KR20060023948A

KR20060023948A - 파노라마식 감시 장치

Info

Publication number: KR20060023948A
Application number: KR1020057008776A
Authority: KR
Inventors: 마흐끄 베흐뒤고
Original assignee: 글로벌 비젼 홀딩 에스.아.
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2006-03-15
Also published as: JP2006506925A; EP1561143A1; WO2004046783A1; AU2003290208A1; JP4416666B2; US20050259146A1; CA2506256A1

Abstract

본 발명은 파노라마식 이미지를 형성하고, 원격 영상화 구현점(visualisation post)으로 시각적 정보를 전송하는 카메라를 통해 상기의 파노라마식 이미지를 획득하는 광학 수단들을 포함하며, 상기 장치에 추가적으로, 파노라마 영상을 포착하는 카메라의 시역(視域) 내에 내포된 비파노라마적 각 구경(angular aperture)을 가진 이미지 획득 수단을 포함하며, 상기 파노라마 이미지에서 탐지된 관심 구역이 변함에 따라 파노라마식 광학 수단들의 시야를 고려해 상기 획득 수단의 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 비디오 감시 장치에 대한 것이다.

파노라마식 이미지, 원격 영상화 구현점, 광학 수단, 비파노라마 이미지, 획득 수단

Description

파노라마식 감시 장치{PANORAMIC SURVEILLANCE DEVICE}

본 발명은 비디오 감시 시스템을 위한 파노라마 영상 포착 장치에 대한 것이다.

현 기술 수준에서 매우 큰 각도의 영상을 포착하기 위한 다양한 솔루션들이 알려져 있다.

비구면 렌즈를 사용하는 솔루션들은 생산비가 매우 높을 뿐 아니라 소프트웨어적 재처리를 통한 수차의 보정이 힘들기 때문에 만족스럽지 못하다.

또한 광학이나 소프트웨어적 왜상(歪像) 처리과정을 동반하는 곡면경을 사용하는 솔루션도 알려져 있다.

예를 들면, PCT 특허 번호 제WO9506303호는 소정의 공간을 제어하기 위해 하나의 카메라와 돔 형태의 볼록거울을 장착한 감시 시스템을 제시한다. 이때 적어도 거울 표면의 상당 부분이 상기 카메라의 시역(視域) 안에 놓이게끔 설정하고 그 거울의 위치를 고려해 카메라의 위치를 고정한다. 상기 거울은, 해당 공간의 대부분으로부터 나온 광선들이 상기 돔 형 거울에 의해 상기 카메라의 이미지 면(image plane) 상에 비치도록 하는 프로파일(profile)을 갖는다. 되도록이면, 상기 돔 형 거울은 원형으로 좌우대칭이며 그 대칭축은 상기 카메라의 광학축과 일렬로 배치된 다. 일반적으로, 상기 카메라는 자신의 이미지 면(image plane) 영역에서, 부하물(load)을 결합(coupling)하는 장치에 소정의 센서를 포함하는 전자 카메라이다. 상기 카메라에 의해 생성된, 해당 공간의 처리 후 이미지는 원형이나 평평한 형태로 제어 스크린에 투사된다. 상기 전자 카메라의 이미지 처리 시스템은 해당 공간의 미리 정해둔 모든 구역에서 움직임을 감지했을 경우 경보를 발생시키는 운동 감지 알고리즘을 포함한다.

특허번호 제WO9750252A1호는 즉석에서 360도 파노라마 이미지를 포착하는 파노라마식 영상 포착 장치를 제시한다. 일 구현 모드에 따르면 상기 영상 포착 장치에는 주변 파노라마의 빛을 포착하는 하나의 볼록거울, 비점수차를 교정하는 비점수차 렌즈, 상기 빛을 한점으로 수렴시키는 대물렌즈, 편광 포맷의 이미지를 이차원적 평면 이미지로 수렴시키는 시야 평면화 렌즈, 그리고 주변 파노라마의 최적화 된 이차원적 환형(環形) 이미지들을 포착하는 이미지 포착 메커니즘이 포함된다. 상기 파노라마 영상 포착 장치는 또한 파노라마 이미지를 분할 및 게시하는 다양한 시스템들을 포함한다. 구체적으로, 그 시스템들은 상기 파노라마 이미지를 인쇄 매체나 텔레비젼 등의 전통적 방식을 통해 게시할 수 있게끔 해당 이차원적 환형 이미지를 디지털식으로 장방형 사출(projection)로 변형시키는 장치나 방법을 포함한다.

