KR102614856B1 - System and method for predicting risk of crowd turbulence - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상 기반으로 군중 난류 위험을 예측하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 감시 대상 영역에 설치되며 감시 대상 영역에 대한 영상을 촬영하고 촬영된 영상 데이터를 송신하는 하나 이상의 카메라; 상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 유동하는 대상 객체를 식별하며 식별한 대상 객체의 이동 방향, 상대 속도를 분석하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 상태와 이동 상태에 따른 위험도를 판단하는 운영서버; 및 상기 운영서버의 처리 결과를 표시하는 모니터링 단말;을 포함하는 것이 특징이다.The present invention relates to a system and method for predicting crowd turbulence risk based on images, and specifically, to a system and method for predicting crowd turbulence risk based on images, and specifically, to include at least one camera installed in a surveillance target area, taking images of the surveillance target area and transmitting the captured image data; Receives video data transmitted from the camera, identifies moving target objects from the received video data, analyzes the movement direction and relative speed of the identified target objects, and determines the movement status of the crowd in the surveillance target area and the level of risk according to the movement status. Operation server that makes judgments; and a monitoring terminal that displays processing results of the operation server.
Description
본 발명은 영상 기반으로 군중 난류 위험을 예측하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for predicting crowd turbulence risk based on images.
일반적으로 공항, 정류장, 지하철 역사 등과 같은 공공장소에서는 과도한 유동 인구의 유입이 군중 난류의 발생 원인이 되고, 적절한 유동 인구 통제가 이루어지지 않으면 보행자 안전사고로 이어질 수 있다. Generally, in public places such as airports, bus stops, subway stations, etc., the excessive influx of floating population causes crowd turbulence, and if proper floating population control is not implemented, it can lead to pedestrian safety accidents.
대표적으로 2022년 이태원에서 발생한 압사 사고는 단시간에 좁은 도로에 많은 사람이 몰리면서 발생한 사건으로 충분한 통제가 이루어졌다면 예방 가능한 참사로 기록되고 있다.For example, the stampede accident that occurred in Itaewon in 2022 occurred when many people crowded into a narrow road in a short period of time, and is recorded as a preventable disaster if sufficient control had been implemented.
이 외에도 유동 인구로 인한 보행자 안전사고, 화재 등과 같은 응급 상황에서의 군중 혼잡 사고가 지속 발생하고 있으며, 이를 해결하기 위한 다양한 연구와 기술 개발이 이루어지고 있다.In addition, crowd congestion accidents in emergency situations such as pedestrian safety accidents and fires due to floating population continue to occur, and various research and technological developments are being conducted to solve these problems.
종래 군중 혼잡사고 예방 방법은 CCTV와 관제센터를 활용한 실시간 모니터링 및 관계 기관 연계로 군중 통제하는 것이다. 그러나 인적 자원을 사용한 감시 체계는 높은 비용과 관리 당국의 과도한 업무로 이어진다. The conventional way to prevent crowd congestion accidents is to control crowds through real-time monitoring using CCTV and control centers and linkage with related agencies. However, surveillance systems using human resources lead to high costs and excessive work for management authorities.
이러한 문제를 해결하기 위해 AI 기법을 사용하여 군중 혼잡 모니터링을 자동화하는 방법들이 개발되었다. AI 기법을 사용한 군중 혼잡 모니터링 기술의 경우, 영상 내의 움직임(량) 또는 움직임 패턴을 기반으로 하고 있으며, 움직임 데이터를 사용하여 군중 흐름 또는 인파 순유입 속도 등을 계산하는 방법을 제안하고 있다. To solve this problem, methods have been developed to automate crowd congestion monitoring using AI techniques. In the case of crowd congestion monitoring technology using AI techniques, it is based on movement (quantity) or movement patterns in the video, and a method of calculating crowd flow or net crowd inflow speed using movement data is proposed.
그러나 상술한 종래 기술에서는 유동 인구 각 개인의 의도, 외부 환경(혼잡 상황), 인구 흐름에 영향을 주는 구조물, 교통 신호체계 등 다양한 변수가 존재하는 환경에서 근 시간 이후의 군중 혼잡도를 예측하고, 이를 근거로 군중 난류 위험도를 평가하여 위험 징후를 예지하기에는 한계가 있다는 문제점이 있다.However, in the above-described prior art, crowd congestion after a short period of time is predicted in an environment where various variables such as the intention of each floating population, external environment (congestion situation), structures that affect population flow, and traffic signal systems exist, and There is a problem in that there are limitations in predicting danger signs by evaluating the risk of crowd turbulence based on this.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 영상을 기반으로 공공장소에서 인파의 밀집, 이동 방향 및 이동량, 갑작스러운 변화 등을 분석 및 모니터링할 수 있으며, 분석 결과에 따라 군중 난류에 의한 위험 징후를 사전 예측할 수 있는 군중 난류 위험 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.Therefore, the present invention was developed to solve the above-mentioned problems. Based on images, it is possible to analyze and monitor the crowding of people in public places, the direction and amount of movement, sudden changes, etc., and according to the analysis results, it is possible to analyze and monitor crowd turbulence. The purpose is to provide a crowd turbulence risk prediction system and method that can predict danger signs in advance.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 군중 난류 위험 예측 시스템은, 감시 대상 영역에 설치되며 감시 대상 영역에 대한 영상을 촬영하고 촬영된 영상 데이터를 송신하는 하나 이상의 카메라; 상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 유동하는 대상 객체를 식별하며 식별한 대상 객체의 이동 방향, 상대 속도를 분석하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 상태와 이동 상태에 따른 위험도를 판단하는 운영서버; 및 상기 운영서버의 처리 결과를 표시하는 모니터링 단말;을 포함하는 것이 특징이다.As a means to solve the above-described problem, the crowd turbulence risk prediction system of the present invention includes one or more cameras installed in a surveillance target area, taking images of the surveillance target area and transmitting the captured image data; Receives video data transmitted from the camera, identifies moving target objects from the received video data, analyzes the movement direction and relative speed of the identified target objects, and determines the movement status of the crowd in the surveillance target area and the level of risk according to the movement status. Operation server that makes judgments; and a monitoring terminal that displays processing results of the operation server.
하나의 예로써, 상기 운영서버는, 상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 연속된 복수의 이미지 프레임을 획득하는 데이터 획득부; 상기 데이터 획득부에서 획득한 이미지 프레임에서 유동 인구로 추정되는 하나 이상의 대상 객체를 검출하는 객체 검출부; 연속된 복수의 이미지 프레임에서 현재 이미지 프레임과 직전 이미지 프레임 간 대상 객체에 대한 위치 변화를 분석하여 이동점 벡터를 도출하는 이동점 추적부; 및 상기 이동점 추적부에서 도출된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 식별하며, 식별한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 이동상태 분석부;를 포함하는 것이 특징이다.As one example, the operation server includes a data acquisition unit that receives image data transmitted from the camera and acquires a plurality of consecutive image frames from the received image data; an object detection unit that detects one or more target objects estimated to be floating populations from the image frame acquired by the data acquisition unit; a moving point tracking unit that derives a moving point vector by analyzing the change in position of the target object between the current image frame and the previous image frame in a plurality of consecutive image frames; And the moving point vector for each target object derived from the moving point tracking unit is mapped to a two-dimensional rectangular coordinate system to derive a moving point coordinate system, and the movement direction of the crowd within the surveillance target area is determined through the moving point distribution of the derived moving point coordinate system. It is characterized by including a movement state analysis unit that identifies the movement state including density and relative speed, and determines the risk level based on the movement state of the identified crowd.
