KR102614438B1 - 온도 측정 장치 및 온도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비접촉 방식의 온도 측정 장치에 관한 것으로서, 열화상 카메라보다 저가의 간단한 구성으로 움직이는 온도 측정대상을 일반적인 카메라를 이용하여 인식하고 상기 대상의 온도를 측정하며, 상기 측정대상에 대한 위치 정보를 인식하고 이를 이용하여 상기 측정대상과의 거리, 각도 등의 차이에 따른 오차를 보정하여 정확한 온도 측정이 가능하도록 하는 온도 측정 장치 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

온도 측정 장치 및 온도 측정 방법{DEVICE AND METHOD FOR TEMPERATURE MEASURING}

본 발명은 온도 측정 장치 및 온도 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비접촉 방식으로 단일한 또는 그 이상의 다수의 대상물의 온도를 측정할 수 있는 온도 측정 장치 및 온도 측정 방법에 관한 것이다.

객체에 대한 온도를 측정하는 방법은, 열전쌍, 서미스터(thermistor) 등을 이용한 접촉식과 적외선 이미지 센서를 이용한 열화상 카메라 등을 이용한 비접촉식이 있다.

사람이나 가축 등에 대해 온도를 측정하는 것은 질병에 감염되었는지 여부를 알기 위한 것이므로 사람이 직접적으로 대상에 대해 온도를 측정하는 접촉식 온도 측정 방식은 대상으로부터의 바이러스 감염 등의 위험이 있으므로, 최근 들어 특히 비접촉식으로 온도를 측정하는 방식이 선호되는 경향이 있다.

이러한 비접촉식 온도 측정 장치의 대표적인 것이 열화상 카메라이다.

열화상 카메라는 적외선에 반응하는 이미지 센서를 이용하여 대상으로부터 방사되는 적외선을 감지하여 이를 화상으로 출력하는 장치로서, 대상으로부터 반사되는 가시광선의 세기에 반응하는 CCD(Charge-Coupled Device)와 같은 이미지 센서를 이용하는 일반적인 디지털 카메라와는 달리, 대상의 표면의 발열 상태를 화상으로 나타내기 때문에 대상과 열화상 카메라가 어느 정도 떨어져 있더라도 대상의 표면 온도의 분포를 알 수 있다.

이러한 열화상 카메라는 다수의 적외선 감지 소자를 배열하여 구성된 이미지 센서를 이용하여 촬영되는 피사체와 그 주변 모두의 온도 상태를 보여주는 장치로서 상당히 고가이므로 범용으로 사용되기에는 한계가 있다.

그런데, 사람이나 가축과 같은 대상에 대한 온도를 측정하는 것은 몸체 전체에 대한 온도 상태를 측정할 필요 없이 몸체의 일부, 예컨대 사람의 경우 얼굴의 이미 부분에 대해서만 온도를 측정하면 된다는 점에서 열화상 카메라로 사람이나 가축 등의 온도를 측정하는 것은 비효율적이다.

실제로 사람이나 가축의 경우 발열을 동반하는 질병에 감염되었는지 여부를 체크할 때 접촉식 온도측정기로 사람의 이마나 가축의 머리 부분 등에 접촉시켜서 온도를 측정하고, 그 측정된 온도가 정상적인 수치보다 높은지 여부를 체크한다.

사람이나 가축에 대한 체온은 항문 안쪽에 있는 직장 내부의 온도를 기준으로 한다. 신체의 직장 내부의 온도는 대부분의 경우 조건이 일정하고 외계의 영향이 적기 때문에 의학적으로 체온은 직장 내부의 온도가 기준이 된다.

그런데, 신체의 직장 내부의 온도를 직접적으로 측정하는 것은 불가능하므로, 그 대안으로서, 예컨대 사람의 경우, 얼굴의 이마 부위에 혈액량이 많은 측두동맥이 지나가고 그 측두동맥은 몸의 체온 조절을 담당하는 뇌의 시상하부와 연결되어 있기 때문에, 체온 측정시 가장 정확도가 높은 신체 부위는 얼굴의 이마 부위이다.

이렇듯 사람이나 가축 등에 있어서 체온을 측정하는 경우 신체 전체의 온도 분포에 대한 정보는 알 필요가 없고, 신체의 특정 부위를 타깃 영역으로 하여 그 타깃 영역의 온도를 집중적으로 측정하는 것이 더욱 정확한 체온 측정 결과를 얻도록 할 수 있으므로, 그런 점에서 종래의 열화상 카메라는 사람 또는 가축 등에 대한 발열 체크를 위해 온도를 측정하는 수단으로서 적절한 장치라고 볼 수는 없다.

또한, 종래의 열화상 카메라는 색상에 의하여 온도를 표시할 뿐 대상과의 거리를 측정할 수 없으므로 거리에 따른 온도 측정 오차를 극복할 수 없다.

따라서, 온도 측정 장치로부터 거리가 먼 대상의 경우, 그 대상의 온도가 잘못 측정될 수 있는 문제점이 있다.

한편, 종래의 열화상 카메라는 대상물이 겹쳐서 지나가는 경우 대상의 종류나 대상의 특정 위치의 온도를 파악할 수 없는 문제점이 있었으며, 또한 특정 대상의 온도를 구분 인식하고 이를 저장해 두고 시간별 온도를 관리할 수 없는 문제점이 있었다.

비접촉 방식의 온도 측정 장치와 관련한 선행기술로서 KR10-1997-022256, KR10-2019-0125682, KR10-2019-0124029, KR10-2011-0035335 등이 공개되어 있다.

본 발명은 비접촉 방식의 온도 측정 장치에 관한 것으로서, 열화상 카메라보다 저가의 간단한 구성으로 움직이는 온도 측정대상을 일반적인 카메라를 이용하여 인식하고 상기 측정대상의 온도를 측정하며, 상기 움직이는 측정대상에 대한 위치 정보를 인식하고 이를 이용하여 상기 측정대상과의 거리, 각도 등의 차이에 따른 오차를 보정하여 정확한 온도 측정이 가능하도록 하는 온도 측정 장치 및 온도 측정 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는, 화각 내의 영상을 취득하는 카메라; 상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 온도 측정대상을 검출하고 상기 측정대상 상의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부; 상기 측정대상의 움직임을 따라 상기 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 위치를 기준으로 상기 측정대상이 방출하는 적외선을 센싱하는 센싱트래커; 및 상기 타깃 위치에 따라 상기 센싱트래커를 제어하며, 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 제어부를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 검출된 객체가 사람인지 특정 가축인지 특정 사물인지 여부를 학습에 의해 판별하는 인공지능을 탑재하도록 구성되며, 상기 영상처리부는 상기 검출된 객체의 종류별로 해당 종류에 따른 타깃 영역을 찾아 특정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 상기 측정대상에 해당하는 객체로서 사람을 검출하며 상기 검출된 사람의 신체 일부를 인식하여 상기 타깃 영역으로서 특정하며, 상기 센싱트래커는 상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 특정되는 상기 타깃 영역 상의 점의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 영역을 기준으로 적외선을 센싱하여, 상기 제어부가 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도를 상기 측정된 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 보정함으로써 상기 사람의 체온을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 상기 측정대상에 해당하는 객체로서 특정 가축을 검출하며 상기 검출된 가축의 몸체의 일부를 인식하여 상기 타깃 영역으로서 특정하며, 상기 센싱트래커는 상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 특정되는 상기 타깃 영역 상의 점의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 영역을 기준으로 적외선을 센싱하여, 상기 제어부가 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도를 상기 측정된 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 보정함으로써 상기 가축의 체온을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 상기 측정대상에 해당하는 객체로서 특정 사물을 검출하며 상기 사물의 일부를 인식하여 상기 타깃 영역으로서 특정하며, 상기 센싱트래커는 상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 특정되는 상기 타깃 영역 상의 점의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 영역을 기준으로 적외선을 센싱하여, 상기 제어부가 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도를 상기 측정된 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 보정함으로써 상기 사물의 온도를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 수집하여 구축한 온도보정 테이블 정보를 메모리에 저장하도록 구성되며, 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도와 상기 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 상기 온도보정 테이블 정보에 의한 이중선형보간을 함으로써 상기 보정을 하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱트래커는, 상기 측정대상의 온도 산출을 위한 정보를 수집하는 센싱모듈과, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 측정대상의 타깃 영역 상의 한 점인 타깃 위치를 조준하도록 상기 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 카메라에 대한 캘리브레이션을 통해 카메라의 좌표계와 실제 공간 상의 좌표계에 대한 매핑 정보를 미리 설정하여, 상기 센싱모듈이 상기 영상처리부에 의해 특정되는 영상 상의 측정대상에 해당하는 객체의 타깃 영역에 대응되는 실제 공간상의 측정대상의 타깃 영역 상의 타깃 위치를 조준하도록 상기 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱트래커는, 상기 측정대상의 타깃 영역상의 타깃 위치에 광을 조사하는 광포인터와, 상기 광포인터의 광을 이용하여 상기 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정하는 거리측정부와, 상기 타깃 영역으로부터 방사되는 적외선을 센싱하는 적외선 센서를 포함하는 센싱모듈과, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 센싱모듈이 상기 타깃 위치를 조준하도록 상기 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 검출되는 측정대상에 해당하는 객체로부터 상기 측정대상의 위치 변화를 산출하여 상기 산출된 측정대상의 위치 변화에 따라 상기 액추에이터를 제어하여 상기 센싱모듈이 상기 측정대상의 타깃 위치를 조준하도록 하고, 상기 검출된 측정대상의 타깃 위치를 추적하면서 상기 측정대상에 대하여 상기 센싱모듈에 의한 복수회의 측정을 하고 각각의 측정 결과에 대해 상기 측정대상으로부터의 적외선 센싱 정보를 거리 또는 각도 정보에 따라 보정하여, 상기 측정대상의 타깃 위치의 위치 변화를 추적하면서 복수회의 온도를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 취득 영상에서 상기 영상처리부에 의해 제1 측정대상과 제2 측정대상을 포함하는 복수의 측정대상이 검출되고, 상기 센싱트래커가 상기 제1 측정대상을 추적하면서 제1 측정대상에 대한 온도 산출의 정보를 수집하고, 상기 제어부가 상기 수집된 정보들을 이용하여 상기 제1 측정대상에 대한 온도를 산출하여 발열 체크를 한 후, 상기 센싱트래커가 상기 제2 측정대상을 추적하면서 제2 측정대상에 대한 온도 산출의 정보를 수집하고, 상기 제어부가 상기 수집된 정보들을 이용하여 상기 제2 측정대상에 대한 온도를 산출하여 발열 체크를 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는, 화각 내의 영상을 취득하는 카메라; 상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 복수의 온도 측정대상을 검출하고 상기 복수의 측정대상 각각의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부; 상기 복수의 측정대상 각각의 움직임을 따라 상기 각각의 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하며 상기 각각의 타깃 위치를 기준으로 상기 복수의 측정대상 각각이 방출하는 적외선을 센싱하는 복수개의 센싱트래커; 및 상기 각각의 타깃 위치에 대응하도록 상기 각각의 센싱트래커를 매칭시키고, 상기 각각의 센싱트래커가 각 대응되는 타깃 위치를 조준하도록 제어하며, 상기 복수개의 센싱트래커 각각이 측정한 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 복수의 측정대상 각각의 온도를 산출하는 제어부를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 복수개의 센싱트래커 각각은, 매칭된 측정대상의 타깃 영역상의 타깃 위치에 광을 조사하는 광포인터와, 상기 매칭된 측정대상 상의 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정하는 거리측정부와, 상기 매칭된 측정대상의 상기 타깃 위치로부터 방사되는 적외선을 센싱하는 적외선 센서를 포함하는 센싱모듈과, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 매칭된 측정대상의 타깃 위치를 조준하도록 상기 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 복수개의 센싱트래커는 제1 센싱트래커와, 제2 센싱트래커를 포함하도록 구성되고, 상기 취득 영상에서 상기 영상처리부에 의해 제1 측정대상과 제2 측정대상을 포함하는 복수의 측정대상이 검출되고, 상기 제어부가 상기 제1 측정대상을 상기 제1 센싱트래커에 매칭시키고, 상기 제2 측정대상을 상기 제2 센싱트래커에 매칭시키며, 상기 제1 센싱트래커가 상기 제1 측정대상을 추적하면서 제1 측정대상에 대한 온도 산출의 정보를 수집하고, 상기 제2 센싱트래커가 상기 제2 측정대상을 추적하면서 제2 측정대상에 대한 온도 산출의 정보를 수집하여, 상기 제어부가 상기 각 수집된 정보들을 이용하여 상기 제1 측정대상에 대한 온도와 상기 제2 측정대상에 대한 온도를 각각 산출하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 방법은, 카메라에 의해 화각 내의 영상을 취득하는 단계; 상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 온도 측정대상을 검출하고 상기 측정대상의 타깃 영역을 특정하는 단계; 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 액추에이터를 제어하여, 상기 센싱모듈이 상기 영상 상의 측정대상에 해당하는 객체에 대응되는 실제 공간상의 측정대상의 타깃 영역 상의 타깃 위치를 조준하도록 하는 단계; 상기 센싱모듈에 의해 상기 측정대상을 따라 상기 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하고 상기 타깃 위치를 기준으로 적외선을 센싱하는 단계; 및 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 단계를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 카메라에 대한 캘리브레이션을 통해 카메라의 좌표계와 실제 공간 상의 좌표계에 대한 매핑 정보를 미리 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 타깃 위치를 조준하도록 하는 단계는, 상기 미리 설정된 매핑 정보에 의해 상기 특정되는 영상 상의 측정대상에 해당하는 객체의 타깃 영역에 대응되는 실제 공간 상의 측정대상의 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 산출하는 단계와, 상기 센싱모듈이 상기 산출된 실제 공간 상의 측정대상의 타깃 위치를 조준하도록 상기 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 타깃 위치의 위치 정보를 측정하고 상기 타깃 위치를 기준으로 적외선을 센싱하는 단계는, 광포인터를 이용하여 상기 측정대상의 타깃 영역상의 타깃 위치에 광을 조사하는 단계와, 거리측정부를 이용하여 상기 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정하는 단계와, 적외선 센서를 이용하여 상기 타깃 위치를 기준으로 상기 측정대상으로부터 방사되는 적외선을 센싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 단계는, 흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 수집하여 구축한 온도보정 테이블 정보를 마련하며, 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도와 상기 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 상기 온도보정 테이블 정보에 의한 이중선형보간을 함으로써 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 온도 측정 방법은, 비접촉 방식의 온도 측정 장치에 관한 것으로서 열화상 카메라보다 저가의 간단한 구성으로 움직이는 온도 측정대상을 일반적인 카메라를 이용하여 인식하고 상기 대상의 온도를 측정하며, 상기 움직이는 온도 측정대상에 대한 위치 정보를 인식하고 이를 이용하여 상기 측정대상과의 거리, 각도 등의 차이에 따른 오차를 보정하여 정확한 온도 측정을 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온도 측정 장치를 이용하여 비접촉식으로 사람의 체온을 측정하는 경우에 대해 설명하기 위한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 온도 측정 장치를 이용하여 비접촉식으로 가축의 체온을 측정하는 경우에 대해 설명하기 위한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 온도 측정 장치의 카메라에 대해 캘리브레이션을 통해 실제 공간상의 점의 좌표가 카메라 좌표계 상의 하나의 픽셀점으로 변환되는 것을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 온도 측정 장치의 센싱모듈에 의한 측정대상의 위치별 온도 산출에 관하여 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치가 측정대상에 대해 센싱한 온도를 거리 정보를 이용하여 보정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 일 형태를 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 상기 (a)에 나타낸 온도 측정 장치를 이용하여 사람 객체에 대한 체온을 측정하는 것을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 방법에 대해 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 9는 도 7에 도시된 온도 측정 장치를 이용하여 복수의 측정대상에 대해 온도 측정을 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 온도 측정 장치를 이용한 온도 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 구성과, 이를 이용하여 복수의 측정대상에 대해 동시에 온도 측정을 하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 12는 도 11에 도시된 온도 측정 장치를 이용한 온도 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 해당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 온도 측정 장치 및 온도 측정 방법에 관하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 비접촉식 온도 측정 장치에 관한 발명으로서, 비접촉식 온도 측정에 일반적으로 열화상 카메라가 널리 이용되고 있는데, 일반적인 카메라가 피사체로부터 반사된 가시광선에 반응하여 이미지 센서가 피사체에 대한 이미지를 생성하는 것과 마찬가지로 상기 열화상 카메라는 피사체로부터 방사되는 적외선에 반응하여 적외선 이미지 센서가 피사체의 표면의 온도 분포에 대한 이미지를 생성하는 것이다.