상기 솔루션은 360도 영상 포착을 위한 것이지만 거기서 생성되는 이미지는 비디오 감시 시스템에서는 거의 활용할 수 없다.

사실 상기 파노라마 이미지들로는 감시 영역의 세부사항에 대한 정확한 이해 가 불가능하며 따라서 효과적인 비디오 감시 시스템을 구현할 수 없다.

또한 보통 시역를 가진 카메라를 이용해 감시할 구획을 비추는 비디오 감시 솔루션들도 있다. 이 솔루션을 쓰면 확실히 만족스러운 이미지들을 획득할 수 있지만 카메라가 비추는 동안 영상화 되지 않는 구역이 남아있게 되는 불편함이 존재한다. 각각의 감시 구역들이 영상화 되는 지속 시간은 매우 제한적이며 영상화 기간이 어둡게 가리워지는 기간 보다 짧다.

본 발명의 목적은 종래 기술이 제시한 다양한 솔루션들의 불편함을 탈피한 소형 파노라마식 비디오 감시 장치를 구현하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 가장 일반적인 개념에 따르면 본 발명은 파노라마 이미지를 형성하고, 카메라로 그 파노라마 이미지를 포착해 원격 영상화 구현점(visualization post)에 시각적 정보를 전송하기 위한 광학 수단들을 포함하며, 이때 상기 장치에 추가적으로, 파노라마 영상을 포착하는 카메라의 시역(視域) 내에 내포된 비파노라마적 각 구경(angular aperture)을 가진 이미지 획득 수단을 포함하며, 이때 상기 파노라마 이미지에서 탐지된 관심 구역이 변함에 따라 파노라마식 광학 수단들의 시야를 고려해 상기 획득 수단의 방향이 제어되는 것을 특징으로 한다.

유리하게는, 상기 획득 수단은 적어도 하나의 회전축을 따라 움직이는 추가 카메라로 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 획득 수단은 수직으로 교차하는 두 개의 회전축을 따라 움직이는 추가 카메라로 구성된다.

선호되는 구현 모드에 따르면, 상기 파노라마 이미지 형성 수단들은 축대칭인 적어도 하나의 거울을 포함하며 상기 획득 수단은 상기 거울의 대칭축을 따라 움직이는 추가 카메라로 구성된다.

바람직하게, 상기 파노라마 이미지 생성 수단은 중앙에 구멍이 뚫린 오목한 섹션이 있는 환형의 주 거울(principal mirror)을 포함함으로써, 둥글고 오목하며 상기 광학축과 축을 공유하는 타원형의 두번째 거울 상에 첫번째 이미지를 반사하며, 이때 상기 장치는 광학축 상에 디지털 이미지 센서를 장착하여 상기 두번째 거울에 의해 반사된 두번째 이미지를 수신한다.

특수한 구현 모드에 따르면

- 상기 파노라마 이미지 형성 수단은 상기 두번째 거울과 상기 이미지 센서 사이에 조리개를 포함한다.

- 상기 파노라마 이미지 형성 수단은 쌍곡선형 섹션이 있는 원형의 첫번째 거울을 포함한다.

- 상기 파노라마 이미지 형성 수단은 타원형의 오목한 거울을 포함한다.

- 상기 파노라마 이미지 형성 수단의 상기 이미지 센서는 상기 첫번째 거울과 교차하는 횡단면 내에 머무는 한도 내에서 후방에 배치된다.

- 상기 파노라마 이미지 형성 수단의 상기 두번째 거울은 타원형 섹션이 있는 거울이다.

- 상기 파노라마 이미지 형성 수단은 측면의 단면이 타원형인 오목한 반원 모양의 두번째 거울을 포함함으로써 상기 첫번째 거울이 센서 상의 원환체(torus,圓環體)를 따라 초점을 맞추도록 보장해 준다.