하나의 예로써, 상기 운영서버는, 각 대상 객체의 이동점 벡터를 시계열로 저장한 이동점 매트릭스를 기반으로 설정된 제 1시간 이후의 각 대상 객체별 이동점의 변화량을 계산하고, 계산한 변화량에 따른 이동점의 방향과 상대속도를 예측하는 이동점 예측부;를 더 포함하는 것이 특징이다.As an example, the operation server calculates the amount of change in the moving point for each target object after the first time set based on a moving point matrix that stores the moving point vector of each target object as a time series, and adds the calculated change amount to It is characterized by further including a moving point prediction unit that predicts the direction and relative speed of the moving point.
하나의 예로써, 상기 운영서버는, 상기 이동점 예측부에서 예측된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 예측 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 예측 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 예측하며, 예측한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 군중난류 예측부;를 더 포함하는 것이 특징이다.As an example, the operation server maps the moving point vector for each target object predicted by the moving point prediction unit to a two-dimensional rectangular coordinate system to derive a predicted moving point coordinate system, and the moving point of the derived predicted moving point coordinate system It further includes a crowd turbulence prediction unit that predicts the movement state including the movement direction, density, and relative speed of the crowd within the monitoring target area after the first time set through distribution, and determines the degree of risk based on the predicted movement state of the crowd. The characteristic is that
하나의 예로써, 상기 이동점 예측부는, 예측된 이동점이 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역을 벗어날 경우 탈락 이동점으로 설정하고 상기 군중난류 예측부의 예측 분석에 사용될 유효 이동점에서 제외시키도록 반영하는 것이 특징이다.As an example, the moving point prediction unit sets the predicted moving point as an eliminated moving point when it leaves the monitoring target area after the set first time and reflects the effect to exclude it from the effective moving point to be used in the prediction analysis of the crowd turbulence prediction unit. It is characteristic.
한편 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 군중 난류 위험 예측 방법은, 감시 대상 영역에 설치된 하나 이상의 카메라를 통해 감시 대상 영역에 대한 영상을 촬영하고 촬영된 영상 데이터를 송신하는 단계(S100); 상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 운영서버가 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 유동하는 대상 객체를 식별하며 식별한 대상 객체의 이동 방향, 상대 속도를 분석하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 상태와 이동 상태에 따른 위험도를 판단하는 단계(S200); 및 모니터링 단말에서 상기 운영서버의 처리 결과를 수신 및 표시하여 모니터링하는 단계(S300);를 포함하는 것이 특징이다.Meanwhile, as a means to solve the above-described problem, the crowd turbulence risk prediction method of the present invention includes the step of taking an image of the surveillance target area through one or more cameras installed in the surveillance target area and transmitting the captured image data (S100). ; The operation server receives video data transmitted from the camera, identifies moving target objects from the received video data, and analyzes the movement direction and relative speed of the identified target objects to determine the movement status and movement status of the crowd within the surveillance target area. Step of determining the degree of risk (S200); And it is characterized by including a step (S300) of receiving and displaying the processing results of the operation server and monitoring them at the monitoring terminal.
하나의 예로써, 상기 S200 단계는, 상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 연속된 복수의 이미지 프레임을 획득하는 단계(S201); 획득한 이미지 프레임에서 유동 인구로 추정되는 하나 이상의 대상 객체를 검출하는 단계(S202); 연속된 복수의 이미지 프레임에서 현재 이미지 프레임과 직전 이미지 프레임 간 대상 객체에 대한 위치 변화를 분석하여 이동점 벡터를 도출하는 단계(S203); 및 도출된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 식별하며, 식별한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 단계(S204);를 포함하는 것이 특징이다.As an example, step S200 includes receiving image data transmitted from the camera and obtaining a plurality of consecutive image frames from the received image data (S201); Detecting one or more target objects estimated to be floating populations from the acquired image frame (S202); Deriving a moving point vector by analyzing the change in position of the target object between the current image frame and the previous image frame in a plurality of consecutive image frames (S203); And the moving point vector for each target object is mapped to a two-dimensional rectangular coordinate system to derive a moving point coordinate system, and the moving point distribution of the derived moving point coordinate system determines the movement direction, density, and relative speed of the crowd within the surveillance target area. It is characterized by including a step (S204) of identifying the movement status and determining the risk based on the movement status of the identified crowd.
하나의 예로써, 상기 S200 단계는, 각 대상 객체의 이동점 벡터를 시계열로 저장한 이동점 매트릭스를 기반으로 설정된 제 1시간 이후의 각 대상 객체별 이동점의 변화량을 계산하고, 계산한 변화량에 따른 이동점의 방향과 상대속도를 예측하는 단계(S205);를 더 포함하는 것이 특징이다.As an example, step S200 calculates the amount of change in the moving point for each target object after the first time set based on a moving point matrix that stores the moving point vector of each target object in time series, and adds the calculated change amount to It is characterized by further including a step (S205) of predicting the direction and relative speed of the moving point.
하나의 예로써, 상기 S200 단계는, 상기 S205 단계에서 예측된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 예측 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 예측 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 예측하며, 예측한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 단계(S206);를 더 포함하는 것이 특징이다.As an example, in step S200, a predicted moving point coordinate system is derived by mapping the moving point vector for each target object predicted in step S205 to a two-dimensional rectangular coordinate system, and the moving point distribution of the derived predicted moving point coordinate system is calculated. A step (S206) of predicting the movement state, including the movement direction, density, and relative speed of the crowd within the monitoring target area after the first time set through, and determining the degree of risk based on the predicted movement state of the crowd (S206); It is a characteristic.
하나의 예로써, 상기 S205 단계에서는, 예측된 이동점이 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역을 벗어날 경우 탈락 이동점으로 설정하고 상기 S206단계의 예측 분석에 사용될 유효 이동점에서 제외시키도록 반영하는 것이 특징이다.As an example, in step S205, if the predicted moving point leaves the monitoring target area after the set first time, it is set as an eliminated moving point and reflected to be excluded from the effective moving point to be used in the predictive analysis in step S206. am.