그런데, 사람이나 가축 등에 대해 발열 체크(fever check)를 하는 경우, 즉 사람이나 가축의 체온이 정상적인 체온보다 더 높은 체온을 갖는지 여부를 체크하는 경우 열화상 카메라로 사람이나 가축의 몸체 전체의 온도 분포 정보를 다 알 필요는 없다.

실제로 사람이나 가축의 경우 발열을 동반하는 질병에 감염되었는지 여부를 체크할 때 접촉식 온도측정기로 사람의 이마나 가축의 머리 부분 등에 접촉시켜서 온도를 측정하고, 그 측정된 온도가 정상적인 수치보다 높은지 여부를 체크한다.

따라서, 비접촉식 온도 측정 장치의 경우에도, 특히 발열 체크를 하는 경우, 온도 측정의 대상에 대해 특정 타깃 영역의 온도를 측정하여도 충분히 발열 체크를 할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 열화상 카메라와 같은 고가의 장비를 이용하지 않고도 온도 측정의 대상에 대한 발열 체크를 정확하게 수행할 수 있는 온도 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 구성에 대해 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 카메라 (210), 영상처리부 (212), 센싱트래커 (200), 제어부 (300) 등을 포함한다.

상기 카메라 (210)는 일정한 화각으로 움직이는 온도 측정대상((100))를 포함하는 영상을 취득한다.

상기 카메라 (210)는 통상적인 컬러 영상을 취득하는 디지털 카메라일 수 있으며, 온도 측정대상 (100)이 움직이는 소정 범위 내에서 측정대상 (100)을 포착할 수 있는 화각을 가지며, 소정의 fps(frame per second)로 영상을 취득할 수 있는 영상 캡처 장치일 수 있다.

상기 카메라 (210)는 영상 캡처를 통해 움직이는 피사체의 운동 특성을 센싱하는 비전센서(vision sensor)에 이용되는 카메라 일 수 있으며, 그레이 스케일로 영상을 취득하는 카메라일 수 있는데, 피사체로부터 방사되는 적외선에 의한 열화상을 취득하는 카메라일 필요는 없다.

한편, 영상처리부 (212)는 카메라 (210)에 의해 취득된 영상을 분석하여 그 영상으로부터 측정대상 (100)을 검출하고, 상기 측정대상 (100)의 미리 설정된 부분을 온도 측정의 대상이 되는 영역인 타깃 영역 (TR)로 특정할 수 있다.

상기 영상처리부 (212)는 상기 카메라 (210)와 함께 하나의 장치를 구성할 수도 있고, 상기 카메라 (210)와 별도로 구비되어 상기 카메라 (210)로부터 영상 데이터를 전달받아 처리하는 하드웨어 또는 상기 제어부 (300)의 일부 기능으로서 구현될 수 있다.

상기 영상처리부 (212)는 상기 카메라 (210)로부터 영상을 전달받아 그 영상에서 온도 측정대상을 찾아내는 기능을 하는 구성요소인데, 그 측정대상은 빠르게 또는 느리게 움직이거나 움직일 수 있는 객체로서 사람일 수도 있고, 가축일 수도 있으며, 특정 사물일 수도 있다.

상기 영상처리부 (212)는 카메라의 영상으로부터 온도의 측정대상에 해당하는 객체를 추출하도록 프로그래밍된 알고리즘에 의한 프로세스를 통해 상기 측정대상인 사람, 가축, 사물 등을 찾아서 추출할 수 있다.

즉, 상기 영상처리부 (212)는 카메라의 영상으로부터 추출하고자 하는 ㅊ츠측정대상에 관한 특징 정보를 미리 알고 있는 상태에서 카메라로부터 받은 영상을 소정의 영상 처리 기법을 이용하여 처리하면서 미리 알고 있는 측정대상의 특징 정보에 기초하여 영상으로부터 측정대상에 해당하는 객체를 찾아서 추출할 수 있다.

예컨대, 상기 영상처리부는 이전 프레임의 영상을 기준영상(reference image)으로 하여 카메라로부터 받은 다수의 프레임의 영상 각각에 대해 상기 기준영상과의 차영상(image difference)을 통해 각 프레임 영상마다 움직임이 있는 객체를 추출할 수 있는데, 이들 객체들 중 어느 것이 측정대상인지 결정되지 않은 상태이므로 이들을 대상 후보라 한다. 상기 영상처리부는 상기 추출된 다수의 대상 후보 각각에 대해서 미리 알고 있는 측정대상의 특징, 예컨대 측정대상이 사람인 경우 사람의 신체에 관한 특징, 얼굴에 관한 특징 등에 부합하는 대상 후보를 측정대상으로 선정할 수 있다. 예컨대 상기 영상처리부는 머리, 몸통, 팔, 다리 등의 형상에 관한 특징과, 얼굴의 눈, 코, 귀, 입 등에 관한 특징 등에 관한 정보를 미리 저장하고 대상 후보에 대해 상기한 특징 정보에 매칭되는 부분을 찾아서 사람에 대응하는 대상 후보를 추출하고 그 추출된 객체에서 얼굴에 해당하는 부분을 찾아서 추출할 수 있다.

상기 영상처리부가 추출하고자 하는 측정대상이 가축인 경우 가축의 몸체에 관한 특징, 머리에 관한 특징 등을 미리 저장하였다가 그 특징 정보를 바탕으로 대상 후보들 중 상기 특징 정보에 부합하는 대상 후보를 측정대상으로 선정할 수 있다.

사람의 경우 통상 이마 부분의 온도를 측정하여 발열 체크를 하며 가축의 경우에도, 예컨대 돼지의 경우 머리나 복부 등의 온도를 측정하여 발열 체크를 할 수 있다.

상기 영상처리부도 상기한 바와 같이 영상으로부터 측정대상을 추출하고 그 측정대상에서 온도 측정을 할 부분으로서 타깃 영역을 특정할 수 있는데, 상기 영상처리부가 측정대상으로서 사람을 추출한 경우 상기 사람의 이마 부분을 찾아서 타깃 영역으로 특정할 수 있다. 마찬가지로 상기 영상처리부가 측정대상으로서 가축을 추출한 경우 상기 가축의 머리나 복부를 찾아서 타깃 영역으로 특정할 수 있다.

타깃 영역은, 측정대상이 사람인 경우 반드시 이마에 한정되지 않고, 예컨대 볼 부분이나 목 부분 등 다양한 부분으로 특정될 수 있고, 가축의 경우에도 머리나 복부뿐만 아니라 등 부분이나 엉덩이 부분 등 다양한 부분으로 특정될 수 있다.

만약, 측정대상이 사람의 경우, 헤어스타일이나 의상 스타일에 따라 이마 등의 일부 부위가 가려져 있다면, 영상처리부는 온도 측정이 가능한 신체 부분을 찾아서 그 부분을 타깃 영역으로 특정할 수 있다.

측정대상 상에서 온도 측정의 기준이 되는 부분인 타깃 영역은 특정한 하나의 부분으로 한정되는 것이 아니며 영상처리부에 의해 설정될 수 있는 영역이다.

그런데, 상기한 바와 같이 영상처리부 (212)를 카메라의 영상으로부터 측정대상을 추출하도록 하는 알고리즘을 프로그래밍하여 구현하는 경우 몇 가지 한계점이 있다.

예컨대, 측정대상으로서 사람을 추출하고 그로부터 얼굴을 인식하는 경우, 매우 다양한 의상 스타일과 헤어스타일 등에 의해 영상으로부터 사람을 추출하기가 매우 어려우며 사람의 얼굴을 인식하는 것도 매우 어려울 수 있다. 예컨대 영상처리부에 프로그래밍 되지 않은 신체 스타일이나 의상 스타일, 헤어스타일 등을 갖는 사람은 영상처리부가 영상으로부터 추출해 낼 수 없으며, 인식 오류가 발생할 수 있다.

한편, 상기 영상처리부 (212)에 영상으로부터 객체를 자동으로 인식할 수 있는 인공지능이 탑재될 수 있다. 영상 상의 객체 인식을 위하여 딥러닝(Deep Learning) 인공지능이 사용될 수 있다.

상기 딥러닝 인공지능은 영상으로부터 사람, 가축, 사물 등에 대한 객체를 학습하도록 하는 딥러닝 모델을 이용하여 다양한 데이터에 대한 학습을 통해, 마치 사람이 영상을 보고 배경과 객체를 구분하여 인식하고 어떤 객체인지 객체의 각 부분이 어떤 것인지 등을 인식하는 것처럼 영상으로부터 여러 가지 객체 인식을 할 수 있다.

상기한 바와 같이 인공지능이 탑재된 영상처리부는 카메라로부터 취득한 영상에 대해 배경을 분리하는 등의 영상처리를 하지 않더라도, 학습에 의해 영상으로부터 배경과 객체 부분을 구별할 수 있고, 객체가 사람인지 동물인지 사물인지 등을 구별할 수 있다. 상기 영상처리부는 사람을 객체로서 인식한 경우, 학습을 통해 사람 객체의 어느 부분이 얼굴인지, 얼굴에서 어느 부분이 눈인지 코인지 이마인지 등을 구별할 수 있다.

그리고 상기 영상처리부는 사람을 객체로서 인식한 경우, 그 사람의 의상 스타일과 헤어스타일을 고려하여 어느 부분을 온도 측정의 기준인 타깃 영역으로 특정할 것인지 결정할 수 있다.