유리하게는, 상기 파노라마 이미지 형성 수단은 상기 비파노라마식 획득 수단에 의해 비추어진 영역 내에 적어도 하나의 인덱스 표시를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 그것은 상기 파노라마 이미지 획득 장치와 축을 공유하는 환형 크라운 상에 배치된 인덱스 표시를 포함하며, 상기 파노라마 이미지 획득 장치의 축을 포함하는 면 내에 배치된 두번째 인덱스 표시를 포함한다.

특수 구현 모드에 따르면, 상기 장치는 추가적으로 상기 파노라마 이미지의 관심 구역을 조준(pointing)하는 수단과 그 조준 수단이 제공하는 정보에 따라 상기 비파노라마식 카메라의 각도적 위치를 제어하는 회로를 포함하는 영상화 구현점(visualization post)을 가진다.

유리한 구현 모드에 따르면, 상기 조준 수단은 상기 파노라마 이미지의 영상화를 위한 터치 스크린을 포함한다.

또다른 구현 모드에 따르면, 상기 장치는 추가적으로 상기 파노라마 이미지의 관심 구역의 위치를 표시한 정보를 배포하는 파노라마 이미지 분석 수단을 포함하며, 상기 분석 수단이 제공하는 정보에 따라 상기 비파노라마식 카메라의 각도적 위치를 제어하는 회로를 포함한다.

특수 구현 모드에 따르면, 상기 분석 수단은 상기 파노라마 이미지의 국지적 변형을 탐지하는 수단이다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 장치를 축방향으로 자른 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 투시도이다.

도 3 및 도 4는 방사형 면을 따라 자른 부분 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 장치로 획득한 이미지를 보여주는 도면이다.

도 1은 중심 대칭축(10)을 지닌 파노라마 영상 포착 장치를 구현한 예이다. 그 영상 포착의 시역(視域)은 방사면(radial plane)들 내에서 약 70도 정도 개방된 실린더 형태이다.

상기 장치는 환형이며 오목한 섹션이 있는 첫번째 거울(1)을 포함한다. 그 거울의 중앙에는 하나의 구멍이 있다. 상기 첫번째 거울(1)은, 영상 포착을 위한 시계의 상부에 첫번째 거울(1)과 축을 공유하도록 배치된 두번째 거울(2)을 향해 광선을 반사한다. 상기 두번째 거울(2)은 측단면이 타원형인 오목한 반원의 형태로서, 상기 첫번째 거울이 센서 상의 원환체를 따라 초점을 맞추도록 보장해 준다.

상기 두번째 거울(2)은 하나 또는 다수의 렌즈들로 구성되며 조리개를 통합하는 접안렌즈(3)를 향해 상기 광선들을 반사한다. 예를 들면 디지털 카메라인 이미지 센서(4)는 상기 접안 렌즈에 의해 조정된 원환체의 이미지를 받아 디지털 시그널을 배포한다. 그러면 그 시그널을 이미지 처리 소프트웨어로 처리해 왜곡을 교정한다.

상기 주 카메라는(principal camera)는 상기 첫번째 거울(1)을 절단하는 횡 단면 상에 위치된다.

이는 가로막힘(방해)이 적은 장치를 구현할 수 있게 해 준다.

상기 주 거울(1)의 사각지대 내에서 상기 두번째 거울(2) 아래에 추가 카메라(11)가 설치된다. 이 추가 카메라(11)는 비파노라마적 시역을 가진 카메라이다. 그것은 상기 대칭축(10)으로 표현된 회전축 및 수직으로 교차하는 회전축을 따라 방향을 결정할 수 있으므로 상기 파노라마 영상 포착 장치 시역 내의 구역에서도 조준을 가능하게 해 준다.

상기 추가 카메라(11)는 세부적인 이미지를 제공함으로써 감시 스크린 상에 관심 구역을 보다 확대해서 영상화 할 수 있게 해 준다.