이처럼 본 발명의 시스템 및 방법에 의하면, 영상을 기반으로 공공장소에서 인파의 밀집, 이동 방향과 이동량 및 갑작스러운 변화 등을 분석하고 이를 관리자가 직관적으로 이해할 수 있는 현시 방법으로 표시함으로써 군중의 밀집으로 인한 위험 발생의 판단과 그에 따른 신속한 대처가 가능한 효과가 있다.In this way, according to the system and method of the present invention, the concentration of crowds, direction of movement, amount of movement, and sudden changes in public places are analyzed based on images and displayed in a display method that managers can intuitively understand, thereby reducing the concentration of crowds. It is effective in determining the occurrence of risks and responding quickly accordingly.
특히 이동점 메트릭스 등의 분석 결과를 기반으로 미래의 유동 인구 흐름을 예측하고 이를 통해 군중 난류에 의한 위험 징후를 사전 예측하여 효과적인 대응 체계를 구축함으로써 군중 난류로부터 발생할 수 있는 인명 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.In particular, it predicts future floating population flows based on analysis results such as moving point metrics, and through this, predicts signs of danger caused by crowd turbulence in advance and establishes an effective response system to prevent human accidents that may occur from crowd turbulence. It works.
도 1은 본 발명의 군중 난류 위험 예측 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 운영서버의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동점 추적부의 이동점 도출 과정을 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동상태 분석부에서 도출되는 군중의 이동점 좌표계.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감시 대상 영역별 군중의 이동점 분포를 나타내는 이동점 좌표계.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동점 예측부의 탈락 이동점 설정 과정을 나타내는 개략도.
도 7은 본 발명의 군중 난류 위험 예측 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a diagram schematically showing a crowd turbulence risk prediction system of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an operation server according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing the process of deriving moving points of the moving point tracking unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a coordinate system of movement points of a crowd derived from a movement state analysis unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a moving point coordinate system showing the distribution of moving points of the crowd for each surveillance target area according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing the process of setting a moving point to be dropped by the moving point prediction unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flowchart showing the crowd turbulence risk prediction method of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.In describing the present invention, the terms and words used in the specification and claims are based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain the invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concepts consistent with the technical ideas of.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 군중 난류 위험 예측 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing the crowd turbulence risk prediction system of the present invention.
도 1을 참조하면 본 발명의 시스템은 카메라(10)와, 운영서버(20) 및 모니터링단말(30)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figure 1, the system of the present invention may be configured to include a
카메라(10)는 감시 대상 영역(1)에 하나 이상 설치될 수 있으며, 감시 대상 영역(1)에 대한 영상을 촬영하고 촬영된 영상 데이터를 송신할 수 있다. 일 예로 카메라(10)는 방범용으로 사용되는 일반적인 CCTV는 물론, 웹 카메라 등을 포함할 수 있다.One or
카메라(10)는 이하에서 설명하는 운영서버(20)와 공지의 유선 또는 무선 통신망을 통해 상호 데이터 통신할 수 있으며, 운영서버(20)의 정보 요청에 응답하여 영상 데이터를 회신할 수 있다.The
그리고 상기 감시 대상 영역(1)은 군중 밀집이 빈번히 발생하는 장소 또는 군중 밀집이 추정되는 장소일 수 있으며, 그 범위는 관리자에 의해 선택적으로 설정될 수 있다. In addition, the monitoring target area 1 may be a place where crowd crowding frequently occurs or a place where crowd crowding is estimated, and the range can be selectively set by the administrator.
운영서버(20)는 감시 대상 영역(1)에 설치된 카메라(10)에서 송신하는 영상 데이터를 수신 및 저장할 수 있다.The
운영서버(20)는 복수의 감시 대상 영역(1)의 카메라(10)로부터 영상데이터를 수신 및 저장하고, 감시 대상 영역(1)별로 군중 난류 등을 감시 및 관리할 수 있다. The
이 경우, 카메라(10)는 고유의 식별 정보를 생성할 수 있으며, 상기 영상 데이터와 함께 운영서버(20)로 송신함으로써 운영서버(20)가 해당 감시 대상 영역(1)을 식별할 수 있도록 한다.In this case, the
운영서버(20)는 수신한 영상 데이터로부터 유동하는 대상 객체를 식별할 수 있으며, 식별한 대상 객체의 이동 방향, 상대 속도 등을 분석하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 상태와 이동 상태에 따른 위험도를 판단할 수 있다.The
그리고 운영서버(20)는 처리 결과에 있어 군중 난류 등에 대한 위험도가 높다고 판단할 경우, 선택된 하나 이상의 담당 기관으로 위험 사실을 전달하여 신속한 조치가 이루어지게 함으로써 안전 사고 등의 발생을 방지할 수 있다.In addition, if the
상기 담당 기관은 해당 감시 대상 영역(1)을 관리하는 기관으로, 예를 들면 해당 구역에 인접한 지구대, 소방센터, 주민센터, 자율방범대 중 하나일 수 있다.The responsible agency is an agency that manages the surveillance target area (1), and may be, for example, one of a district unit adjacent to the relevant area, a fire center, a community center, or an autonomous crime prevention unit.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 운영서버의 구성을 나타내는 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an operation server according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 운영서버(20)는 데이터 획득부(200), 객체 검출부(210), 이동점추적부(220), 이동상태분석부(230) 및 데이터베이스부(240)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 2, the
데이터 획득부(200)는 상기 카메라(10)에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 시간순으로 연속되는 복수의 이미지 프레임을 획득할 수 있다.The
데이터 획득부(200)에 의한 이미지 프레임 획득 방법은 공지 기술을 통해 다양하게 실시될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The image frame acquisition method by the
객체 검출부(210)는 상기 데이터 획득부(200)에서 획득한 이미지 프레임에서 유동 인구로 추정되는 하나 이상의 대상 객체를 검출할 수 있다.The
일 예로 객체 검출부(210)는 R-CNN (Region-based Convolutional Neural Network), YOLO(You Only Look Once), SSD(Single Shot MultiBox Detector)와 같은 공지의 딥러닝 기법을 적용한 이미지 객체 추출 방식으로 구현될 수 있다.As an example, the
상기 대상 객체는 감시 대상 영역(1)으로 진입하여 분석 대상으로 특정되는 사람을 의미한다.The target object refers to a person who enters the surveillance target area (1) and is specified as an analysis target.
이동점 추적부(220)는 상기 데이터 획득부(200)에서 획득한 이미지 프레임을 전달받을 수 있으며, 상기 객체 검출부(210)로부터 추출된 대상 객체에 대한 이동점을 도출 및 추적할 수 있다.The moving
일 예로 이동점 도출 방법의 경우, 앞서 언급된 이미지 객체 추출 알고리즘을 연속된 프레임마다 반복적으로 실행하거나, 또는 Dense Optical flow와 같이 영상 전체 픽셀의 광류 벡터 추정 또는 프레임 처리 속도를 고려하여 이미지 객체 추출 알고리즘과 광류 추적 알고리즘을 혼합하여 도출할 수 있다. As an example, in the case of the moving point derivation method, the previously mentioned image object extraction algorithm is repeatedly executed for each consecutive frame, or an image object extraction algorithm is performed by taking into account the frame processing speed or optical flow vector estimation of all pixels in the image, such as Dense Optical flow. It can be derived by mixing and optical flow tracking algorithms.