예컨대, 측정대상이 사람의 경우, 헤어스타일이나 의상 스타일, 마스크 착용 여부에 따라 얼굴의 일부가 가려져 있다면, 영상처리부의 인공지능은 온도 측정이 가능한 신체 부분을 찾아서 그 부분을 타깃 영역으로 특정할 수 있다.

측정대상 상에서 온도 측정의 기준이 되는 부분인 타깃 영역은 특정한 하나의 부분으로 한정되는 것이 아니며 영상처리부의 인공지능이 학습에 의해 온도 측정이 가능하다고 판단한 부분을 타깃 영역으로서 특정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 상기한 바와 같이 객체의 특징 정보를 기반으로 미리 프로그래밍 된 알고리즘에 의해 영상 상의 객체를 추출하는 영상처리부를 포함할 수도 있고, 상기한 바와 같이 학습에 의해 객체를 자동으로 인식하는 인공지능을 탑재한 영상처리부를 포함할 수도 있다.

상기 영상처리부 (212)는 카메라 (210)에 의해 취득된 영상으로부터 측정대상을 검출하고 상기 측정대상 상의 미리 설정된 부분인 타깃 영역을 특정할 수 있다.

예컨대 상기 영상처리부 (212)는 인공지능에 의해 영상에서 사람을 측정대상으로서 인식할 수 있고, 그 측정대상의 얼굴 부분의 이마 부분을 타깃 영역으로서 인식할 수 있으며, 그 이마 부분의 한 점을 타깃 위치로서 특정할 수 있다.

또한 예컨대 상기 영상처리부 (212)는 인공지능에 의해 영상에서 돼지를 측정대상으로서 인식할 수 있고, 그 돼지 측정대상에서 머리를 타깃 영역으로서 인식할 수 있으며, 그 머리의 한 부분을 특정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 센싱트래커 (200)을 포함할 수 있다. 상기 센싱트래커 (200)은 상기 영상처리부 (212)가 영상으로부터 인식한 영상 상의 측정대상에 대응되는 실제 공간 상의 측정대상의 움직임을 따라 타깃 영역 (TR) 상의 한 지점인 타깃 위치 (TP)의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 위치 (TP)로부터의 적외선을 센싱하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 사람 객체를 상기 측정대상으로서 추출하고 그 사람 객체의 얼굴의 이마 부분을 타깃 영역으로서 특정한 경우, 상기 센싱트래커 (200)은 상기 사람 객체에 대응하는 실제 공간상의 사람의 이마를 조준하도록 제어되며 상기 이마 부분에 대한 실제 공간상에서의 위치 정보와 상기 이마 부분으로부터 방사되는 적외선을 센싱할 수 있다.

이때, 만약 상기 사람이 움직이면 카메라 (210)와 영상처리부 (212)에 의해 그 움직임이 감지되어, 상기 센싱트래커 (200)이 그 움직이는 사람의 이마를 조준하도록 제어될 수 있다.

상기 센싱트래커 (200)는, 도 1에 도시된 바와 같이 센싱모듈 (202)과 액추에이터 (201)를 포함할 수 있다.

상기 액추에이터 (201)는 제어부 (300)의 제어에 따라 상기 센싱모듈 (202)이 실제 공간 상의 측정대상 (100)의 타깃 위치 (TP)를 조준하도록 상기 센싱모듈 (202)을 회전 또는 이동시킬 수 있다.

상기 액추에이터 (201)는 하나 또는 둘 이상의 모터 또는 모터와 기어장치 등을 이용하여 센싱모듈 (202)이 회전 또는 이동하도록 할 수 있다.

상기 액추에이터 (201)는 상기 센싱모듈 (202)이 카메라 (210)의 화각 내의 어느 위치의 점이라도 조준할 수 있도록 상기 센싱모듈 (202)을 회전 또는 이동시킬 수 있다.

상기 센싱모듈 (202)은 실제 공간 상의 측정대상 (100)의 타깃 위치 (TP)에 대한 온도 측정을 위한 정보를 수집하는 구성요소로서, 적외선 센서 (220)와, 거리측정부 (230)와, 광포인터 (240)를 포함할 수 있다.

상기 광포인터 (240)는 정해진 방향으로 광을 조사하는 구성요소로서, 일 실시예에 따르면 레이저 빔을 정해진 방향으로 조사하는 장치일 수 있다.

영상처리부 (212)가 영상 분석을 통해 측정대상 상의 타깃 위치의 좌표를 특정하면, 제어부 (300)은 그 타깃 위치의 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 좌표를 산출하고 그 산출된 좌표에 맞게 액추에이터 (201)를 제어하여 센싱모듈 (202)을 회전시켜서 자세를 정해주면, 그 정해진 자세에서 상기 광포인터 (240)는 일정 방향으로 광을 조사하는데, 상기 광포인터 (240)가 광을 조사하는 지점이 조준점이 되고 그 조준점이 실공간 상의 타깃 위치가 된다.

한편, 상기한 바와 같이 광포인터 (240)가 광을 조사한 후 그 조사된 광은 측정대상에 도달한 후 반사되어 되돌아오는데, 그 되돌아오는 광을 거리측정부 (230)가 수신할 수 있다.

상기 거리측정부 (230)는 광포인터 (240)가 조사할 때의 광의 에너지에 대한 정보를 알고 있고 반사광을 수신할 때 그 반사광의 에너지를 감지하여, 조사될 때의 광의 에너지와 수신한 반사광의 에너지의 차이로부터 광포인터 (240)가 조준한 지점, 즉 실공간 상의 타깃 위치까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.

상기 적외선 센서 (220)는 측정대상으로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 감지되는 적외선의 세기에 대응하는 전기 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 적외선 센서 (220)의 적외선 감지에 따른 전기 신호는 제어부 (300)로 전달되고, 제어부 (300)은 그 전기 신호에 따라 측정대상의 온도를 산출할 수 있다.

생명체이든 사물이든 모든 측정대상은 자체 발열의 정도에 따라 적외선을 방출하는데, 적외선 센서는 그와 같이 측정대상이 방출하는 적외선을 감지하는 것이다.

그런데, 측정대상으로부터 방출된 적외선이 적외선 센서에 도달하는 과정에서 공기와 주변의 온도 등의 영향으로 에너지 손실이 발생하므로, 복수의 측정대상이 서로 동일한 온도를 가지고 있다고 하더라도 측정대상과 적외선 센서 사이의 거리, 각도, 적외선의 방사율 등에 따라 서로 다른 온도값으로 측정이 될 수 있다.

측정대상 A와 측정대상 B가 서로 동일한 온도를 가지고 있고, 적외선 센서로부터 측정대상 A까지의 거리가 적외선 센서로부터 측정대상 B까지의 거리보다 더 멀다고 할 때, 측정대상 A와 측정대상 B는 실제로 서로 동일한 온도를 가지고 있음에도 적외선 센서가 측정대상 A로부터 받는 적외선의 특징과 측정대상 B로부터 받는 적외선의 특징이 거리 차이에 따라 서로 달라지기 때문에, 측정대상 A의 온도 측정값이 측정대상 B의 온도 측정값보다 낮아지게 되는 오류가 발생할 수 있다.

따라서, 적외선 센서에 의해 센싱되는 것에만 의존하여 측정대상의 온도를 산출하는 것은 바람직하지 않으며, 온도 측정의 대상인 측정대상과 적외선 센서 사이의 거리, 각도 등을 포함하는 측정대상의 위치 정보(적외선 센서 위치에 대한 상대적인 위치 정보)가 측정대상의 온도 산출에 반영이 되는 것이 바람직하다.

즉, 측정대상에 대한 온도를 측정할 때, 적외선 센서가 상기 측정대상로부터의 적외선을 감지하고 그에 따라 산출되는 온도값이 상기 측정대상의 적외선 센서에 대한 위치 정보에 따라 보정됨으로써 최종적인 온도값이 산출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 측정대상 (100) 상의 타깃 영역 TR이 특정되고 타깃 위치 (TP)이 특정되었다면, 제어부 (300)의 제어에 의해 액추에이터 (201)가 센싱모듈 (202)이 타깃 위치 (TP)을 조준하도록 방향을 조정하며, 적외선 센서 (220)가 타깃 위치 (TP)으로부터의 적외선을 센싱하는 것과 함께 광포인터 (240) 가 광 스폿을 상기 타깃 위치 (TP)에 위치시키고 그로부터 반사되는 광을 수신한 거리측정부 (230)가 센싱모듈 (202)과 타깃 위치 (TP) 사이의 거리를 측정할 수 있다.

제어부 (300)은 상기 적외선 센서 (220)의 센싱값을 기초로 상기 거리측정부 (230)가 감지한 거리 정보, 그리고 액추에이터 (201)의 회전에 따른 각도 정보 등을 이용하여 상기 센싱값을 보정함으로써 측정대상 (100)의 타깃 위치 (TP)에서의 온도를 최종적으로 산출할 수 있다.

한편, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 동작 메커니즘에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 실시예에서는 온도 측정 장치가 비접촉식으로 사람의 체온을 측정하는 경우에 대해 나타내고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 카메라 (210)와 센싱트래커 (200)을 포함하여 구성되고, 도면상 도시되지는 않았으나 카메라 (210)가 취득하는 영상을 분석하여 객체를 인식하는 영상처리부와 센싱트래커 (200)을 제어하고 온도를 산출하는 제어부가 더 포함될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 센싱트래커 (200)은 액추에이터 (201)와 센싱모듈 (202)을 포함할 수 있으며, 센싱모듈 (202)은 액추에이터 (201)에 의해 회전 또는 이동할 수 있는데, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 액추에이터 (201)는 센싱모듈 (202)을 r1 방향 및/또는 r2 방향으로 회전시키면서 상기 센싱모듈 (202)이 화각 내의 임의의 지점을 조준하도록 할 수 있다.

상기 액추에이터 (201)의 r1 방향 회전과 r2 방향 회전은 각각의 회전을 구동시키는 모터를 포함할 수 있으며, 하나의 모터와 기어장치 등을 이용하여 상기 r1 및 r2의 회전을 구동시킬 수도 있다.

상기 액추에이터 (201)에 의한 센싱모듈 (202)의 회전은 실제 공간상의 좌표계(월드좌표계)로서 X-Y-Z의 좌표계에 의해 정의될 수 있고, 센싱 모듈 (202)이 조준하는 타깃 위치의 위치 또한 X-Y-Z의 좌표계에 따라 정의될 수 있다.

한편, 카메라 (210)의 경우 상기 X-Y-Z 좌표계와는 다른 좌표계로서 카메라 좌표계를 사용하며 x-y 좌표계 (픽셀 기반의 좌표계)에 의해 정의될 수 있다.

카메라 (210)가 사람 (101)을 포함하는 다수 프레임의 영상(IM1, IM2, IM3 등)을 취득하고, 영상처리부는 각각의 프레임의 영상을 분석하여 사람에 해당하는 측정대상을 검출한다.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, IM1 영상에서 사람에 해당하는 측정대상 i101을 검출할 수 있다. 이는 영상처리부에 미리 프로그래밍 된 알고리즘에 의해 검출되거나, 영상처리부에 탑재된 인공지능이 학습한 데이터를 바탕으로 사람에 해당하는 측정대상을 인식함으로써 검출할 수 있다.

상기 영상처리부가 영상 (IM1) 상의 사람 측정대상 i101에 대해, 예컨대 이마 부분을 타깃 영역 (iTR)으로서 특정한 경우, 그 타깃 영역 (iTR)의 중심점 또는 임의의 점을 타깃 위치 으로 특정할 수 있으며, 영상 상에서의 타깃 위치의 위치 좌표를 (x1, y1)이라 하기로 한다.

상기 제어부는 영상 상의 타깃 영역 iTR에 대응되는 실제 공간상의 사람의 이마 부분을 타깃 영역 (TR)으로 특정할 수 있으며, 영상 상의 타깃 위치의 좌표(x1, y1)에 대응되는 실제 공간 상의 X-Y-Z 좌표계에 의한 타깃 위치의 좌표를 산출하고, 액추에이터 (201)를 제어하여 센싱모듈 (202)을 회전시켜 X-Y-Z 좌표계에 의한 타깃 위치를 조준하도록 할 수 있다.

이때 상기 제어부는 영상 상의 타깃 영역 iTR에 대응되는 실제 공간상의 측정대상 상의 타깃 영역 (TR)을 특정하지 않고, 센싱모듈 (202)이 영상 상의 타깃 위치의 좌표에 대응되는 X-Y-Z 좌표계에 의한 타깃 위치를 곧바로 조준하도록 할 수도 있다.

여기서, 상기 제어부는 카메라 좌표계 (x-y 좌표계)와 실제 공간의 좌표계(X-Y-Z 좌표계) 사이의 상관관계에 관한 정보를 미리 알고 있을 필요가 있다.

예컨대, 상기 제어부는 카메라 좌표계 (x-y 좌표계)에 의한 좌표값을 실제 공간의 좌표계(X-Y-Z 좌표계)에 의한 좌표값으로 변환할 수 있는 변환행렬에 관한 정보를 미리 기억할 수 있고, 이를 이용하여 x-y좌표계의 좌표값을 X-Y-Z좌표계의 좌표값으로 변환할 수 있다.