또한 파노라마 구역 전체를 감시할 때, 상기 파노라마 이미지에 나타난 특수한 관심 구역을 하나의 동일한 스크린이나 독립된 여러 개의 스크린 상에서 분석할 수 있다.

상기 관심 구역은 감시 임무를 담당한 조작자에 의해 수동으로 선택되거나 또는 자동으로 선택된다.

첫번째 경우 상기 조작자는, 상기 파노라마 이미지 영상화 스크린 상에서 관심 구역을 지정할 수 있게 해주는 조준 수단을 사용한다. 이 조준 수단은 <마우스>라고 알려진 방식 또는 터치 스크린 방식일 수 있다. 그 위치가 상기 조준 수단의 움직임에 의해 제어되는 그래픽 포인터를 상기 파노라마 이미지의 구역에 포개어 놓음으로써 상기 추가 카메라(11)의 조종 정보를 계산할 수 있다. 상기 정보는 하나 또는 두 개의 보충적 회전축들에 따라서 상기의 방향을 제어한다. 이때 상기 카 메라(11)에 의해 포착된 이미지는 상기 파노라마 이미지의 영상화 스크린 상에 지정된 해당 관심 구역의 확장된 영상에 해당한다. 상기 이미지는 동일한 스크린 상에 또는 원격 스크린 상에 영상화 될 수 있다. 그 게시물이 상기 게시된 파노라마 이미지를 지우지 않기 때문에 해당 조작자는 해당 구역 전체에 대한 감시를 계속할 수 있으며 동시에 경우에 따라서 새로운 관심 구역을 감시할 수 있다.

상기 파노라마 이미지와 상기 확대된 이미지의 상관적인 위치 표시는 상기 추가 카메라로 영상화 된 영역에서 나타나는 표척(標尺)에 의해 개선할 수 있다. 그 표척은 결정된 위치들에 대응하는 하나 또는 다수의 불투명 또는 반투명 표시들로 구성될 수 있다. 그 표시들은 상기 파노라마 이미지 상에 지정된 관심 구역에 대해 주기적으로 세부사항의 이미지를 재조정할 수 있게 해준다.

상기 자동식 솔루션에서 추가 카메라(11)의 방향은, 이미지 처리 과정을 통해 관심 구역들을 탐지하며 상기 파노라마 이미지를 분석하는 회로에 의해 제어된다. 상기 관심 구역들은 국지적인 빛의 세기 변화 또는 해당 파노라마 이미지의 특성들에 의해 결정될 수 있다.

그러면 계산자는 탐지된 해당 관심 구역의 중심을 결정하고 그 중심의 위치에 따라서 상기 추가 카메라(11)의 위치 정보를 계산한다.

어떤 반자동식 모드는 해당 조작자에게 관심 구역들을 제안하고 그 조작자가 승인하는 경우에 한해서만 상기 추가 카메라(11)의 이동을 제어하는 식이다.

상기 관심 구역의 제안은 그래픽 포인터가 자동으로 나타나거나 또는 해당 관심 구역이 밝게 표시되는 방식으로 표현될 수 있다. 선택은 승인을 누르는 동작 이나 터치 스크린 상에서 관심 구역을 지정하는 방식으로 이루어진다.

도 2는 원형의 길을 따라서 오목한 선을 이동시킬 때 만들어지는 거꾸로 세운 원뿔대의 일반적 형상을 가지는 상기 첫번째 거울(1)을 나타낸 투시도이다. 상기 첫번째 거울(1)은 구멍(8)에 의해 관통되며, 그 위치는 여기서 제시한 예에서는 첫번째 거울(1)의 지름과 대체로 동일한 지름의 오목한 두번째 거울(2)과 비교하여 정해진다.

도 3과 도 4는 도 2에서 제시한 예에 해당하는 장치에서 광선의 경로들을 보여준다. 이 경우 그 영상 포착의 시역는 약 75도의 각구경을 가진 원형 크라운 형태이다.

도 5는 본 발명에 부합하는 장치로 기록된 이미지이다.