그리고 이동점 추적부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 객체 검출부(210)에서 추출된 대상 객체에 대하여 연속된 복수의 이미지 프레임에서 현재 이미지 프레임(T1)의 이동점과 직전 이미지 프레임(T2)의 이동점 간의 차이를 통해 시간순에 따른 위치 변화를 분석할 수 있다.And, as shown in FIG. 3, the moving
이동점 추적부(220)는 분석된 대상 객체의 연속된 위치 변화를 기반으로 이동점 벡터를 도출할 수 있다.The moving
여기서 상기 이동점 벡터는 유동하는 대상 객체의 움직임의 방향과 이동량(속도) 정보를 갖는 벡터로, 현재 대상 객체의 위치에 직전 대상 객체의 위치 간 차로 계산할 수 있다.Here, the moving point vector is a vector having information on the direction of movement and the amount (velocity) of movement of the moving target object, and can be calculated as the difference between the location of the current target object and the location of the previous target object.
즉 유동하는 대상 객체가 X축 방향으로 이동한 정보를 ''이라 하고, 유동하는 대상 객체가 Y축 방향으로 이동한 정보를 ''이라 하며, 유동하는 대상 객체의 이동량을 ''라고 정의될 경우, 이동점 벡터는 일 수 있다.In other words, the information that the floating target object has moved in the ', and the information that the floating target object has moved in the Y-axis direction is ' ', and the movement amount of the floating target object is ' If defined as ', the moving point vector is It can be.
이동상태 분석부(230)는 상기 이동점 추적부(220)에서 도출된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 전달받으며, 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 이동점 좌표계를 도출할 수 있다.The movement
즉 도 3에 도시된 바와 같이 이동점 좌표계의 X축과 Y축의 방향으로 대상 객체의 이동 방향은 물론 이동점과 원점과의 거리로 이동량(상대 속도)을 나타내어 대상 객체의 이동 상태를 식별할 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the movement state of the target object can be identified by indicating the movement amount (relative speed) as the distance between the movement point and the origin as well as the movement direction of the target object in the direction of the X and Y axes of the movement point coordinate system. there is.
이 경우 대상 객체가 빠르게 이동할수록 좌표계에서 이동점은 원점에서 멀어지게 되며, 반대로 대상 객체의 이동이 정체되는 경우 원점에 근접하게 된다.In this case, the faster the target object moves, the farther away the moving point in the coordinate system is from the origin. Conversely, if the target object's movement becomes stagnant, it gets closer to the origin.
이동상태 분석부(230)에 의해 도출되는 이동점 좌표계는 이하에서 설명하는 모니터링 단말(30)을 통해 가시적으로 표시될 수 있다.The moving point coordinate system derived by the movement
그리고 이동상태 분석부(230)는 모든 대상 객체를 대상으로 도출된 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 감시 대상 영역(1) 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 식별할 수 있으며, 식별한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단할 수 있다.In addition, the movement
도 4는 이동상태 분석부(230)에 의한 군중의 이동점 좌표계를 나타내는 도면으로, 좌표계에서 대상 객체들의 이동점 분포가 원점에 집중되어 밀집도가 높아질수록 군중의 혼잡을 판단할 수 있으며, 대상 객체들의 이동점 분포가 집중되지 않고 원점으로부터 멀어질수록 군중의 흐름이 원활한 것으로 판단할 수 있다.Figure 4 is a diagram showing the coordinate system of the moving points of the crowd by the movement
도 5(a)는 보행자가 횡단보도를 횡단하는 장소를 감시 대상 영역(1)으로 하여 군중의 이동 상태를 분석한 이동점 좌표계로, 각 방향에 따라 검출된 이동점을 좌표계에 나타내고 있으며, 이동점 좌표계로 군중의 이동 방향과 상대적인 속도를 확인할 수 있다.Figure 5(a) is a moving point coordinate system that analyzes the movement state of the crowd using the place where pedestrians cross the crosswalk as the monitoring target area (1). The moving point detected in each direction is shown in the coordinate system, and the moving point is shown in the coordinate system. You can check the direction of movement and relative speed of the crowd using a point coordinate system.
또한 이 경우, 이동점 좌표계를 통해 보행자의 이상행동 또는 위험 상황을 식별할 수 있는데, 예를 들면 보행자가 횡단보도를 벗어나거나 또는 너무 느리게 이동하는 것으로 좌표계를 기반으로 확인이 가능하다.Also, in this case, abnormal behavior or dangerous situations of pedestrians can be identified through the moving point coordinate system. For example, pedestrians leaving the crosswalk or moving too slowly can be identified based on the coordinate system.
도 5(b)에서는 군중이 한 방향으로 이동하는 장소에 대한 분석 예를 나타내는 것으로, 이동점 좌표계를 통해 군중이 이동 방향과 밀집도, 이동량을 식별할 수 있으며, 이를 기반으로 군중 밀집에 따른 위험도 판정 알고리즘의 도출이 가능하다.Figure 5(b) shows an example of analysis of a place where crowds move in one direction. The movement direction, density, and amount of movement of the crowd can be identified through the moving point coordinate system, and the risk due to crowd crowding is determined based on this. An algorithm can be derived.
그리고 도 5(c)는 지하철 역사에서 대기 중인 군중의 예를 나타낸 것으로, 이동점 좌표계를 통해 군중이 정체되어 있는 상태 즉 이동이 없는 상태와 그 밀집도를 확인할 수도 있다.And Figure 5(c) shows an example of a crowd waiting at a subway station. Through the moving point coordinate system, it is possible to check whether the crowd is stationary, that is, without movement, and its density.