상기한 바와 같은 카메라 좌표계 (x-y 좌표계)와 실제 공간의 좌표계(X-Y-Z 좌표계) 사이의 상관관계를 정의하기 위하여 카메라 (210)에 대해 미리 캘리브레이션을 함으로써, 제어부가 상기 서로 다른 좌표계 사이의 상관관계에 관한 정보를 미리 설정해 놓을 수 있다.

상기한 바와 같은 캘리브레이션에 의한 좌표계 변환의 상관관계에 관한 설정에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4에서는 카메라의 캘리브레이션을 통해 실제 공간상의 점의 좌표가 카메라 좌표계 상의 하나의 픽셀점으로 변환되는 것에 관하여 나타내고 있다.

도 4는 카메라는 Camera center Oc을 기준으로 초점거리에 있는 Image plane상의 하나의 픽셀점 p(x, y)가 실제 공간 상의 점 P(X, Y, Z)로부터 프로젝션(projection)되어 생성되는 것을 보여주고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 3차원 공간 좌표계상의 점 P(X, Y, Z)를 2차원 영상 좌표계 상의 하나의 픽셀점 p(x, y)으로 매핑함으로써 카메라가 영상을 취득할 수 있으므로, 동차 좌표계(homogeneous coordinate system)를 이용하면 영상 좌표계와 실제 공간 좌표계 사이의 변환 관계를 산출할 수 있다.

상기 동차 좌표계 (homogeneous coordinate system)은 2차원 좌표를 3차원 좌표로 표현하는 것으로서, 이를 이용하면 2차원 좌표계인 영상 좌표계 상의 한 점 p(x, y)을 3차원 좌표계인 실제 공간상의 좌표계 상의 한 점 P(X, Y, Z)으로 나타낼 수 있다.

이때, 2차원 좌표계인 영상 좌표계 상의 한 점 p(x, y)을 3차원 좌표계인 실제 공간상의 좌표계 상의 한 점 P(X, Y, Z)으로 변환시키는 변환행렬을 산출할 수 있다.

상기한 바와 같이 카메라 캘리브레이션을 통해 제어부가 상기 변환행렬을 산출하면 이를 이용하여 x-y좌표계의 좌표값을 X-Y-Z좌표계의 좌표값으로 변환할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부는 상기 변환행렬을 이용하여 영상 상의 타깃 위치의 좌표(x1, y1)에 대응되는 실제 공간 상의 X-Y-Z 좌표계에 의한 타깃 위치의 좌표를 산출할 수 있다.

제어부는 액추에이터 (201)를 제어하여 센싱모듈 (202)을 회전시켜 X-Y-Z 좌표계에 의한 타깃 위치를 조준하도록 할 수 있다.

이와 같은 방법으로 카메라 (210)가 취득하는 다수 프레임의 영상(IM1, IM2, IM3 등) 각각에서 측정대상의 객체 (i101)를 검출하고 각각의 영상 상의 타깃 위치의 좌표를 상기 변환행렬을 이용하여 실공간 상의 타깃 위치의 좌표로 변환하여 센싱모듈 (202)이 실공간 상의 타깃 위치를 조준하도록 함으로써, 사람 (101)이 움직이면 센싱모듈 (202)이 그 움직임을 좇아 사람의 체온을 측정할 수 있다.

한편, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 동작 메커니즘에 대해 설명한다.

도 3에 도시된 실시예에서는 온도 측정 장치가 비접촉식으로 가축, 즉 돼지의 체온을 측정하는 경우에 대해 나타내고 있다.

도 3은 온도 측정의 대상이 돼지라는 것을 제외하고는 도 2에 도시된 실시예와 실질적으로 동일한 구성과 작동 메커니즘을 갖는다.

도 3에 도시된 바와 같이 액추에이터 (201)는 센싱모듈 (202)을 r1 방향 및/또는 r2 방향으로 회전시키면서 상기 센싱모듈 (202)이 화각 내의 임의의 지점을 조준하도록 할 수 있다.

상기 액추에이터 (201)에 의한 센싱모듈 (202)의 회전은 실제 공간상의 좌표계(월드좌표계)로서 X-Y-Z의 좌표계에 의해 정의될 수 있고, 센싱모듈 (202)이 조준하는 타깃 위치의 위치 또한 X-Y-Z의 좌표계에 따라 정의될 수 있다.

한편, 카메라 (210)의 경우 상기 X-Y-Z 좌표계와는 다른 좌표계로서 카메라 좌표계를 사용하며 x-y 좌표계 (픽셀 기반의 좌표계)에 의해 정의될 수 있다.

카메라 (210)가 돼지 (102)를 포함하는 다수 프레임의 영상(IM1, IM2, IM3 등)을 취득하고, 영상처리부는 각각의 프레임의 영상을 분석하여 돼지에 해당하는 객체를 검출한다.

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, IM1 영상에서 돼지에 해당하는 객체 (i102)를 검출할 수 있다. 이는 영상처리부에 미리 프로그래밍 된 알고리즘에 의해 검출되거나, 영상처리부에 탑재된 인공지능이 학습한 데이터를 바탕으로 돼지에 해당하는 객체를 인식함으로써 검출할 수 있다.

상기 영상처리부가 영상(IM1) 상의 돼지 객체 (i101)에 대해, 예컨대 머리 부분을 타깃 영역 (iTR)으로서 특정한 경우, 그 타깃 영역 (iTR)의 중심점 또는 임의의 점을 타깃 위치 으로 특정할 수 있으며, 영상 상에서의 타깃 위치의 위치 좌표를 (x2, y2)라 하기로 한다.

상기 제어부는 영상 상의 타깃 영역 (iTR)에 대응되는 실제 공간상의 돼지의 머리 부분을 타깃 영역 (TR)로 특정할 수 있으며, 영상 상의 타깃 위치의 좌표(x2, y2)에 대응되는 실제 공간 상의 X-Y-Z 좌표계에 의한 타깃 위치의 좌표를 산출하고, 액추에이터 (201)를 제어하여 센싱모듈 (202)을 회전시켜 X-Y-Z 좌표계에 의한 타깃 위치를 조준하도록 할 수 있다.

이와 같은 방법으로 카메라 (210)가 취득하는 다수 프레임의 영상(IM1, IM2, IM3 등) 각각에서 측정대상의 객체 (i102)를 검출하고 각각의 영상 상의 타깃 위치의 좌표를 상기 변환행렬을 이용하여 실공간 상의 타깃 위치의 좌표로 변환하여 센싱모듈 (202)가 실공간 상의 타깃 위치를 조준하도록 함으로써, 돼지 (102)가 움직이면 센싱모듈 (202)이 그 움직임을 좇아 돼지의 체온을 측정할 수 있다.

한편, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 센싱모듈에 의한 측정대상의 위치별 온도 산출에 관하여 설명한다.

도 5에서 (a)는 서로 다른 위치에 있는 사람을 객체로 하여 온도를 측정하는 경우를 나타낸 것이고, (b)는 서로 다른 위치에 있는 가축을 객체로 하여 온도를 측정하는 경우를 나타낸 것이다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 서로 다른 위치에 제1 피측정자 (101a) 및 제2 피측정자 (101b)가 각각 위치하고 있고, 각각의 측정대상의 이마 부분을 타깃 위치로 하는 경우, 센싱모듈 (202)의 적외선 센서는 제1 피측정자 (101a) 및 제2 피측정자 (101b) 각각으로부터 적외선을 센싱한다.

그런데, 제1 피측정자 (101a) 보다 제2 피측정자 (101b)가 센싱모듈 (202)로부터 더 멀리 위치하기 때문에, 제1 피측정자 (101a)과 제2 피측정자 (101b)가 서로 동일한 체온을 가지고 있다고 가정할 경우, 적외선 센서의 센싱 결과만으로 각각의 측정대상의 체온을 측정하면 상대적으로 멀리 있는 제2 피측정자 (101b)가 제1 피측정자 (101a) 보다 체온이 더 낮게 나타나는 오류가 발생할 수 있다.

따라서, 센싱모듈 (202)의 광포인터가 제1 피측정자 (101a)의 타깃 위치 (P1)로 광을 조사하고 거리측정부가 반사광을 받아 거리 d1을 구하고, 제2 피측정자 (101b)의 타깃 위치 (P2)로 광을 조사하고 거리측정부가 그 반사광을 받아 거리 d2를 구한다.

그리고 센싱모듈 (202)이 각 타깃 위치 P1, P2를 조준하도록 액추에이터가 회전함에 따라, 제1 피측정자 (101a)의 타깃 위치 (P1)를 조준함에 따른 각도 a1과, 제2 피측정자 (101b)의 타깃 위치 (P2)를 조준함에 따른 각도 a2를 각각 구할 수 있다.

상기한 바와 같이 광포인터 및 거리측정부, 액추에이터에 의해 제1 피측정자 (101a)의 타깃 위치에 대한 거리 d1 및 각도 a1으로부터 제1 피측정자 (101a)에 대한 거리 L1을 구할 수 있고, 제2 피측정자 (101b)의 타깃 위치에 대한 거리 d2 및 각도 a2로부터 제2 피측정자 (101b)에 대한 거리 L2를 구할 수 있다.

본 발명의 제어부는 적외선 센서가 제1 피측정자 (101a)에 대해 센싱한 값에 따라 제1 피측정자 (101a)의 온도값를 산출하고 제1 피측정자 (101a)에 대한 거리 L1을 고려하여 상기 산출된 온도값을 보정하여 최종적인 온도를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 제어부는 적외선 센서가 제2 피측정자 (101b)에 대해 센싱한 값에 따라 제2 피측정자 (101b)의 온도값를 산출하고 제2 피측정자 (101b)에 대한 거리 L2를 고려하여 상기 산출된 온도값을 보정하여 최종적인 온도를 산출할 수 있다.

이와 같이 각 측정대상에 대한 거리와 각도 정보를 이용하여 적외선 센서가 센상한 값을 보정하는 방식으로 온도를 산출함으로써 센서에 대한 측정대상의 거리에 상관없이 측정대상에 대한 정확한 온도 산출이 가능하다.

한편, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 서로 다른 위치에 제1 피측정 가축 (102a) 및 제2 피측정 가축 (102b)이 각각 위치하고 있고, 각각의 피측정 가축의 머리 부분을 타깃 위치로 하는 경우, 센싱모듈 (202)의 적외선 센서는 제1 피측정 가축 (102a) 및 제2 피측정 가축 (102b) 각각으로부터 적외선을 센싱한다.

그런데, 제1 피측정 가축 (102a) 보다 제2 피측정 가축 (102b)이 센싱모듈 (202)로부터 더 멀리 위치하기 때문에, 제1 피측정 가축 (102a)과 제2 피측정 가축 (102b)이 서로 동일한 체온을 가지고 있다고 가정할 경우, 적외선 센서의 센싱 결과만으로 각각의 피측정 가축의 체온을 측정하면 상대적으로 멀리 있는 제2 피측정 가축 (102b)이 제1 피측정 가축 (102a) 보다 체온이 더 낮게 나타나는 오류가 발생할 수 있다.

따라서, 센싱모듈 (202)의 광포인터가 제1 피측정 가축 (102a)의 타깃 위치 (P3)으로 광을 조사하고 거리측정부가 반사광을 받아 거리 d3을 구하고, 제2 피측정 가축 (102b)의 타깃 위치 (P4)로 광을 조사하고 거리측정부가 그 반사광을 받아 거리 d4를 구한다.

그리고 센싱모듈 (202)가 각 타깃 위치 P3, P4를 조준하도록 액추에이터가 회전함에 따라, 제1 피측정 가축 (102a)의 타깃 위치 P3을 조준함에 따른 각도 a3과, 제2 피측정 가축 (102b)의 타깃 위치 P4를 조준함에 따른 각도 a4를 각각 구할 수 있다.

상기한 바와 같이 광포인터 및 거리측정부, 액추에이터에 의해 제1 피측정 가축 (102a)의 타깃 위치에 대한 거리 d3 및 각도 a3으로부터 제1 피측정 가축 (102a)에 대한 거리 L3을 구할 수 있고, 제2 피측정 가축 (102b)의 타깃 위치에 대한 거리 d4 및 각도 a4로부터 제2 피측정 가축 (102b)에 대한 거리 L4를 구할 수 있다.

본 발명의 제어부는 적외선 센서가 제1 피측정 가축 (102a)에 대해 센싱한 값에 따라 제1 피측정 가축 (102a)의 온도값를 산출하고 제1 피측정 가축 (102a)에 대한 거리 L3을 고려하여 상기 산출된 온도값을 보정하여 최종적인 온도를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 제어부는 적외선 센서가 제2 피측정 가축 (102b)에 대해 센싱한 값에 따라 제2 피측정 가축 (102b)의 온도값를 산출하고 제2 피측정 가축 (102b)에 대한 거리 L4를 고려하여 상기 산출된 온도값을 보정하여 최종적인 온도를 산출할 수 있다.

