있다.
단계(S110)에서, 광시야 카메라(110)를 이용하여 객체를 추적할 수 있다.
영상 촬영부(111)는 어안렌즈가 구성되어 어안렌즈 영상을 촬영할 수 있다. 보다 구체적으로, 영상 촬영부(111)는 1개의 어안렌즈 또는 2개 이상의 어안렌즈로 구성되어 컬러 영상과 깊이 정보를 함께 제공하는 어안 스테레오 카메라 또는 2개 이상의 어안렌즈가 서로 다른 방향을 향하도록 배치되어 1개의 어안렌즈보다 더 넓은 시야의 영상을 제공할 수 있다.
영상 변환부(112)는 촬영된 어안렌즈 영상이 광시야 카메라(110)가 정면을 향하여 촬영된 영상으로 보이도록 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환할 수 있다. 즉, 광시야 카메라(110)의 영상은 카메라가 정면을 향하여 롤(roll)과 피치(pitch)가 없이 촬영된 것과 같은 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환할 수 있다. 이 때, 영상 변환부(112)는 광시야 카메라(110)의 수평이 맞지 않은 경우 카메라의 수평을 맞추기 위한 회전 변환을 수행할 수 있다.
객체 검출부(113)는 변환된 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서 객체를 검출할 수 있다.
객체 추적부(114)는 검출된 객체를 추적할 수 있고, 이에 따라 객체의 위치를 출력할 수 있다. 객체 추적부(114)는 추적한 객체에 대한 정보를 팬틸트 장치(120)에 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 객체 추적부(114)는 검출된 객체의 위치로부터 팬틸트 장치(120)의 회전 각도를 결정하고 팬틸트 장치(120)를 회전시킬 수 있다.
단계(S120)에서, 광시야 카메라(110)에 결합된 팬틸트 장치(120)에서 추적된 객체의 정보를 전달 받을 수 있다.
단계(S130)에서, 전달 받은 객체 정보에 따라 팬틸트 장치(120)가 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전할 수 있다. 이 때, 팬틸트 장치(120)는 한 방향의 회전 즉 패닝 또는 틸팅만 지원할 수도 있다.
팬틸트 장치(120)에는 망원렌즈가 장착된 카메라, 열화상 카메라, TOF 센서 또는 초음파 센서와 같은 거리 측정을 위한 센서, 인형/안내판/디스플레이 등이 장착될 수 있다.
예를 들어, 팬틸트 장치(120)에 망원렌즈 카메라를 장착하여 광시야 영상과 검출된 객체에 대한 확대된 영상을 함께 제공하는 유사 PTZ 카메라를 구현할 수 있다.
또한, 팬틸트 장치(120)에 열화상 카메라를 장착하여 넓은 범위에 위치한 사람들의 체온을 차례로 측정하는 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 팬틸트 장치(120)에 거리측정 센서를 측정하여 사람 추종 로봇을 위한 사람 추종 센서로 사용할 수 있다.
이상과 같이, 실시예들에 따르면 광시야 카메라(110)를 이용하여 객체의 검출 및 추적 범위를 넓히며 객체의 빠른 이동 시에도 추적이 중단되지 않도록 할 수 있다.
실시예
아래에서는 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치를 이용하여 사람 추종 로봇을 구현할 수 있다.
팬틸트 장치에 TOF 센서, 초음파 센서 등 거리 측정 센서를 장착하고, 광시야 카메라로 전방의 가장 근접한 사람을 검출하고 추적을 시작한다. 이 때, 팬틸트 장치에 장착된 거리 측정 센서로부터 추적 중인 사람까지의 거리를 측정하여 추적 대상에 대한 3D 좌표를 출력할 수 있다. 출력된 3D 좌표를 사용하여 로봇을 구동함으로써 로봇이 사람을 추종하도록 할 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치를 이용하여 광시야 열화상 카메라를 구현할 수 있다.
팬틸트 장치에 저해상도의 열화상 카메라 장착하고, 광시야 카메라로 복수의 사람을 검출하고 추적한다. 팬틸트 장치에 장착된 열화상 카메라를 사용하여 추적 중인 각 사람들의 체온을 차례로 측정할 수 있다.
또 다른 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치를 이용하여 광시야 영상을 제공하는 객체 추적 PTZ 카메라를 구현할 수 있다.
팬틸트 장치에 망원 렌즈를 장착한 카메라를 장착하고, 광시야 카메라로 객체를 검출하고 추적한다. 관심 대상이 되는 객체를 팬틸트 장치에 부착된 카메라로 확대하여 촬영할 수 있다. 이에 따라 광시야 영상과 확대 촬영된 영상을 함께 출력할 수 있다.
또 다른 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치를 이용하여 사람 추적 안내 시스템을 구현할 수 있다.