데이터 베이스부(240)는 감시 대상 영역(1)별 카메라(10)로부터 수신한 영상 데이터와 그로부터 획득된 이미지 프레임 등을 저장할 수 있다.The
그리고 데이터 베이스부(240)는 상기 이동점 추적부(220)에서 처리되는 대상 객체별 이동점 벡터 정보는 물론 상기 이동상태 분석부(230)에서 이동점 벡터를 기반으로 도출되는 감시 대상 영역(1)별 직각좌표계 정보 등을 저장할 수 있으며, 모니터링 단말(30)의 요청에 응답하여 해당 정보들을 조회 및 제공할 수 있다. And the
모니터링 단말(30)은 상기 운영서버(20)와 공지의 유선 또는 무선 통신망을 통해 접속되어 운영서버(20)에서 처리 결과 내지 운영서버(20)의 데이터베이스(240)에 기저장된 정보들을 표시할 수 있다.The
운영서버(20)는 상기 모니터링 단말(30)에 대한 접속 권한을 부여할 수 있으며, 처리 결과 내지 기저장된 정보들을 접속된 모니터링 단말(30)의 운영체제에 접합한 모니터링정보로 가공하여 제공할 수 있다.The
즉 모니터링 단말(30)에서는 감시 대상 영역(1)에 대한 군중의 이동 상태 등을 관리자가 직관적으로 이해할 수 있는 2차원 직각좌표계 등으로 표시함으로써 해당 영역에서의 밀집, 이동 방향, 이동량을 실시간으로 감시할 수 있게 될 뿐 아니라, 갑작스러운 유동 변화 등을 포함하는 위험성을 용이하게 파악할 수 있도록 한다. That is, the monitoring
모니터링 단말(30)은 관리자의 퍼스널 컴퓨터 또는 관리자가 휴대하는 모바일 단말 중 어느 하나일 수 있는 바, 웹 페이지 기반, 웹 어플리케이션, 모바일 어플리케이션 중 하나의 형태로 상기 운영서버(20)와 접속되어 모니터링 정보를 수신 및 표시할 수 있으며, 모니터링하고자 하는 감시 대상 영역(1)을 선택하거나 UI(user interface) 환경 등을 설정할 수 있다.The
한편 운영서버(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 이동점 예측부(250)와 군중난류 예측부(260)을 더 포함하여, 감시 대상 영역(1)에서의 군중 난류에 의한 위험 징후를 사전 감지할 수 있다.Meanwhile, the
먼저 이동점 예측부(250)는 각 대상 객체의 이동점 벡터를 시계열로 저장한 이동점 매트릭스를 기반으로 설정된 제 1시간 이후의 각 대상 객체별 이동점의 변화량을 계산하고, 계산한 변화량에 따른 이동점의 방향과 상대속도를 예측할 수 있다.First, the moving
이때 상기 제 1시간은 초단위 또는 분단위의 시간일 수 있으며, 관리자에 의해 선택적으로 설정될 수 있음은 당연하다.At this time, the first time may be in seconds or minutes, and it is natural that it can be selectively set by the administrator.
이동점 예측부(250)에 의한 이동점의 예측 알고리즘은 공지된 수학 알고리즘을 적용할 수 있다. 예를 들면 확률미분방정식(stochastic differential equation)을 적용한 아래의 [수학식 1]을 통해 이동점을 예측할 수 있다.The moving point prediction algorithm by the moving
상기 수학식 1에서 는 시간에 따라 변화하는 이동점 정보로 향후 이동점의 다음 움직임 값을 표현하는 것이고, 는 drift 항으로 현재까지의 이동점 변화를 설명하는 것이며, 는 diffusion 항으로 이동점의 변동성을 표현하는 것이고, 는 시간에 따라 변화하는 확률변수를 의미한다. In Equation 1 above, is moving point information that changes over time and expresses the next movement value of the moving point in the future. is a drift term that explains the change in moving point to date, is a diffusion term that expresses the volatility of the moving point, refers to a random variable that changes over time.
즉 이전에 획득한 이동점 정보들을 기반으로 이동점의 변화량을 계산하고 이동점의 방향과 이동량을 예측할 수 있다.That is, based on previously acquired moving point information, the amount of change in the moving point can be calculated and the direction and movement amount of the moving point can be predicted.
이때 이동점 예측부(250)는 예측된 이동점이 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역을 벗어날 경우 탈락 이동점으로 설정하고, 상기 군중난류 예측부(260)의 예측 분석에 사용될 유효 이동점에서 제외시키도록 반영할 수 있다.At this time, if the predicted moving point leaves the monitoring target area after the set first time, the moving
예측된 이동점은 유효 이동점과 탈락 이동점으로 구분할 수 있다. 유효 이동점은 예측된 이동점이 가리키는 대상 객체가 예측 시간 즉 설정된 제 1시간 이후에 감시 영역에 존재하며, 탈락 이동점은 예측된 이동점이 예측 시간에 감시영역을 벗어난 이동점을 의미한다. Predicted moving points can be divided into effective moving points and eliminated moving points. A valid moving point means that the target object pointed to by the predicted moving point exists in the surveillance area after the prediction time, that is, the set first time, and an dropped moving point means a moving point where the predicted moving point leaves the monitoring area at the predicted time.
도 6에 도시된 바와 의하면, 감시 대상 영역(1)은 가상의 N×N 격자형 맵(Map)으로 구성될 수 있으며, 맵이 차지하는 전체 영역에서 일정한 범위를 갖는 안쪽의 감시영역과 상기 감시영역의 바깥쪽으로 가상영역으로 구분할 수 있다.As shown in FIG. 6, the surveillance target area 1 may be composed of a virtual N The outside of can be divided into a virtual area.
객체 검출부(210)에 의하여 대상 객체가 검출 및 식별되면, 그 위치를 맵에 매핑하고, 이동점의 방향과 이동량 값으로 그 이동 궤적을 추적할 수 있다. When a target object is detected and identified by the
또한 이동점 예측부(250)에서 예측 시간까지의 대상 객체에 대한 이동 궤적을 예측할 수 있다. 이를 근거로 대상 객체가 감시영역 내에 포함되는지 여부를 확인할 수 있다. 만약 대상 객체의 이동점이 감시영역 내에 없다면, 밀집도 분석에서 제외함으로써 보다 신뢰도 있는 분석 결과를 도출할 수 있게 된다.Additionally, the movement
군중난류 예측부(260)는 상기 이동상태 분석부(230)와 마찬가지로 상기 이동점 예측부(250)에서 예측된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 예측 이동점 좌표계를 도출할 수 있다.Like the movement
그리고 군중난류 예측부(260)는 도출된 예측 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 예측할 수 있으며, 예측한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단할 수 있다.In addition, the crowd
이때 이동점 좌표계를 통한 군중 밀집도는 감시 대상 영역(1)의 사전정보 예를 들면 영역의 넓이, 구조물 여부, 최대 수용 인원 등과 같은 정보를 적용하여 규칙 기반으로 분석할 수 있다. At this time, the crowd density through the moving point coordinate system can be analyzed on a rule basis by applying prior information on the area to be monitored (1), such as the area of the area, whether there is a structure, the maximum number of people, etc.
일 예로 이동점 좌표계 내의 전체 이동점의 개수 또는 이동점 간의 거리 등을 분석하여 군중 밀집도를 계산할 수 있으며, 제 1시간 이후의 미래 밀집도를 예측하기 위해 앞서 언급한 바와 같이 유효 이동점으로 탈락 이동점을 제외하는 방식과, 대상 객체의 유입 속도 등을 기초 데이터로서 활용할 수 있다.For example, the crowd density can be calculated by analyzing the total number of moving points or the distance between moving points in the moving point coordinate system, and as mentioned above, moving points that are eliminated as effective moving points can be used to predict future density after the first time. The method of excluding and the inflow speed of the target object can be used as basic data.