이와 같이 각 측정대상에 대한 거리와 각도 정보를 이용하여 적외선 센서가 센싱한 값을 보정하는 방식으로 온도를 산출함으로써 센서에 대한 측정대상의 거리에 상관없이 측정대상에 대한 정확한 온도 산출이 가능하다.

상기한 바와 같이 적외선 센서가 센싱한 값에 따른 온도를 측정대상과 센싱모듈 사이의 거리 정보를 이용하여 센싱된 온도를 보정하는 방법의 일 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 실험 데이터에 의한 온도보정 테이블을 이용하여 보정할 수 있다.

외부의 광에너지를 받은 물체는 이를 흡수한 후 일정한 비율로 외부로 방사하는데, 슈테판-볼츠만 법칙(Stefan-Boltzmann law)에 따라 이상적인 흑체(Black Body) 표면에서는 100% 방사가 이루어지고 흑체가 아닌 물체나 물질은 흡수한 에너지의 일부만을 방사하는 바, 이와 같이 흑체의 에너지 방사량에 대한 물체의 에너지 방사량의 비율을 방사율이라고 한다.

흑체의 방사율은 1이며, 그 이외에는 물체 또는 물질마다 일정한 방사율이 거의 정해져 있는데, 예컨대 피부의 방사율은 0.98이고, 물의 방사율은 0.95이다.

흑체가 아닌 일반적인 물체나 물질의 경우 모든 에너지를 방사하는 것이 아니기 때문에 물체의 온도를 비접촉 방식으로 측정하는 온도계는 그 물체로부터 100% 에너지를 받는 것이 아니라 일부만을 받는 것이다.

따라서, 비접촉 온도계는 일부 에너지를 받아서 나머지 부분을 보정함으로써 전체 에너지에 따른 온도를 산출한다. 예컨대 80%의 열에너지를 방사하는 물체의 경우 감지된 에너지에 나머지 20%를 보정한 후 그에 따라 온도값을 산출한다.

이와 같이 온도를 보정할 때 주변 환경의 습도와 기온 등의 영향을 고려하여 보정할 수도 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 비접촉 방식의 온도측정장치는 이미 정해진 방사율을 고려하여 감지된 에너지에 대한 온도 정보를 산출하기 때문에 측정대상과 온도측정장치 사이의 거리가 멀어질수록 상기 산출되는 온도가 실제 온도와 큰 오차를 나타낼 수밖에 없다.

따라서, 측정대상에 대해 비접촉 방식으로 온도를 측정하는 경우 측정대상과의 거리 정보를 고려하여 원래 측정된 온도값을 거리에 따라 보정하여야만 비로소 정확한 측정대상의 온도를 산출할 수 있다.

상기한 바와 같이 거리에 따라 온도를 보정하는 방법으로서 물체에서 방사되는 에너지가 거리의 제곱에 반비례하는 원리에 따른 수식을 이용하여 온도측정장치가 원래 측정한 온도값을 보정하는 방법을 생각할 수 있다.

그러나, 이는 이론적인 수식에 의한 것으로서 실제 거리에 따른 온도값의 변화를 그대로 반영하지 못하기 때문에 위와 같은 수식에 의한 온도 보정에도 오차가 존재하게 되는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 상기한 바와 같은 측정대상과의 거리에 따른 온도의 보정을 위하여, 흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 실험을 통해 수집하고 이를 토대로 온도보정 테이블을 구축하여, 적외선 센서에 의해 센싱된 온도 정보와 거리측정부가 측정한 측정대상과의 거리 정보를 이용하여 상기 온도보정 테이블에 따라 보정된 온도 정보를 산출하는 방식으로 최종적인 온도 정보를 산출할 수 있다.

도 6의 (a)는 상기한 바와 같은 온도보정 테이블의 일 예에 대해 나타내고, 도 6의 (b)는 (a)에 도시된 온도보정 테이블을 이용하여 보정된 온도 정보를 산출하는 방법을 설명하기 위한 것이다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 온도보정 테이블은 발열체 흑체(Black Body)를 이용하여 흑체의 온도를 특정 온도값부터 미리 설정된 단위로 증가시키면서, 그리고 상기 흑체로부터 거리측정기까지의 거리를 미리 설정된 단위로 증가시키면서 각각의 경우에 상기 흑체의 온도값을 측정하고 그 데이터를 테이블 형태로 나타낸 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 상기한 바와 같은 온도보정 테이블 정보를 메모리에 저장하고, 센싱모듈이 측정대상에 대한 온도를 측정함에 있어서 제어부가 적외선 센서에 의해 센싱된 온도값과 거리측정부에 의해 측정된 타깃 위치에 대한 거리값을 이용하여 상기 메모리에 저장된 온도보정 테이블 정보로부터 최종적으로 보정된 온도 정보를 산출하도록 구성될 수 있다.

도 6의 (a)에 나타낸 온도보정 테이블은 흑체의 기준온도를 33℃부터 39℃까지 1℃씩 증가시키고(세로방향), 이때 측정대상과의 거리를 20cm부터 90cm까지 10cm씩 증가시키면서(가로방향), 각각의 경우의 온도값 측정 데이터(D32 ~ D99)를 나타낸 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 제어부는 상기한 바와 같이 온도보정 테이블 정보를 통해 측정된 온도값과 거리값을 이용하여 보정된 온도 정보를 산출할 수 있는 알고리즘을 실행할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이 측정대상에 대해 측정된 온도값과 거리값을 이용하여 상기 온도보정 테이블을 통해 보정된 온도 정보를 산출하는 일 예로서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 온도보정 테이블에 대한 이중선형보간법(Bilinear Interpolation Method)에 의한 온도 정보 산출 방법이 이용될 수 있다.

도 6의 (b)에서는, 예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치에서 적외선 센서에 의해 측정대상으로부터 센싱된 온도값이 35.4℃이고 측정대상과의 거리가 64cm인 경우에 온도보정 테이블을 통해 이중선형보간법으로 보정된 온도 정보를 산출하는 것을 나타내고 있다.

도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 먼저 거리측정부가 측정한 측정대상과의 거리값 64cm에 대한 가상의 온도를 1차 보간에 의해 구할 수 있다. 즉, 온도보정 테이블 상의 측정거리 60cm 시의 온도값 데이터와 측정거리 70cm 시의 온도값 데이터를 이용하여 선형보간을 통해 64cm 시의 가상 온도 v1 ~ v7을 구할 수 있다.

그리고 측정대상에 대해 적외선 센서에 의해 측정된 온도값 35.4℃에 대한 온도를 산출하기 위하여, 35℃에 대한 가상의 온도 v3과 36℃에 대한 가상의 온도 v4를 이용하여 2차 보간을 함으로써 35.4℃에 대한 최종 보정 온도 v34를 산출할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 적외선 센서에 의해 측정된 온도값과 거리측정부에 의해 측정된 측정대상과의 거리값을 이용하여, 1차 보간과 2차 보간의 이중보간을 통해 최종적으로 보정된 온도 정보를 산출할 수 있다.

한편, 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치에 관하여 설명한다.

도 7에서 (a)는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 일 형태를 나타낸 도면이고, (b)는 상기 (a)에 나타낸 온도 측정 장치를 이용하여 피측정자 (100)에 대한 체온을 측정하는 것을 나타낸 도면이다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 기본적으로 도 1에 도시된 온도 측정 장치의 구성을 실질적으로 동일하게 포함한다.

도 7(a) 및 도 7(b)에 도시된 바와 같이 온도 측정 장치 500)는, 화각 (FOV) 내의 영상을 취득하는 카메라 (510)와, 상기 카메라 (510)에 의해 취득된 영상으로부터 측정대상에 해당하는 객체를 검출하고 상기 객체 상의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부와, 상기 측정대상을 따라 상기 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 위치를 기준으로 상기 측정대상이 방출하는 적외선을 센싱하는 센싱트래커 (520)와, 상기 타깃 위치에 따라 상기 센싱트래커 (520)를 제어하며, 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 영상처리부와 제어부는 장치의 몸체 (501) 내부에 장착될 수 있다.

상기 센싱트래커 (520)는 몸체 (501)에 대해 회전 가능하도록 장착되며, 센싱모듈 (530)과, 상기 센싱모듈 (530)을 회전시키는 액추에이터를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 액추에이터는 몸체 (501) 내부에 설치되어 센싱모듈 (530)을 회전 구동시키도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 액추에이터는 제어부의 제어에 따라 상기 센싱모듈 (530)이 측정대상 (100)의 타깃 위치 (TP)를 조준하도록 상기 센싱모듈 (530)을 회전시킬 수 있다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 센싱트래커 (520)는 내부의 액추에이터에 의해 r1 방향의 회전 및/또는 r2 방향의 회전이 가능하며, 그와 같은 회전에 의해 센싱모듈 (530)이 특정 지점을 조준하도록 할 수 있다.

상기 센싱모듈 (530)은, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 실공간 상의 측정대상 (100)의 타깃 위치 (TP)에 대한 온도 측정을 위한 정보를 수집하는 구성요소로서, 적외선 센서 (531)와, 거리측정부 (532)와, 광포인터 (533)를 포함할 수 있다.

상기 적외선 센서 (531)는 측정대상으로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 감지되는 적외선의 세기에 대응하는 전기 신호를 발생시킬 수 있다.

상기 광포인터 (533)는 정해진 방향으로 광을 조사하는 구성요소로서, 일 실시예에 따르면 레이저 빔을 정해진 방향으로 조사하는 장치일 수 있다.

영상처리부가 영상 분석을 통해 측정대상에 해당하는 객체 상의 타깃 위치의 좌표를 특정하면, 제어부는 그 영상 상의 타깃 위치의 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 좌표를 산출하고 그 산출된 좌표에 맞게 액추에이터를 제어하여 센싱트래커 5(20)을 회전시켜서 자세를 정해주면, 그 정해진 자세에서 상기 광포인터 (533)는 일정 방향으로 광을 조사하는데, 상기 광포인터 (533)가 광을 조사하는 지점이 조준점이 되고 그 조준점이 실공간 상의 타깃 위치 (TP)가 된다.

한편, 상기한 바와 같이 광포인터 (533)가 광을 조사한 후 그 조사된 광은 실공간 상의 측정대상 (100)의 타깃 위치 (TP)에 도달한 후 반사되어 되돌아오는데, 그 되돌아오는 광을 거리측정부 (532)가 수신할 수 있다.

상기 거리측정부 (532)는 광포인터 (533)가 조사할 때의 광의 에너지에 대한 정보를 알고 있고 반사광을 수신할 때 그 반사광의 에너지를 감지하여, 조사될 때의 광의 에너지와 수신한 반사광의 에너지의 차이로부터 광포인터 (533)가 조준한 지점, 즉 실공간 상의 타깃 위치 (TP)까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.

온도 측정 장치 (500) 내부의 제어부는 상기한 바와 같이 적외선 센서 (531)의 센싱 결과와 거리측정부 (532)의 측정 결과를 이용하여 최종적으로 측정대상 (100)의 온도를 산출할 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 플로우차트를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 방법에 관하여 설명한다. 도 8에 도시된 플로우차트는 도 7에 도시된 실시예에 따른 온도 측정 장치를 이용하여 측정대상에 대한 온도를 측정하는 방법의 일 예를 나타낸 플로우차트이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 측정대상에 대한 온도를 측정하기 전에 먼저 카메라에 대해 캘리브레이션을 통해 카메라 좌표계와 실제 공간 상의 좌표계에 대한 매핑 정보를 미리 설정한다(S111).

상기한 캘리브레이션을 통해 좌표계의 매핑 정보를 설정하고 이를 이용하는 것에 대해서는 앞서 설명한 바 있으므로 그에 대한 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.

카메라가 고정된 화각으로 그 화각 내의 영상을 취득하고(S112), 영상처리부가, 인공지능을 이용하거나 영상처리 및 객체 추출 알고리즘을 이용하여, 상기 취득된 영상에서 측정대상에 해당하는 객체를 검출할 수 있다(S113).

영상처리부는 상기 영상 상의 객체에서 타깃 영역을 검출할 수 있고, 상기 타깃 영역 상의 위치인 타깃 위치를 검출할 수 있다(S114).

영상처리부는 상기 캘리브레이션에 의해 미리 설정된 매핑 정보를 이용하여 영상 상의 타깃 위치 정보에 대응하는 실공간 상의 타깃 위치 정보를 산출할 수 있다(S115).

상기 실공간 상의 타깃 위치 정보를 산출하면, 제어부는 액추에이터를 제어하여 상기 산출된 실공간 상의 타깃 위치가 조준점이 되도록 액추에이터가 센싱모듈을 회전시켜 자세를 조정하도록 할 수 있다(S121).

센싱모듈의 광포인터는 실공간 상의 측정대상의 타깃 영역 상의 타깃 위치에 광을 조사하고(S122), 그 조사된 광이 반사되는 것을 거리측정부가 측정하여 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정할 수 있으며(S123), 적외선 센서가 타깃 위치를 기준으로 측정대상으로부터 방사되는 적외선을 센싱하고 그 센싱값에 기초하여 측정대상의 온도를 산출할 수 있다(S124).