팬틸트 장치에 인형, 안내판, 디스플레이 등 중 적어도 어느 하나 이상을 장착하고, 광시야 카메라로 가장 카메라에 근접한 사람을 검출하고 추적한다. 팬틸트 장치를 회전시켜 가장 근접한 사람에게 인형, 안내판, 디스플레이 등이 향하도록 할 수 있다.
이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치에 있어서,
    어안렌즈가 구성되어 어안렌즈 영상을 촬영하는 영상 촬영부 및 상기 촬영된 어안렌즈 영상이 상기 광시야 카메라가 정면을 향하여 촬영된 영상으로 보이도록 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하는 영상 변환부를 포함한 채, 객체를 추적하는 광시야 카메라; 및
    상기 광시야 카메라에 결합되어 추적된 상기 객체의 정보를 전달 받아 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전하는 팬틸트 장치
    를 포함하고,
    상기 영상 변환부는,
    상기 광시야 카메라의 수평이 맞지 않은 경우, 상기 촬영된 어안렌즈 영상이 상기 광시야 카메라가 수평이 맞은 상태에서 촬영된 영상으로 보이도록 상기 광시야 카메라의 물리적 회전 없이 상기 촬영된 어안렌즈 영상에 대해 회전 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는, 객체 추적 팬틸트 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광시야 카메라는,
    2개 이상의 어안렌즈가 구성되어 컬러 영상 및 깊이 영상을 얻을 수 있는 영상 촬영부
    를 포함하는, 객체 추적 팬틸트 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광시야 카메라는,
    2개 이상의 어안렌즈가 서로 다른 방향을 향하도록 배치되어 1개의 어안렌즈보다 넓은 시야의 영상을 제공하는 영상 촬영부
    를 포함하는, 객체 추적 팬틸트 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광시야 카메라는,
    변환된 상기 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서 상기 객체를 검출하는 객체 검출부; 및
    검출된 상기 객체를 추적하는 객체 추적부
    를 더 포함하는, 객체 추적 팬틸트 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 팬틸트 장치는,
    상기 광시야 카메라의 객체 추적부로부터 추적되는 상기 객체의 정보를 전달 받아 패닝 및 틸팅 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 구동되는 것
    을 특징으로 하는, 객체 추적 팬틸트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 팬틸트 장치에 장착되어 상기 광시야 카메라에 의해 검출 및 추적되는 상기 객체까지의 거리를 측정하는 거리 측정 센서
    를 더 포함하고,
    상기 거리 측정 센서를 통해 상기 객체까지의 거리를 측정하여 상기 객체에 대한 3D 좌표를 출력하고, 출력된 상기 3D 좌표를 사용하여 로봇을 구동하여 로봇이 사람을 추종하도록 하는 것
    을 특징으로 하는, 객체 추적 팬틸트 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 팬틸트 장치에 장착되어 상기 광시야 카메라에 의해 추적 중인 각각의 상기 객체의 체온을 차례로 측정하는 열화상 카메라
    를 더 포함하는, 객체 추적 팬틸트 장치.
  11. 광시야 카메라에 기반한 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법에 있어서,
    어안렌즈가 구성된 광시야 카메라를 이용하여 어안렌즈 영상을 촬영하고 객체를 추적하는 단계;
    상기 광시야 카메라에 결합된 팬틸트 장치에서 추적된 상기 객체의 정보를 전달 받는 단계; 및
    전달 받은 상기 객체 정보에 따라 상기 팬틸트 장치가 수평 방향으로 회전 및 수직 방향으로 회전 중 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 회전하는 단계
    를 포함하고,
    상기 추적하는 단계는,
    상기 촬영된 어안렌즈 영상이 상기 광시야 카메라가 정면을 향하여 촬영된 영상으로 보이도록 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상으로 변환하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 변환하는 단계는,
    상기 광시야 카메라의 수평이 맞지 않은 경우, 상기 촬영된 어안렌즈 영상이 상기 광시야 카메라가 수평이 맞은 상태에서 촬영된 영상으로 보이도록 상기 광시야 카메라의 물리적 회전 없이 상기 촬영된 어안렌즈 영상에 대해 회전 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는, 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 광시야 카메라를 이용하여 객체를 추적하는 단계는,
    변환된 상기 등장방형도법(Equirectangular projection) 영상에서 상기 객체를 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 객체를 추적하는 단계
    를 더 포함하는, 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 객체를 추적하는 단계는,
    검출된 상기 객체의 위치로부터 상기 팬틸트 장치의 회전 각도를 결정하고 상기 팬틸트 장치를 회전시키는 것
    을 특징으로 하는, 객체 추적 팬틸트 장치의 동작 방법.
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