이에 더하여 군중난류 예측부(260)는 예측한 군중의 이동 상태를 기반으로 제 1시간 이후의 미래 위험도를 예측 및 판단할 수 있다.In addition, the crowd
군중 난류에 의한 위험도는 군중의 밀집도와 군중의 정체 여부로 판정할 수 있으며, 이는 상기 이동점 좌표계의 이동점 분포를 공지된 통계 분석 방법으로 도출할 수 있다. The degree of risk due to crowd turbulence can be determined by the density of the crowd and whether the crowd is stagnant, and the distribution of moving points in the moving point coordinate system can be derived using a known statistical analysis method.
예를 들면 이동점 분포를 군집 분석으로 군집의 수, 군집의 크기, 군집 간 거리 등의 결과를 해석하여 군중 흐름과 밀도, 군중 난류 형성 여부 등을 도출할 수 있다. For example, through cluster analysis of the distribution of moving points, the results of the number of clusters, size of clusters, distance between clusters, etc. can be interpreted to derive crowd flow and density, and whether crowd turbulence is formed.
또한 분석 결과로 상황에 따른 위험도를 분석할 수 있는데, 대상 객체의 밀집도가 높게 유지되고 있더라도, 일정한 이동량(속도)이 확보되는 것으로 예측된다면 상대적으로 위험도가 낮다고 볼 수 있다. Additionally, the risk level according to the situation can be analyzed as a result of the analysis. Even if the density of target objects is maintained high, if a certain amount of movement (speed) is predicted to be secured, the risk level can be considered relatively low.
그러나 대상 객체의 밀집도가 높게 유지되는 상황에서 이동량(속도) 또한 감소하는 추세를 보인다면 근 시간 내에 정체가 발생할 것으로 예상하고 위험도를 높게 판정할 수 있다. However, if the density of target objects remains high and the amount of movement (speed) also shows a decreasing trend, congestion is expected to occur in the near future and the risk can be judged high.
이처럼 군중난류 예측부(260)는 이동점 좌표계를 기반으로 다양한 군중 난류 상황을 상정하고 위험도 판정에 사용할 수 있다. 이때 위험도의 판단은 예측된 결과에 따라 경계수준, 위험수준 등 단계적으로 판단하고, 그 판단 결과를 알림신호로 모니터링 단말(30)을 통해 표시되게 함으로서 관리자로 하여금 상황별 신속한 현장 조치가 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.In this way, the crowd
도 7은 본 발명의 군중 난류 위험 예측 방법을 나타내는 흐름도이다.Figure 7 is a flowchart showing the crowd turbulence risk prediction method of the present invention.
도 7의 방법은 도 1에 도시된 군중 난류 위험 예측 시스템에 의해 수행될 수 있다.The method of FIG. 7 may be performed by the crowd turbulence risk prediction system shown in FIG. 1.
본 발명의 군중 난류 위험 예측 방법 감시 대상 영역(1)에 설치된 하나 이상의 카메라(10)를 통해 감시 대상 영역(1)에 대한 영상을 촬영하고 촬영된 영상 데이터를 송신하는 단계(S100)와, 상기 카메라(10)에서 송신하는 영상 데이터를 운영서버(20)가 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 유동하는 대상 객체를 식별하며 식별한 대상 객체의 이동 방향, 상대 속도를 분석하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 상태와 이동 상태에 따른 위험도를 판단하는 단계(S200) 및 모니터링 단말(30)에서 상기 운영서버(20)의 처리 결과를 수신 및 표시하여 모니터링하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.The crowd turbulence risk prediction method of the present invention includes the step of capturing an image of the surveillance target area (1) through one or more cameras (10) installed in the surveillance target area (1) and transmitting the captured image data (S100); The
운영서버(20)에 의해 수행되는 상기 S200 단계는, The S200 step performed by the
감시 대상 영역(1)에 설치되는 하나 이상의 카메라(10)에서 에서 송신하는 영상 데이터를 데이터 획득부(200)가 수신하고, 수신한 영상 데이터로부터 연속된 복수의 이미지 프레임을 획득하는 단계(S201)를 수행한다.A step (S201) in which the
그리고 객체 검출부(210)가 상기 데이터 획득부(200)에서 획득한 이미지 프레임을 전달받고, 이미지 프레임에서 유동 인구로 추정되는 하나 이상의 대상 객체를 검출하는 단계(S202)를 수행한다.Then, the
객체 검출부(210)에 의한 객체 추출은 R-CNN (Region-based Convolutional Neural Network), YOLO(You Only Look Once), SSD(Single Shot MultiBox Detector) 등을 포함하는 공지의 딥러닝 기법을 적용하여 수행될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Object extraction by the
그리고 이동점 예측부(250)는 연속된 복수의 이미지 프레임에서 현재 이미지 프레임과 직전 이미지 프레임 간 대상 객체에 대한 위치 변화를 분석하여 이동점 벡터를 도출하는 단계(S203)를 수행하게 된다.Then, the moving
이후 이동점 예측부(250)에서 도출된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 식별하며, 식별한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단한다.Afterwards, the moving point vector for each target object derived from the moving
이때 이동점 예측부(250)에서 도출된 이동점 좌표계를 포함하여 운영서버(20)의 처리 결과는 모니터링 단말(30)로 제공되어 표시됨으로써 관리자로 하여금 감시 대상 영역(1)에 대한 밀집, 이동 방향, 이동량 등을 실시간으로 감시할 수 있게 될 뿐 아니라, 갑작스러운 유동 변화 등을 포함하는 위험성을 용이하게 파악할 수 있게 된다.At this time, the processing results of the
한편 운영서버(20)에 의한 상기 S200 단계는, 각 대상 객체의 이동점 벡터를 시계열로 저장한 이동점 매트릭스를 기반으로 설정된 제 1시간 이후의 각 대상 객체별 이동점의 변화량을 계산하고, 계산한 변화량에 따른 이동점의 방향과 상대속도를 예측하는 단계(S205)를 더 수행할 수 있다.Meanwhile, the step S200 by the
이때 상기 제 1시간은 초단위 또는 분단위의 시간일 수 있으며, 관리자에 의해 선택적으로 설정될 수 있음은 당연하다.At this time, the first time may be in seconds or minutes, and it is natural that it can be selectively set by the administrator.
그리고 이동점 예측부(250)에 의한 이동점의 예측 알고리즘은 확률미분방정식(stochastic differential equation) 등을 포함하여 공지된 수학 알고리즘을 적용하여 구현될 수 있다.Additionally, the moving point prediction algorithm by the moving
이후 S200 단계에서는, 군중난류 예측부(260)가 상기 S205 단계에서 예측된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 예측 이동점 좌표계를 도출한다.Afterwards, in step S200, the crowd
그리고 도출된 예측 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 예측하며, 예측한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 단계(S206)를 더 수행할 수 있다.In addition, the movement state including the movement direction, density, and relative speed of the crowd within the surveillance area is predicted after the first time set through the movement point distribution of the derived predicted movement point coordinate system, and the risk level is determined based on the predicted movement state of the crowd. A judgment step (S206) may be further performed.