이때 적외선 센싱에 의해 산출되는 온도값은 측정대상의 거리에 따른 보정이 이루어지지 않은 값으로서 보정이 필요하며, 그 보정을 하는 일 예에 대해서는 앞서 도 6을 통해 설명한 바 있다.

도 6에서 설명한 바와 같은 방식으로, 타깃 위치에 대해 측정된 거리 정보를 이용하여 상기 적외선 센서의 센싱에 의해 산출된 측정대상의 온도를 보정하여 최종 측정 온도를 산출할 수 있다(S125).

상기한 바와 같은 영상 분석을 통한 타깃 위치 정보의 산출과 온도의 측정 및 측정된 온도의 보정을 통한 최종 온도의 산출 과정은 카메라가 취득하는 매 프레임마다 또는 소정 단위의 프레임마다 반복하여 미리 설정된 횟수만큼 측정할 수 있다(S126).

상기한 바와 같은 방법으로, 열화상 카메라와 같이 단순히 측정대상에 대한 몸체의 온도분포 정보를 얻는 것이 아니라 측정대상에 대한 정확한 온도 (예컨대 사람의 경우 정확한 체온)를 측정할 수 있다.

한편, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치에 의해 복수의 측정대상에 대한 온도를 측정하는 방법의 일 예에 관하여 설명한다.

온도 측정 장치의 카메라에 의해 포착되는 측정대상이 하나인 경우에는, 앞서 설명한 방법에 따라 그 하나의 측정대상에 대한 온도를 측정하면 되지만, 도 9에 도시된 바와 같이 카메라에 의해 복수의 측정대상이 동시에 포착되는 경우 어떻게 처리할 것인지 고려할 필요가 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 온도 측정 장치의 카메라가 동시에 복수의 측정대상을 검출한 경우, 측정대상 각각에 대한 효과적인 온도 측정의 한 방법으로서, 도 9에 도시된 바와 같이 검출된 복수의 측정대상 각각에 대해 순서를 정하여 순차적으로 온도를 측정할 수 있다.

도 9에서 (a)는 2명의 측정대상 중 1명을 우선적으로 온도 측정하는 것을 나타내고 있고, (b)는 나머지 1명에 대해 온도 측정을 하는 것을 나타낸다.

카메라가 복수의 측정대상을 검출한 경우, 그 복수의 측정대상 각각에 대해 우선 순위를 정하고 그 순서에 따라 센싱모듈이 순차적으로 온도 측정을 할 수 있다.

예컨대, 측정대상이 카메라 쪽에 가까이 있을수록 우선 순위를 부여하는 방식으로 순서를 정할 수 있다. 예컨대, 카메라가 취득한 영상에서 좌측에서 우측으로 (또는 우측에서 좌측으로) 각 측정대상에 대해 순서를 정할 수도 있다.

도 9(a) 및 도 9(b)에 도시된 바와 같이 카메라의 화각 (FOV) 내에서 동시에 두 명의 측정대상이 검출되어, 카메라 쪽에 더 가까이 있는 측정대상을 제1 측정대상 (110), 그 뒤에 있는 측정대상을 제2 측정대상 (120)이라 하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 영상처리부는 영상으로부터 동시에 검출된 복수의 측정대상 객체 (110, (120) 중에서 카메라 쪽에 더 가까이 있는 제1 측정대상 (110)에 1순위를 부여하고 그 뒤에 있는 제2 측정대상 (120)에 2순위를 부여하여 그 순서대로 온도 측정을 진행할 수 있다.

도 9(a)에 도시된 바와 같이, 카메라에 의해 취득된 영상 im1에서, 영상처리부는 우선 순위인 제1 측정대상에 해당하는 부분 (i110)에서 타깃 영역을 특정하고 그 타깃 영역에서 타깃 위치 (iTP1)를 산출한다.

제어부는 영상 상의 타깃 위치 (iTP1)의 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 타깃 위치 (TP1)의 위치 좌표를 산출하고 센싱모듈 (530)이 그 실공간 상의 타깃 위치 (TP1)를 조준하도록 액추에이터를 제어하여 센싱모듈 (530)을 회전시킬 수 있다.

센싱모듈 (530)의 광포인터는 실제 공간 상에서의 제1 측정대상의 타깃 위치 (TP1)에 광라인(light line)에 따른 광을 조사하며, 센싱모듈 (530)은 타깃 위치 (TP1)를 기준으로 제1 측정대상 (110)에 대한 온도를 측정할 수 있다.

영상처리부가 다수 프레임의 영상을 분석하여 각 프레임마다 제1 측정대상에 대한 타깃 위치 (TP1)의 위치를 특정해 주고, 그에 따라 센싱모듈 (530)은 타깃 위치 (TP1)의 위치가 변하더라도 그 위치 변화를 추적하면서 제1 측정대상(110)에 대해 복수회의 온도 측정을 할 수 있다. 이와 같은 복수회의 온도 측정은 수백 밀리초(hundreds of milliseconds)의 매우 짧은 시간에 이루어질 수 있다.

한편, 도 9(a)에 도시된 바와 같이 제1 측정대상 (110)에 대한 온도 측정이 완료된 후 곧바로 그 다음 순위인 제2 측정대상 (120)에 대한 온도 측정이 진행될 수 있다.

상기 센싱모듈 (530)이 제1 측정대상 (110)에 대해 센싱을 하는 동안에도 카메라는 고정된 상태로 그 화각 (FOV)으로 지속적으로 제1 측정대상 (110) 및 제2 측정대상 (120)에 대한 영상을 설정된 fps로 지속적으로 취득하고 매 프레임마다 측정대상에 해당하는 객체를 추출하여 각각의 측정대상의 움직임을 따라 추적을 하면서 각각의 측정대상의 위치를 지속적으로 특정할 수 있다.

따라서, 상기 센싱모듈 (530)이 제1 측정대상 (110)에 대해 센싱을 하는 동안에도 카메라에 의해 취득되는 영상 분석을 통해 제2 측정대상(120)이 어느 위치에 있는지 확인하고 있으며, 제1 측정대상 (110)에 대해 센싱이 완료된 후 곧바로 상기 센싱모듈 (530)이 제2 측정대상(120)에 대한 센싱을 진행할 수 있다.

이때 만약 제3의 측정대상이 화각 (FOV) 내에 등장하게 되면 카메라는 이를 감지하여 상기한 바와 같은 방법으로 지속적으로 추적하면서 상기 제2 측정대상에 대한 센싱이 완료된 후 곧바로 제3 측정대상에 대한 센싱을 진행할 수 있다.

도 9(b)에 도시된 바와 같이, 카메라에 의해 취득된 영상 (im2)에서, 영상처리부는 제2 측정대상에 해당하는 부분 (i120)에서 영상 상의 타깃 영역을 특정하고 그 타깃 영역에서 타깃 위치 (iTP2)의 위치를 산출할 수 있다.

제어부는 영상 상의 타깃 위치 (iTP2)의 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 타깃 위치 (TP2)의 위치 좌표를 산출하고 센싱모듈 (530)이 그 타깃 위치 (TP2)를 조준하도록 액추에이터를 제어하여 센싱모듈 (530)을 회전시킬 수 있다.

상기 센싱모듈 (530)의 광포인터는 실제 공간 상에서의 제2 측정대상의 타깃 위치 (TP2)에 광라인(light line)에 따른 광을 조사하며, 센싱모듈 (530)은 타깃 위치 (TP2)를 기준으로 제2 측정대상 (120)에 대한 온도를 측정할 수 있다.

영상처리부가 다수 프레임의 영상을 분석하여 각 프레임마다 제2 측정대상에 대한 타깃 위치 (TP2)의 위치를 특정해 주고, 그에 따라 센싱모듈 (530)은 타깃 위치 (TP2a)의 위치가 변하더라도 그 위치 변화를 추적하면서 제2 측정대상 (120)에 대해 복수회의 온도 측정을 할 수 있다.

이와 같이 각 측정대상에 대해 온도를 측정한 결과 발열이 발견되면 이에 대해 알람을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치는 디스플레이 장치와 연결되어 사용될 수 있으며, 디스플레이 장치에는 카메라에 의해 촬영되는 컬러 영상 (열화상이 아님)을 그대로 출력하고 그 디스플레이 된 컬러 영상 상에 등장하는 각각의 사람 또는 가축에 대해 측정된 온도값을 표시하는 방식으로 온도 측정 정보를 제공할 수 있다.

만약 온도 측정 결과 발열을 갖는 사람 또는 가축이 발견되면, 디스플레이 영상에서 해당 사람 또는 가축에 대해 표시되는 온도값을 빨간색으로 깜빡거리게 표시하는 등의 방법으로 알람을 알 수 있다.

한편, 도 10에 도시된 플로우차트를 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 방법에 관하여 설명한다. 도 10에 도시된 플로우차트는 도 9에 도시된 실시예에 따른 온도 측정 장치를 이용하여 측정대상에 대한 온도를 측정하는 방법의 일 예를 나타낸 플로우차트이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 측정대상에 대한 온도를 측정하기 전에 먼저 카메라에 대해 캘리브레이션을 통해 카메라 좌표계와 실제 공간 상의 좌표계에 대한 매핑 정보를 미리 설정한다(S211).

카메라가 고정된 화각으로 그 화각 내의 영상을 취득하고(S212), 영상처리부가, 인공지능을 이용하거나 영상처리 및 객체 추출 알고리즘을 이용하여, 상기 취득된 영상에서 측정대상에 해당하는 객체를 검출할 수 있다(S213).

이때, 영상처리부가 하나의 영상에서 복수의 측정대상에 해당하는 객체를 동시에 검출하는 경우(S214), 즉 서로 다른 둘 이상의 측정대상을 영상에서 각각 객체로 검출한 경우, 영상처리부 또는 제어부는 상기 복수의 객체 각각에 대해 우선순위를 설정할 수 있다(S215). 이에 대해서는 앞서 설명한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.

만약 단수의 측정대상이 검출되었다면 상기한 도 8에 도시된 플로우차트에 따라 측정대상에 대한 온도를 산출할 수 있다 (동그라미 A는 위 도 8에 도시된 플로우차트에 따른 프로세스가 진행됨을 의미함).

만약 복수의 측정대상에 대한 객체가 동시에 검출되었다면, 그 중 먼저 1순위의 측정대상에 대해 도 8의 S114, S115 및 S121 내지 S126 등의 과정을 통해 최종 온도를 산출할 수 있다. 즉 1순위 측정대상의 객체로부터 타깃 위치 정보를 검출하고 캘리브레이션 매핑 정보를 이용하여 실공간 상의 타깃 위치 정보를 산출하며(S216), 센싱모듈의 조준점을 조정하여 타깃 위치를 기준으로 센싱된 온도를 거리정보로 보정하여 1순위 측정대상에 대한 최종 측정 온도를 산출할 수 있다(S217). 이러한 온도 측정은 미리 설정된 횟수만큼 반복 측정이 이루어질 수 있다.

1순위 측정대상에 대한 온도 측정이 완료되면(S218), 그 다음 2순위 측정대상에 대해 온도 측정이 이루어지는데, 1순위 측정 대상에 대한 온도 측정이 이루어지는 동안에도 카메라에 의해 취득되는 영상에서 2순위 등의 후순위(들)의 측정대상에 대한 객체를 지속적으로 추출하고 추적하는 과정이 진행되어, 1순위 측정대상에 대한 온도 측정이 완료된 후 그 다음 순위의 측정대상에 대한 온도 측정이 곧바로 이루어질 수 있도록 할 수 있다(S221).

1순위 측정대상에 대한 온도 측정이 완료된 후, 2순위 측정대상의 객체로부터 타깃 위치 정보를 검출하고 캘리브레이션 매핑 정보를 이용하여 실공간 상의 타깃 위치 정보를 산출하며(S222), 센싱모듈의 조준점을 조정하여 타깃 위치를 기준으로 센싱된 온도를 거리정보로 보정하여 2순위 측정대상에 대한 최종 측정 온도를 산출할 수 있다(S223). 이러한 온도 측정은 미리 설정된 횟수만큼 반복 측정이 이루어질 수 있다.

2순위 측정대상에 대한 온도 측정이 완료되면(S224), 그 다음 순위의 측정대상이 존재하면 그 다음 순위의 측정대상에 대해서도 위와 동일한 방법으로 온도 측정이 이루어지고, 그 다음 순위의 측정대상이 존재하지 않으면 온도 측정이 종료된다.

상기한 바와 같은 방법으로 동시에 복수의 측정대상이 검출되는 경우에도 그 복수의 측정대상에 대해 빠르게 온도 측정이 이루어질 수 있다.

한편, 도 11을 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치에 관하여 설명한다.

도 11에 도시된 실시예에 따른 온도 측정 장치 ((600)은 카메라가 취득하는 영상을 통해 복수의 측정대상을 동시에 검출한 경우, 그 복수의 측정대상 각각에 대해 동시에 온도 측정을 할 수 있다.

