KR20080005265A - Pattern based occupancy sensing system and method - Google Patents

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KR20080005265A
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링 왕
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

A pattern based occupancy sensing system and method includes an image array (24) generating an image signal (42) in response to an image, a microcontroller unit (MCU) (26) responsive to the image signal 42 and generating a communication signal (46), and a communication interface (38) responsive to the communication signal (46) and generating a system signal (50). The MCU (26) processes the image signal (42) to calculate area occupancy by analyzing an object for a pattern, determining whether the pattern matches a classifier, and processing the object when the pattern matches the classifier to calculate area occupancy.

Description

패턴 기반 점유상태 감지 시스템 및 방법{PATTERN BASED OCCUPANCY SENSING SYSTEM AND METHOD}Pattern-based Occupancy Detection System and Method {PATTERN BASED OCCUPANCY SENSING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 일반적으로 조명 제어에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 패턴 기반 점유상태 감지에 따른 조명 제어에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to lighting control, and more particularly, to lighting control according to pattern-based occupancy detection.

에너지 보존을 위해, 방에 아무도 없을 때는 조명이 꺼져야 한다. 보안 및 안전을 위해, 누군가 방에 들어갈 때 조명이 켜져야 한다. 이를 위해, 조명 시스템을 위한 조명 제어는 흔히 누군가 방에 있는지에 따라 조명을 켜고 끄기 위한 점유상태 감지기들을 포함한다. 현재, 수동 적외선(passive infrared)(PIR) 감지기 또는 초음파 움직임 탐지기와 같은 조명 시스템에 배선된 아날로그 감지기들이 방 점유상태를 탐지하기 위해 이용된다.To conserve energy, the lights should be turned off when no one is in the room. For security and safety, the light should be on when someone enters the room. To this end, lighting control for a lighting system often includes occupancy sensors for turning the lights on and off depending on who is in the room. Currently, analog detectors wired to lighting systems such as passive infrared (PIR) detectors or ultrasonic motion detectors are used to detect room occupancy.

불행하게도, 그러한 아날로그 감지기들은 흔히 건물 자동화 시스템의 일부인 현대 조명 시스템들에 문제를 일으킨다. 건물 자동화 시스템들은 전형적으로 디지털 시스템이며, 값비싼 어댑터 또는 전용 인터페이스 없이 아날로그 감지기들을 포함하기 어렵게 한다. 아날로그 감지기들은 또한 비교적 대량의 전력을 소모하고 전력을 낭비하며 전원에 배선될 것을 요구한다. 배선은 디자인 유연성을 제한하고 설치 비용을 증가시킨다. 또한, 아날로그 감지기들은 내장식 프로그램 가능 및 점 유자 카운팅과 같은 현대 조명 시스템에서 바람직한 특성들이 결핍되어 있다.Unfortunately, such analog sensors often cause problems with modern lighting systems that are part of building automation systems. Building automation systems are typically digital systems and make it difficult to include analog detectors without expensive adapters or dedicated interfaces. Analog detectors also consume relatively large amounts of power, waste power, and require wiring to the power supply. Wiring limits design flexibility and increases installation costs. In addition, analog detectors lack the desirable characteristics in modern lighting systems such as embedded programmable and occupant counting.

위 단점들을 극복하는 패턴 기반 점유상태 감지 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다.It would be desirable to have a pattern based occupancy detection system and method that overcomes the above drawbacks.

본 발명의 한 양태는 이미지에 응답하여 이미지 신호를 발생시키는 이미지 어레이(image array), 이미지 신호에 응답하며 상태 신호를 발생시키는 마이크로콘트롤러 장치(MCU) 및 상태 신호에 응답하며 통신 신호를 발생시키는 통신 인터페이스를 갖는 패턴 기반 점유상태 감지기를 제공한다. MCU는 패턴을 위해 대상(object)을 분석하고, 패턴이 분류자(classifier)와 매치하는지를 판단하며, 패턴이 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하도록 대상을 처리함으로써 영역 점유상태가 계산되도록 이미지 신호를 처리한다.One aspect of the invention provides an image array that generates an image signal in response to an image, a microcontroller device (MCU) that responds to an image signal and generates a status signal and a communication that generates a communication signal in response to a status signal. It provides a pattern based occupancy detector with an interface. The MCU analyzes the object for the pattern, determines if the pattern matches the classifier, and processes the object to calculate the area occupancy when the pattern matches the classifier so that the area occupancy is calculated. Process the image signal.

본 발명의 다른 한 양태는 이미지를 획득하는 단계와, 이미지에서 대상을 탐지하는 단계와, 패턴을 위해 대상을 분석하는 단계와, 패턴이 분류자와 매치하는지를 판단하는 단계 및 패턴이 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하도록 대상을 처리하는 단계를 포함하는 점유상태 카운팅 방법을 제공한다.Another aspect of the invention includes obtaining an image, detecting an object in the image, analyzing the object for a pattern, determining whether the pattern matches the classifier and the pattern matches the classifier. The method provides a state counting method comprising the step of processing an object to calculate an area occupation state.