이와 같은 미래의 위험도를 판단하게 됨으로써 감시 대상 영역(1)에서의 군중 난류에 의한 위험 징후를 사전 감지할 수 있다.By determining the future risk, it is possible to detect in advance signs of danger due to crowd turbulence in the monitored area (1).
여기서 S205 단계에서는, 예측된 이동점이 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역을 벗어날 경우 탈락 이동점으로 설정하고 상기 S206단계의 예측 분석에 사용될 유효 이동점에서 제외시키도록 반영할 수 있다.Here, in step S205, if the predicted moving point leaves the monitoring target area after the set first time, it can be set as an eliminated moving point and excluded from the effective moving point to be used in the predictive analysis in step S206.
본 과정(S205 단계)에서는 감시 대상 영역(1)을 가상의 N×N 격자형 맵(Map)으로 구성하고 맵 내에서 구획된 감시영역을 설정하고, 이동점 예측부(250)에서 예측 시간까지의 대상 객체에 대한 이동 궤적을 예측한 후, 대상 객체의 예측한 이동 궤적에 따른 이동점이 감시영역에 포함되는지 또는 감시영역으로부터 벗어나는지 여부 확인하여 탈락 이동점을 설정할 수 있다.In this process (step S205), the surveillance target area (1) is configured as a virtual N After predicting the movement trajectory of the target object, it is possible to set an eliminated movement point by checking whether the movement point according to the predicted movement trajectory of the target object is included in the surveillance area or deviates from the surveillance area.
이처럼 본 발명의 방법에서는 군중난류 예측부(260)가 향후 미래의 군중 난류에 의한 위험 징후를 사전 예측할 수 있고, 이 과정에서 노이즈로 작용할 수 있는 탈락 이동점을 제외시키는 보정 과정을 수행함으로써 보다 신뢰도 있는 분석 결과를 도출할 수 있게 된다.In this way, in the method of the present invention, the crowd
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. falls within the scope of rights.
10 : 카메라 20 : 운영서버
30 : 모니터링 단말 200 : 데이터 획득부
210 : 객체 검출부 220 : 이동점 추적부
230 : 이동상태 분석부 240 : 데이터베이스부
250 : 이동점 예측부 260 : 군중난류 예측부10: Camera 20: Operation server
30: monitoring terminal 200: data acquisition unit
210: object detection unit 220: moving point tracking unit
230: Movement status analysis unit 240: Database unit
250: moving point prediction unit 260: crowd turbulence prediction unit
Claims (10)
상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 유동하는 대상 객체를 식별하며 식별한 대상 객체의 이동 방향, 상대 속도를 분석하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 상태와 이동 상태에 따른 위험도를 판단하는 운영서버; 및
상기 운영서버의 처리 결과를 표시하는 모니터링 단말;을 포함하며,
상기 운영서버는,
상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 연속된 복수의 이미지 프레임을 획득하는 데이터 획득부;
상기 데이터 획득부에서 획득한 이미지 프레임에서 유동 인구로 추정되는 하나 이상의 대상 객체를 검출하는 객체 검출부;
연속된 복수의 이미지 프레임에서 현재 이미지 프레임과 직전 이미지 프레임 간 대상 객체에 대한 위치 변화를 분석하여 이동점 벡터를 도출하는 이동점 추적부;
상기 이동점 추적부에서 도출된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 이동점 좌표계에서 이동점이 원점에서 멀어질 경우 대상 객체가 빠르게 이동하는 것으로 판단하며 이동점이 원점에 근접할 경우 대상 객체가 정체된 것으로 판단하고, 이동점 분포가 원점에 집중될 경우 군중의 혼잡으로 판단하며, 이동점 분포가 원점으로부터 멀어질 수록 군중의 흐름이 원활한 것으로 판단하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 식별하며, 식별한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 이동상태 분석부; 및
각 대상 객체의 이동점 벡터를 시계열로 저장한 이동점 매트릭스를 기반으로 설정된 제 1시간 이후의 각 대상 객체별 이동점의 변화량을 계산하고, 계산한 변화량에 따른 이동점의 방향과 상대속도를 예측하는 이동점 예측부;를 포함하되,
상기 이동점 예측부는,
확률미분방정식(stochastic differential equation)을 적용한 아래의 수학식 을 통해 이동점을 예측하는 것을 특징으로 하는 군중 난류 위험 예측 시스템.
[수학식]
여기서, 는 시간에 따라 변화하는 이동점 정보로 향후 이동점의 다음 움직임 값을 표현하는 것이고, 는 drift 항으로 현재까지의 이동점 변화를 설명하는 것이며, 는 diffusion 항으로 이동점의 변동성을 표현하는 것이고, 는 시간에 따라 변화하는 확률변수
One or more cameras installed in the area to be monitored and taking images of the area to be monitored and transmitting the captured image data;
Receives video data transmitted from the camera, identifies moving target objects from the received video data, analyzes the movement direction and relative speed of the identified target objects, and determines the movement status of the crowd in the surveillance target area and the level of risk according to the movement status. Operation server that makes judgments; and
It includes a monitoring terminal that displays the processing results of the operation server,
The operating server is,
a data acquisition unit that receives image data transmitted from the camera and acquires a plurality of consecutive image frames from the received image data;
an object detection unit that detects one or more target objects estimated to be floating populations from the image frame acquired by the data acquisition unit;
a moving point tracking unit that derives a moving point vector by analyzing the change in position of the target object between the current image frame and the previous image frame in a plurality of consecutive image frames;
A moving point coordinate system is derived by mapping the moving point vector for each target object derived from the moving point tracking unit to a two-dimensional rectangular coordinate system, and in the derived moving point coordinate system, when the moving point moves away from the origin, the target object moves quickly. When the moving point is close to the origin, the target object is judged to be stagnant; if the moving point distribution is concentrated at the origin, it is judged to be crowded; the farther the moving point distribution is from the origin, the smoother the crowd flow is judged to be. A movement status analysis unit that identifies the movement state, including the movement direction, density, and relative speed of the crowd within the surveillance target area, and determines the degree of risk based on the movement status of the identified crowd; and
Calculate the amount of change in the moving point of each target object after the first time set based on the moving point matrix that stores the moving point vector of each target object as a time series, and predict the direction and relative speed of the moving point according to the calculated change amount. It includes a moving point prediction unit that does,
The moving point prediction unit,
A crowd turbulence risk prediction system characterized by predicting moving points through the equation below applying a stochastic differential equation.
[Equation]
here, is moving point information that changes over time and expresses the next movement value of the moving point in the future. is a drift term that explains the change in moving point to date, is a diffusion term that expresses the volatility of the moving point, is a random variable that changes over time
상기 운영서버는,
상기 이동점 예측부에서 예측된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 예측 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 예측 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 예측하며, 예측한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 군중난류 예측부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군중 난류 위험 예측 시스템.