도 11에서 (a)는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 일 형태를 나타낸 도면이고, (b)는 상기 (a)에 나타낸 온도 측정 장치를 이용하여 복수의 측정대상 각각에 대해 동시에 온도을 측정하는 것을 나타낸 도면이다.

도 11(a)에 도시된 바와 같이 온도 측정 장치 (600)은 하나의 카메라 (610)와 복수의 센싱트래커 (620a, 620b)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 11(a)에서는 상기 복수의 센싱트래커가 제1 센싱트래커 (620a) 및 제2 센싱트래커 (620b)로서 구성되는 경우를 나타내고 있는데, 상기 복수의 센싱트래커는 둘 또는 그 이상 구비될 수 있다.

도 11(a)에 도시된 실시예에 따른 온도 측정 장치 (600)는, 화각 FOV 내의 영상을 취득하는 카메라 (610)와, 상기 카메라 (610)에 의해 취득된 영상으로부터 복수의 측정대상 (110, 120)을 검출하고 상기 복수의 측정대상 각각의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부와, 상기 복수의 측정대상 (110, 120) 각각을 따라 각각의 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하며 상기 각각의 타깃 위치를 기준으로 상기 복수의 측정대상 각각이 방출하는 적외선을 센싱하는 복수개의 센싱트래커 (620a, 620b)와, 각각의 타깃 위치에 대응하도록 상기 각각의 센싱트래커 (620a, 620b)를 매칭시키고, 상기 각각의 센싱트래커 (620a, 620b)가 각 대응되는 타깃 위치를 조준하도록 제어하며, 상기 복수개의 센싱트래커 (620a, 620b) 각각이 측정한 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 복수의 측정대상 (110, 120) 각각의 온도를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 센싱트래커 각각은 도 6(a)에 도시된 온도 측정 장치 (500)의 센싱트래커 (520)와 실질적으로 동일한 구성으로 구현될 수 있다.

도 11(a)에 도시된 바와 같이, 제1 센싱트래커 (620a) 및 제2 센싱트래커 (620b)는 몸체 (601)에 대해 회전 가능하도록 장착될 수 있다.

카메라 (610)에 의해 취득된 영상을 영상처리부가 분석하여 동시에 복수의 측정대상이 검출된 경우, 예컨대 도 8(b)에 도시된 바와 같이 제1 측정대상 (110) 및 제2 측정대상 (120)이 동시에 검출된 경우, 제어부는 제1 센싱트래커 (620a)를 제1 측정대상 (110)에 매칭시키고, 제2 센싱트래커 (620b)를 제2 측정대상 (120)에 매칭시킬 수 있다.

이에 따라, 제1 센싱트래커 (620a)가 제1 측정대상 (110)을 추적하면서 제1 측정대상 (110)에 대한 온도 산출의 정보를 수집하고, 제2 센싱트래커 (620b)가 제2 측정대상 (120)을 추적하면서 제2 측정대상 (120)에 대한 온도 산출의 정보를 수집할 수 있다.

제어부는 제1 센싱트래커 (620a)에 의해 수집된 정보들을 이용하여 제1 측정대상 (110)에 대한 온도를 산출하고, 제2 센싱트래커 (620b)에 의해 수집된 정보들을 이용하여 제2 측정대상 (120)에 대한 온도를 산출할 수 있다. 즉 제어부는 제1 측정대상 (110)에 대한 온도 측정과 제2 측정대상 (120)에 대한 온도 측정을 동시에 진행할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 센싱트래커 (620a)는 제1 센싱모듈 (630a)과, 상기 제1 센싱모듈 (630a)을 회전시키는 제1 액추에이터를 포함하고, 제2 센싱트래커 (620b)는 제2 센싱모듈 (630b)과, 상기 제2 센싱모듈 (630b)을 회전시키는 제2 액추에이터를 포함할 수 있다.

상기 제1 액추에이터와 제2 액추에이터는 각각 몸체 (601) 내부에 설치될 수 있으며, 제1 액추에이터가 제1 센싱모듈 (630a)을 회전 구동시키고 제2 액추에이터가 제2 센싱모듈 (630b)을 회전 구동시킬 수 있다.

제어부의 제어에 따라, 제1 액추에이터는 제1 센싱모듈 (630a)이 실공간 상에서 제1 측정대상 (110)의 타깃 위치 (TP1)을 조준하도록 상기 제1 센싱모듈 (630a)을 회전시킬 수 있고, 제2 액추에이터는 제2 센싱모듈 (630b)이 실공간 상에서 제2 측정대상 (120)의 타깃 위치 (TP2)를 조준하도록 상기 제2 센싱모듈 (630b)을 회전시킬 수 있다.

도 11(a)에 도시된 바와 같이, 제1 센싱트래커 (620a)는 내부의 제1 액추에이터에 의해 ra1 방향의 회전 및/또는 ra2 방향의 회전이 가능하고 그와 같은 회전에 의해 제1 센싱모듈 (630a)이 특정 지점을 조준하도록 할 수 있으며, 제2 센싱트래커 (620b)는 내부의 제2 액추에이터에 의해 rb1 방향의 회전 및/또는 rb2 방향의 회전이 가능하고 그와 같은 회전에 의해 제2 센싱모듈 (630b)이 특정 지점을 조준하도록 할 수 있다.

상기 제1 센싱모듈 (630a)은 제1 적외선 센서 (631a)와, 제1 거리측정부 (632a)와, 제1 광포인터 (633a)를 포함할 수 있고, 상기 제2 센싱모듈 (630b)은 제2 적외선 센서 (631b)와, 제2 거리측정부 (632b)와, 제2 광포인터 (633b)를 포함할 수 있다.

영상처리부가 영상 imn의 분석을 통해 제1 측정대상에 해당하는 객체 (i110) 상의 제1 타깃 위치 (iTP1)의 좌표를 특정하면, 제어부는 그 영상 상의 제1 타깃 위치 (iTP1)의 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 좌표를 산출하고 그 산출된 좌표에 맞게 제1 액추에이터를 제어하여 제1 센싱트래커 (620a)을 회전시켜서 제1 센싱모듈 (630a)이 제1 타깃 위치 (TP1)를 조준할 수 있도록 한다.

상기 제1 센싱모듈 (630a)의 제1 적외선 센서 (631a)는 제1 측정대상 (110)으로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 감지되는 적외선의 세기에 대응하는 전기 신호를 발생시킬 수 있다.

상기 제1 센싱모듈 (630a)의 제1 광포인터 (633a)는 실공간 상의 제1 타깃 위치 (TP1)를 조준점으로 하여 광을 조사한다.

제1 광포인터 (633a)가 광을 조사한 후 그 조사된 광은 제1 측정대상 (110)의 제1 타깃 위치 (TP1)에 도달한 후 반사되어 되돌아오는데, 그 되돌아오는 광을 제1 거리측정부 (632a)가 수신할 수 있다.

제1 거리측정부 (632a)는 제1 광포인터 (633a)가 조사할 때의 광의 에너지에 대한 정보를 알고 있고 반사광을 수신할 때 그 반사광의 에너지를 감지하여, 조사될 때의 광의 에너지와 수신한 반사광의 에너지의 차이로부터 실공간 상의 제1 타깃 위치 (TP1)까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.

제어부는 상기한 바와 같이 제1 적외선 센서 (631a)의 센싱 결과에 따른 온도를 제1 거리측정부 (632a)의 측정 결과를 이용하여 보정함으로써 최종적으로 제1 측정대상 (110)의 온도를 산출할 수 있다.

상기한 바와 같은 제1 센싱트래커 (620a)의 프로세스와 동시에 제2 센싱트래커 (620b)의 프로세스도 진행될 수 있다.

즉, 영상처리부가 영상 imn의 분석을 통해 제2 측정대상 (i120) 상의 제2 타깃 위치 (iTP2)의 좌표를 특정하면, 제어부는 그 제2 타깃 위치 (iTP2)의 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 좌표를 산출하고 그 산출된 좌표에 맞게 제2 액추에이터를 제어하여 제2 센싱트래커 (620b)을 회전시켜서 제2 센싱모듈 (630b)이 제2 타깃 위치 (TP2)를 조준할 수 있도록 한다.

상기 제2 센싱모듈 (630b)의 제2 적외선 센서 (631b)는 제2 측정대상 (120)으로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 감지되는 적외선의 세기에 대응하는 전기 신호를 발생시킬 수 있다.

상기 제2 센싱모듈 (630b)의 제2 광포인터 (633b)는 실공간 상의 제2 타깃 위치 (TP2)를 조준점으로 하여 광을 조사한다.

제2 광포인터 (633b)가 광을 조사한 후 그 조사된 광은 제2 측정대상 (120)의 제2 타깃 위치 (TP2)에 도달한 후 반사되어 되돌아오는데, 그 되돌아오는 광을 제2 거리측정부 (632b)가 수신할 수 있다.

제2 거리측정부 (632b)는 제2 광포인터 (633b)가 조사할 때의 광의 에너지에 대한 정보를 알고 있고 반사광을 수신할 때 그 반사광의 에너지를 감지하여, 조사될 때의 광의 에너지와 수신한 반사광의 에너지의 차이로부터 실공간 상의 제2 타깃 위치 (TP2)까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.

제어부는 상기한 바와 같이 제2 적외선 센서 (631b)의 센싱 결과에 따른 온도를 제2 거리측정부 (632b)의 측정 결과를 이용하여 보정함으로써 최종적으로 제2 측정대상 (120)의 온도를 산출할 수 있다.

한편, 도 12에 도시된 플로우차트를 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 방법에 관하여 설명한다. 도 12에 도시된 플로우차트는 도 11에 도시된 실시예에 따른 온도 측정 장치를 이용하여 측정대상에 대한 온도를 측정하는 방법의 일 예를 나타낸 플로우차트이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 측정대상에 대한 온도를 측정하기 전에 먼저 카메라에 대해 캘리브레이션을 통해 카메라 좌표계와 실제 공간 상의 좌표계에 대한 매핑 정보를 미리 설정한다(S311).

카메라가 고정된 화각으로 그 화각 내의 영상을 취득하고(S312), 영상처리부가, 인공지능을 이용하거나 영상처리 및 객체 추출 알고리즘을 이용하여, 상기 취득된 영상에서 측정대상에 해당하는 객체를 검출할 수 있다(S313).

이때, 영상처리부가 하나의 영상에서 복수의 측정대상에 해당하는 객체를 동시에 검출하는 경우(S314), 즉 서로 다른 둘 이상의 측정대상을 영상에서 각각 객체로 검출한 경우, 영상처리부는 검출된 복수의 측정대상에 대한 객체 각각에 대해 타깃 위치 정보를 검출할 수 있다(S315).

예컨대, 앞서 S313 단계에서 측정대상에 해당하는 객체가 동시에 둘 검출된 경우 (즉, 제1 측정대상에 대한 객체와 제2 측정대상에 대한 객체가 동시에 검출된 경우), 영상처리부는 제1 측정대상의 객체에서 제1 타깃 위치를 검출하고, 제2 측정대상의 객체에서 제2 타깃 위치를 검출할 수 있다(S315).

그리고 상기 제1 타깃 위치에 대한 실공간 상의 위치 및 제2 타깃 위치에 대한 실공간 상의 위치 정보를 산출할 수 있다(S316).

제어부는 각각의 실공간 상의 타깃 위치에 대응하는 각각의 센싱트래커를 매칭시키고 각각의 센싱트래커가 각 매칭된 타깃 위치를 조준하여 온도 측정에 필요한 정보를 산출하도록 할 수 있다.

즉, 실공간 상의 제1 타깃 위치에 대응하도록 제1 센싱트래커를 매칭시킴으로써 제1 센싱모듈이 제1 액추에이터에 의해 회전하여 상기 실공간 상의 제1 타깃 위치를 조준하도록 할 수 있고(S321), 실공간 상의 제2 타깃 위치에 대응하도록 제2 센싱트래커를 매칭시킴으로써 제2 센싱모듈이 제2 액추에이터에 의해 회전하여 상기 실공간 상의 제2 타깃 위치를 조준하도록 할 수 있다(S331).

제어부는, 제1 타깃 위치를 기준으로 제1 측정대상에 대해 센싱된 온도를 거리 정보로 보정하여 제1 측정대상에 대한 최종 온도를 산출할 수 있으며(S322), 제2 타깃 위치를 기준으로 제2 측정대상에 대해 센싱된 온도를 거리 정보로 보정하여 제2 측정대상에 대한 최종 온도를 산출할 수 있다(S332).

상기한 바와 같이 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 온도 측정 장치를 이용하여 제1 측정대상에 대한 온도 측정과 제2 측정대상에 대한 온도 측정을 동시에 진행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 온도 측정 장치는 비접촉 방식의 온도 측정 장치에 관한 것으로서 열화상 카메라보다 저가의 간단한 구성으로 움직이는 온도 측정대상을 일반적인 카메라를 이용하여 인식하고 상기 대상의 온도를 측정하며, 상기 측정대상에 대한 위치 정보를 인식하고 이를 이용하여 상기 측정대상과의 거리, 각도 등의 차이에 따른 오차를 보정하여 정확한 온도 측정을 할 수 있는 특장점이 있다.