본 발명의 파노라마식 감시 장치에 따르면, 파노라마식 감시 장치는 파노라마식 광학 수단들의 시야를 고려해 상기 획득 수단의 방향이 제어되고, 획득 수단이 회전축을 따라 움직이는 카메라가 추가로 구성될 수 있으며, 또한 획득 수단은 수직으로 교차하는 두 개의 회전축을 따라 움직이는 카메라가 추가될 수 도 있다. 따라서, 추가 카메라는 비파노라마적 시역을 가지고 회전축을 따라 방향을 결정할 수 있어 파노라마 영상 포착 장치 시역 내의 구역에서도 조준이 가능함으로써 세부적인 이미지를 제공될 수 있다.

Claims

파노라마식 이미지를 형성하고, 원격 영상화 구현점(visualisation post)으로 시각적 정보를 전송하는 카메라를 통해 상기의 파노라마식 이미지를 획득하는 광학 수단들을 포함하며,

상기 장치에 추가적으로, 파노라마 영상을 포착하는 카메라의 시역(視域) 내에 내포된 비파노라마적 각 구경(angular aperture)을 가진 이미지 획득 수단을 포함하며,

상기 파노라마 이미지에서 탐지된 관심 구역이 변함에 따라 파노라마식 광학 수단들의 시야를 고려해 상기 획득 수단의 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 비디오 감시 장치.
제1항에 있어서,

상기 획득 수단은 회전축을 따라 움직이는 추가 카메라로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 획득 수단은 수직으로 교차하는 두 개의 회전축을 따라 움직이는 추가 카메라로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 형성 수단들은 곡선 섹션을 가진 적어도 하나의 축대칭형 거울을 포함하며, 상기 획득 수단은 상기 거울의 대칭축을 따라 움직이는 추가 카메라로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 파노라마 이미지의 형성 수단은 광학축과 동일한 축을 가진 타원형 단면의 둥글고 오목한 두 번째 거울을 향해 첫번째 이미지를 반사시키며 중앙이 뚫리고 오목한 섹션이 있는 환형 주 거울을 포함하며,

상기 장치는 상기 두 번째 거울에 의해 반사된 두 번째 이미지를 수신하기 위하여 상기 광학축 상에 배치된 디지털 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 형성 수단은 상기 두 번째 거울과 상기 이미지 센서 사이에 배치된 조리개를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 형성 수단은 쌍곡선 섹션을 가지는 첫 번째 원형 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5항에 있어서, 상기 파노라마 이미지 형성 수단이 타원형의 오목한 두번째 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 형성 수단의 상기 이미지 센서는 상기 첫번째 거울과 교차하는 횡단면 내에 머무는 한도 내에서 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 형성 수단의 상기 두 번째 거울은 타원형 섹션을 가지는 거울인 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 형성 수단은, 측단면이 타원형인 오목한 반원으로 형성된 두 번째 거울(2)을 포함함으로써 상기 첫 번째 거울이 센서(4) 상의 원환체를 따라서 촛점을 맞출 수 있게끔 보장하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 형성 수단은 상기 비파노라마식 획득 수단에 의해 비추어진 시역 속에 위치한 적어도 하나의 인덱스 표시를 포함하는 것을 특징으로 하 는 장치.
제12항에 있어서,

상기 파노라마 이미지 획득 장치와 축을 공유하는 환형 크라운 상에 배치된 하나의 인덱스와, 상기 파노라마 이미지 획득 장치의 축을 포함하는 면에 위치하는 두 번째 인덱스 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 파노라마 이미지의 관심 구역을 조준할 수단을 지닌 영상화 구현점과, 상기 조준 수단이 제공하는 정보에 따라 상기 비파노라마식 카메라의 각도상 위치를 제어하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 조준 수단은 상기 파노라마 이미지를 영상화 하기 위한 터치 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 파노라마 이미지의 관심 구역의 위치를 표시하는 정보를 배포하면서 상기 파노라마 이미지를 분석하는 분석 수단을 포함하는 영상화 구현점과, 상기 분석 수단이 제공하는 정보에 따라 상기 비파노라마식 카메라의 각도상 위치를 제어하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서,

상기 분석 수단은 상기 파노라마 이미지의 국지적인 변형을 탐지하는 수단인 것을 특징으로 하는 장치.