According to clause 1,
The operating server is,
A predicted moving point coordinate system is derived by mapping the moving point vector for each target object predicted by the moving point prediction unit to a two-dimensional rectangular coordinate system, and the monitoring target after the first time set through the moving point distribution of the derived predicted moving point coordinate system A crowd turbulence risk prediction system further comprising a crowd turbulence prediction unit that predicts the movement state, including the movement direction, density, and relative speed of the crowd in the area, and determines the risk based on the predicted movement state of the crowd. .
상기 이동점 예측부는,
예측된 이동점이 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역을 벗어날 경우 탈락 이동점으로 설정하고 상기 군중난류 예측부의 예측 분석에 사용될 유효 이동점에서 제외시키도록 반영하는 것을 특징으로 하는 군중 난류 위험 예측 시스템.
According to clause 4,
The moving point prediction unit,
A crowd turbulence risk prediction system, wherein if the predicted moving point leaves the monitoring target area after the set first time, it is set as an eliminated moving point and reflected to be excluded from the effective moving point to be used in the predictive analysis of the crowd turbulence prediction unit.
상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 운영서버가 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 유동하는 대상 객체를 식별하며 식별한 대상 객체의 이동 방향, 상대 속도를 분석하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 상태와 이동 상태에 따른 위험도를 판단하는 단계(S200); 및
모니터링 단말에서 상기 운영서버의 처리 결과를 수신 및 표시하여 모니터링하는 단계(S300);를 포함하며,
상기 S200 단계는,
상기 카메라에서 송신하는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터로부터 연속된 복수의 이미지 프레임을 획득하는 단계(S201);
획득한 이미지 프레임에서 유동 인구로 추정되는 하나 이상의 대상 객체를 검출하는 단계(S202);
연속된 복수의 이미지 프레임에서 현재 이미지 프레임과 직전 이미지 프레임 간 대상 객체에 대한 위치 변화를 분석하여 이동점 벡터를 도출하는 단계(S203);
도출된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 이동점 좌표계에서 이동점이 원점에서 멀어질 경우 대상 객체가 빠르게 이동하는 것으로 판단하며 이동점이 원점에 근접할 경우 대상 객체가 정체된 것으로 판단하고, 이동점 분포가 원점에 집중될 경우 군중의 혼잡으로 판단하며, 이동점 분포가 원점으로부터 멀어질수록 군중의 흐름이 원활한 것으로 판단하여 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 식별하며, 식별한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 단계(S204); 및
각 대상 객체의 이동점 벡터를 시계열로 저장한 이동점 매트릭스를 기반으로 설정된 제 1시간 이후의 각 대상 객체별 이동점의 변화량을 계산하고, 계산한 변화량에 따른 이동점의 방향과 상대속도를 예측하는 단계(S205);를 포함하되,
상기 S205단계에서는,
확률미분방정식(stochastic differential equation)을 적용한 아래의 수학식 을 통해 이동점을 예측하는 것을 특징으로 하는 군중 난류 위험 예측 방법.
[수학식]
여기서, 는 시간에 따라 변화하는 이동점 정보로 향후 이동점의 다음 움직임 값을 표현하는 것이고, 는 drift 항으로 현재까지의 이동점 변화를 설명하는 것이며, 는 diffusion 항으로 이동점의 변동성을 표현하는 것이고, 는 시간에 따라 변화하는 확률변수
Taking an image of the surveillance target area through one or more cameras installed in the surveillance target area and transmitting the captured image data (S100);
The operation server receives video data transmitted from the camera, identifies moving target objects from the received video data, and analyzes the movement direction and relative speed of the identified target objects to determine the movement status and movement status of the crowd within the surveillance target area. Step of determining the level of risk (S200); and
It includes a step (S300) of receiving and displaying the processing results of the operation server and monitoring them at the monitoring terminal,
In step S200,
Receiving image data transmitted from the camera and obtaining a plurality of consecutive image frames from the received image data (S201);
Detecting one or more target objects estimated to be floating populations from the acquired image frame (S202);
Deriving a moving point vector by analyzing the change in position of the target object between the current image frame and the previous image frame in a plurality of consecutive image frames (S203);
A moving point coordinate system is derived by mapping the moving point vector for each target object to a two-dimensional rectangular coordinate system. In the derived moving point coordinate system, if the moving point moves away from the origin, the target object is judged to be moving quickly, and the moving point is located at the origin. If it is close, the target object is judged to be stagnant. If the distribution of moving points is concentrated at the origin, it is judged to be crowded. The farther the distribution of moving points is from the origin, the smoother the flow of the crowd is judged to be, and the more the crowd moves within the surveillance area. Identifying the movement state including the direction of movement, density, and relative speed, and determining the risk level based on the movement state of the identified crowd (S204); and
Calculate the amount of change in the moving point of each target object after the first time set based on the moving point matrix that stores the moving point vector of each target object as a time series, and predict the direction and relative speed of the moving point according to the calculated change amount. Including a step (S205);
In step S205,
A crowd turbulence risk prediction method characterized by predicting moving points through the equation below applying a stochastic differential equation.
[Equation]
here, is moving point information that changes over time and expresses the next movement value of the moving point in the future. is a drift term that explains the change in moving point to date, is a diffusion term that expresses the volatility of the moving point, is a random variable that changes over time
상기 S200 단계는,
상기 S205 단계에서 예측된 각 대상 객체별 이동점 벡터를 2차원 직각좌표계에 매핑하여 예측 이동점 좌표계를 도출하고, 도출된 예측 이동점 좌표계의 이동점 분포를 통해 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역 내 군중의 이동 방향, 밀집도, 상대 속도를 포함한 이동 상태를 예측하며, 예측한 군중의 이동 상태를 기반으로 위험도를 판단하는 단계(S206);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군중 난류 위험 예측 방법.
According to clause 6,
In step S200,
In step S205, the predicted moving point vector for each target object is mapped to a two-dimensional rectangular coordinate system to derive a predicted moving point coordinate system, and within the monitoring target area after the first time set through the moving point distribution of the derived predicted moving point coordinate system. A crowd turbulence risk prediction method further comprising: predicting the movement state of the crowd, including the movement direction, density, and relative speed, and determining the risk level based on the predicted movement state of the crowd (S206).
상기 S205 단계에서는,
예측된 이동점이 설정된 제 1시간 이후 감시 대상 영역을 벗어날 경우 탈락 이동점으로 설정하고 상기 S206단계의 예측 분석에 사용될 유효 이동점에서 제외시키도록 반영하는 것을 특징으로 하는 군중 난류 위험 예측 방법.According to clause 9,
In step S205,
A crowd turbulence risk prediction method, characterized in that, if the predicted moving point leaves the monitoring target area after the set first time, it is set as an eliminated moving point and reflected to be excluded from the effective moving point to be used in the predictive analysis in step S206.
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