200, 520: 센싱트래커, 201: 액추에이터
202, 530: 센싱모듈, 210, 510: 카메라
212: 영상처리부, 220, 531: 적외선 센서
230, 532: 거리측정부, 240, 533: 광포인터
300: 제어부, 610: 카메라
620a: 제1 센싱트래커, 620b: 제2 센싱트래커
630a: 제1 센싱모듈. 630b: 제2 센싱모듈
631a: 제1 적외선 센서, 631b: 제2 적외선 센서
632a: 제1 거리측정부, 632b: 제2 거리측정부
633a: 제1 광포인터, 633b: 제2 광포인터

Claims (18)

1. 화각 내의 영상을 취득하는 카메라;
   상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 온도 측정대상을 검출하고 상기 측정대상 상의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부;
   상기 측정대상의 타깃 영역상의 타깃 위치에 광을 조사하는 광포인터와, 상기 광포인터의 광을 이용하여 상기 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정하는 거리측정부와, 상기 타깃 영역으로부터 방사되는 적외선을 센싱하는 적외선 센서를 포함하는 센싱모듈 및 상기 센싱모듈이 상기 타깃 위치를 조준하도록 상기 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 액추에이터를 포함하는 센싱트래커;
   상기 타깃 위치에 따라 상기 센싱트래커를 제어하며, 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 제어부; 및
   흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 수집하여 구축한 온도보정 테이블 정보를 저장하는 메모리를 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 검출되는 측정대상에 해당하는 객체로부터 상기 측정대상의 위치 변화를 산출하여 상기 산출된 측정대상의 위치 변화에 따라 상기 액추에이터를 제어하여 상기 센싱모듈이 상기 측정대상의 타깃 위치를 조준하도록 하고,
   상기 검출된 측정대상의 타깃 위치를 추적하면서 상기 적외선 센서에 의해 센싱된 상기 타깃 위치에 대한 적외선 센싱값과, 상기 거리측정부에 의해 측정된 상기 타깃 위치에 대한 거리값을 이용하여 상기 메모리에 저장된 온도보정 테이블 정보로부터 산출된 값을 상기 측정대상에 대한 온도 정보로서 산출하도록 구성되는 온도 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 검출된 객체가 사람인지 특정 가축인지 특정 사물인지 여부를 학습에 의해 판별하는 인공지능을 탑재하도록 구성되며,
   상기 영상처리부는 상기 검출된 객체의 종류별로 해당 종류에 따른 타깃 영역을 찾아 특정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
3. 화각 내의 영상을 취득하는 카메라;
   상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 온도 측정대상을 검출하고 상기 측정대상 상의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부;
   상기 측정대상의 움직임을 따라 상기 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 위치를 기준으로 상기 측정대상이 방출하는 적외선을 센싱하는 센싱트래커; 및
   상기 타깃 위치에 따라 상기 센싱트래커를 제어하며, 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 제어부를 포함하며,
   상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 상기 측정대상에 해당하는 객체로서 사람을 검출하며 상기 검출된 사람의 신체 일부를 인식하여 상기 타깃 영역으로서 특정하며,
   상기 센싱트래커는 상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 특정되는 상기 타깃 영역 상의 점의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 영역을 기준으로 적외선을 센싱하여,
   상기 제어부가 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도를 상기 측정된 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 보정함으로써 상기 사람의 체온을 산출하도록 구성되며,
   흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 수집하여 구축한 온도보정 테이블 정보를 메모리에 저장하도록 구성되며,
   상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도와 상기 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 상기 온도보정 테이블 정보에 의한 이중선형보간을 함으로써 상기 보정을 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
4. 화각 내의 영상을 취득하는 카메라;
   상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 온도 측정대상을 검출하고 상기 측정대상 상의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부;
   상기 측정대상의 움직임을 따라 상기 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 위치를 기준으로 상기 측정대상이 방출하는 적외선을 센싱하는 센싱트래커; 및
   상기 타깃 위치에 따라 상기 센싱트래커를 제어하며, 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 제어부를 포함하며,
   상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 상기 측정대상에 해당하는 객체로서 특정 가축을 검출하며 상기 검출된 가축의 몸체의 일부를 인식하여 상기 타깃 영역으로서 특정하며,
   상기 센싱트래커는 상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 특정되는 상기 타깃 영역 상의 점의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 영역을 기준으로 적외선을 센싱하여,
   상기 제어부가 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도를 상기 측정된 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 보정함으로써 상기 가축의 체온을 산출하도록 구성되며,
   흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 수집하여 구축한 온도보정 테이블 정보를 메모리에 저장하도록 구성되며,
   상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도와 상기 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 상기 온도보정 테이블 정보에 의한 이중선형보간을 함으로써 상기 보정을 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
5. 화각 내의 영상을 취득하는 카메라;
   상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 온도 측정대상을 검출하고 상기 측정대상 상의 타깃 영역을 특정하는 영상처리부;
   상기 측정대상의 움직임을 따라 상기 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 위치를 기준으로 상기 측정대상이 방출하는 적외선을 센싱하는 센싱트래커; 및
   상기 타깃 위치에 따라 상기 센싱트래커를 제어하며, 상기 위치 정보와 상기 적외선 센싱 정보를 이용하여 상기 측정대상의 온도를 산출하는 제어부를 포함하며,
   상기 영상처리부는 상기 카메라의 취득 영상으로부터 상기 측정대상에 해당하는 객체로서 특정 사물을 검출하며 상기 사물의 일부를 인식하여 상기 타깃 영역으로서 특정하며,
   상기 센싱트래커는 상기 카메라가 취득하는 매 프레임마다 상기 영상처리부에 의해 특정되는 상기 타깃 영역 상의 점의 위치 정보를 측정하며 상기 타깃 영역을 기준으로 적외선을 센싱하여,
   상기 제어부가 상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도를 상기 측정된 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 보정함으로써 상기 사물의 온도를 산출하도록 구성되며,
   흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 수집하여 구축한 온도보정 테이블 정보를 메모리에 저장하도록 구성되며,
   상기 적외선 센싱 정보에 따른 온도와 상기 타깃 영역의 위치 정보를 이용하여 상기 온도보정 테이블 정보에 의한 이중선형보간을 함으로써 상기 보정을 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 카메라에 대한 캘리브레이션을 통해 카메라의 좌표계와 실제 공간 상의 좌표계에 대한 매핑 정보를 미리 설정하여,
   상기 센싱모듈이 상기 영상처리부에 의해 특정되는 영상 상의 측정대상에 해당하는 객체의 타깃 영역에 대응되는 실제 공간상의 측정대상의 타깃 영역 상의 타깃 위치를 조준하도록 상기 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 카메라에 의해 취득된 영상에서 상기 영상처리부에 의해 제1 측정대상과 제2 측정대상을 포함하는 복수의 측정대상이 동시에 검출된 경우,
    상기 제어부는 상기 복수의 측정대상 각각에 대해 온도 측정의 우선 순위를 설정하고,
    상기 영상처리부는 상기 설정된 우선 순위의 순서에 따라 상기 영상 상에서 선순위인 상기 제1 측정대상에 해당하는 객체에서 상기 제1 측정대상의 타깃 위치를 특정하며,
    상기 제어부는 상기 제1 측정대상의 타깃 위치의 상기 영상 상의 좌표에 대응하는 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 산출하여 상기 센싱모듈이 상기 산출된 제1 측정대상의 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 조준하도록 상기 액추에이터를 제어하며, 상기 센싱모듈에 의해 측정된 정보를 이용하여 상기 제1 측정대상에 대한 온도를 산출하며,
    상기 영상처리부는 상기 설정된 우선 순위의 순서에 따라 상기 영상 상에서 후순위인 상기 제2 측정대상에 해당하는 객체에서 상기 제2 측정대상의 타깃 위치를 특정하며,
    상기 제어부는 상기 제2 측정대상의 타깃 위치의 상기 영상 상의 좌표에 대응하는 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 산출하여 상기 센싱모듈이 상기 산출된 제2 측정대상의 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 조준하도록 상기 액추에이터를 제어하며, 상기 센싱모듈에 의해 측정된 정보를 이용하여 상기 제2 측정대상에 대한 온도를 산출하도록 구성되는 온도 측정 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 제1 측정대상과 제2 측정대상을 포함하는 복수의 측정대상을 동시에 검출하고, 상기 영상처리부는 상기 복수의 측정대상 각각의 타깃 영역을 특정하며,
    상기 센싱트래커는,
    상기 복수의 측정대상 중 매칭된 측정대상의 타깃 영역상의 타깃 위치인 제1 타깃 위치에 광을 조사하는 제1 광포인터와, 상기 제1 광포인터의 광을 이용하여 상기 제1 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정하는 제1 거리측정부와, 상기 제1 타깃 위치로부터 방사되는 적외선을 센싱하는 제1 적외선 센서를 포함하는 제1 센싱모듈 및 상기 제1 센싱모듈이 상기 제1 타깃 위치를 조준하도록 상기 제1 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 제1액추에이터를 포함하는 제1 센싱트래커와,
    상기 복수의 측정대상 중 매칭된 측정대상의 타깃 영역상의 타깃 위치인 제2 타깃 위치에 광을 조사하는 제2 광포인터와, 상기 제2 광포인터의 광을 이용하여 상기 제2 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정하는 제2 거리측정부와, 상기 제2 타깃 위치로부터 방사되는 적외선을 센싱하는 제2 적외선 센서를 포함하는 제2 센싱모듈 및 상기 제2 센싱모듈이 상기 제2 타깃 위치를 조준하도록 상기 제2 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 제2액추에이터를 포함하는 제2 센싱트래커를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 영상처리부에 의해 검출된 복수의 측정대상 각각을 상기 각 센싱트래커에 매칭시키며, 상기 제1 측정대상과 상기 제2 측정대상을 각각 상기 제1 센싱트래커와 상기 제2 센싱트래커에 각각 매칭시킨 경우, 상기 제1 측정대상의 제1 타깃 위치의 상기 영상 상의 좌표에 대응하는 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 산출하여 상기 제1 센싱모듈이 상기 산출된 제1 측정대상의 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 조준하도록 상기 제1 액추에이터를 제어하고, 상기 제2 측정대상의 제2 타깃 위치의 상기 영상 상의 좌표에 대응하는 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 산출하여 상기 제2 센싱모듈이 상기 산출된 제2 측정대상의 실공간 상의 타깃 위치의 좌표를 조준하도록 상기 제2 액추에이터를 제어하여, 상기 제1 센싱모듈에 의해 측정된 정보를 이용하여 상기 제1 측정대상에 대한 온도 및 상기 제2 센싱모듈에 의해 측정된 정보를 이용하여 상기 제2 측정대상에 대한 온도를 각각 산출하도록 구성되는 온도 측정 장치.
13. 삭제
14. 삭제
15. 카메라에 의해 화각 내의 영상을 취득하는 단계;
    상기 카메라에 의해 취득된 영상으로부터 움직이는 온도 측정대상을 검출하고 상기 측정대상의 타깃 영역을 특정하는 단계;
    광포인터와 거리측정부와 적외선 센서를 포함하는 센싱모듈을 회전 또는 이동시키는 액추에이터를 제어하여, 상기 센싱모듈이 상기 영상 상의 측정대상에 해당하는 객체에 대응되는 실제 공간상의 측정대상의 타깃 영역 상의 타깃 위치를 추적하여 조준하도록 하는 단계;
    상기 광포인터를 이용하여 상기 조준하고 있는 타깃 위치에 광을 조사하고, 상기거리측정부를 이용하여 상기 타깃 위치에 대한 거리 정보를 측정하며, 상기 적외선 센서를 이용하여 상기 타깃 위치를 기준으로 상기 측정대상으로부터 방사되는 적외선을 센싱하는 단계; 및
    흑체를 이용하여 단위 거리당 흑체의 온도 변화에 따른 데이터를 수집하여 구축한 온도보정 테이블 정보가 미리 저장되며, 상기 적외선 센서에 의해 센싱된 상기 타깃 위치에 대한 적외선 센싱값과, 상기 거리측정부에 의해 측정된 상기 타깃 위치에 대한 거리값을 이용하여 상기 저장된 온도보정 테이블에서 이중선형보간을 함으로써 상기 적외선 센싱값에 따른 온도를 보정하는 단계;
    를 포함하는 온도 측정 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 카메라에 대한 캘리브레이션을 통해 카메라의 좌표계와 실제 공간 상의 좌표계에 대한 매핑 정보를 미리 설정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 타깃 위치를 조준하도록 하는 단계는,
    상기 미리 설정된 매핑 정보에 의해 상기 특정되는 영상 상의 측정대상에 해당하는 객체의 타깃 영역에 대응되는 실제 공간 상의 측정대상의 타깃 영역 상의 타깃 위치의 위치 정보를 산출하는 단계와,
    상기 센싱모듈이 상기 산출된 실제 공간 상의 측정대상의 타깃 위치를 조준하도록 상기 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
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