본 발명의 다른 한 양태는 이미지를 획득하는 수단과, 이미지에서 대상을 탐지하는 수단과, 패턴을 위해 대상을 분석하는 수단과, 패턴이 분류자와 매치하는지를 판단하는 수단 및 패턴이 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하도록 대상을 처리하는 수단을 포함하는 점유상태 카운팅 시스템을 제공한다.Another aspect of the invention provides a means for obtaining an image, means for detecting an object in the image, means for analyzing the object for the pattern, means for determining whether the pattern matches the classifier and the pattern matches the classifier. And an occupancy counting system comprising means for processing the object to calculate an area occupancy state.

본 발명의 상기 및 기타의 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 작성한 아래의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 더 명료해질 것이다. 상세한 설명 및 도면은 본 발명의 범위를 제한하기보다는 단지 본 발명을 예시하는 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위 및 그 균등물에 의해 한정된다.The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments made in conjunction with the accompanying drawings. The detailed description and drawings are merely illustrative of the invention rather than limiting the scope of the invention, the scope of the invention being defined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기의 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram of a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 채용한 카운팅 방법을 위한 흐름도이다.2 is a flow chart for a counting method employing a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention.

도 3A 및 3B는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 위한 경계 배치 및 이미지를 각각 도시한 개략적 다이어그램이다.3A and 3B are schematic diagrams illustrating boundary arrangements and images, respectively, for a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 채용한 경계 카운팅 방법을 위한 흐름도이다.4 is a flow chart for a boundary counting method employing a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention.

도 5A 및 5B는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 위한 영역 배치 및 이미지를 각각 도시한 개략적 다이어그램이다.5A and 5B are schematic diagrams respectively illustrating region placement and images for a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention.

도 6A 및 6B는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 채용한 영역 카운팅 및 점유상태 검사 방법을 각각 도시한 흐름도이다.6A and 6B are flowcharts respectively illustrating a method of counting an area and an occupancy state using a pattern-based occupancy state sensor made in accordance with the present invention.

도 1은 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기의 블록 다이어그램이다. 패턴 기반 점유상태 감지기(20)는 렌즈(22), 이미지 어레이(24), 마이크로콘트롤러 장치(MCU)(26) 및 통신 인터페이스(38)를 포함한다.1 is a block diagram of a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention. The pattern-based occupancy sensor 20 includes a lens 22, an image array 24, a microcontroller unit (MCU) 26 and a communication interface 38.

패턴 기반 점유상태 감지기(20)는 렌즈(22)로부터 굴절된 빛(40)을 이미지 어레이(24) 상의 이미지로서 수용한다. 이미지 어레이(24)는 이미지에 응답하여 이미지 신호(42)를 발생시킨다. 이미지 프로세서(32), 메모리(36) 및 통신 스택(34)을 포함하는 마이크로콘트롤러 장치(MCU)(26)는 처리하기 위한 이미지 신호(42)를 수신한다. 메모리(36)에 저장된 명령에 따라, MCU(26)는 이미지 신호(42)에서 탐지된 대상의 패턴을 메모리(36)에 저장된 분류자들과 비교하여 패턴이 분류자와 매치하는지 및 대상이 카운팅되어야 할 관심 대상인지를 판단한다. MCU(26)는 이미지 신호(42)에 응답하여 점유상태 정보를 포함하는 상태 신호(46)를 발생시킨다. 점유상태 정보는 영역이 점유되어 있는지 및/또는 영역에 있는 관심 대상의 수를 표시할 수 있다. 상태 정보는 통신 스택(34)을 통과해서 통신 프로토콜에 따라 통신 패킷으로 변환된다. 점유상태 정보를 포함하는 상태 정보가 상태 신호(46)에 포함된다.Pattern based occupancy sensor 20 receives light 40 refracted from lens 22 as an image on image array 24. Image array 24 generates image signal 42 in response to the image. Microcontroller unit (MCU) 26, which includes an image processor 32, a memory 36, and a communication stack 34, receives an image signal 42 for processing. In accordance with the instructions stored in the memory 36, the MCU 26 compares the pattern of the object detected in the image signal 42 with the classifiers stored in the memory 36 to see if the pattern matches the classifier and the object is counting. Determine if it is of interest. The MCU 26 generates a state signal 46 that includes occupancy state information in response to the image signal 42. Occupancy status information may indicate whether an area is occupied and / or the number of objects of interest in the area. State information is passed through the communication stack 34 and converted into communication packets according to the communication protocol. Status information including the occupation status information is included in the status signal 46.

통신 인터페이스(38)는 무선 주파수(RF) 송수신기(28) 및 안테나(30)를 포함한다. RF 송수신기(28)는 상태 신호(46)를 수신하고 변조된 신호(48)를 안테나(30)에 제공하며, 안테나는 통신 신호(50)를 통해 다른 패턴 기반 점유상태 감지기, 로컬 조명 제어부, 다른 로컬 제어부, 및/또는 건물 자동화 시스템들과 통신한다. 전원 공급부(40)는 이미지 어레이(24), MCU(26) 및 RF 송수신기(28)에 전력을 공급한다. 한 실시예에서, MCU(26)는 전원 공급부(40)에 전력 제어 신호(52)를 제공한다.The communication interface 38 includes a radio frequency (RF) transceiver 28 and an antenna 30. RF transceiver 28 receives status signal 46 and provides modulated signal 48 to antenna 30, which communicates via pattern 50 with other pattern-based occupancy sensors, local lighting controls, other Communicate with local controls and / or building automation systems. The power supply 40 supplies power to the image array 24, the MCU 26, and the RF transceiver 28. In one embodiment, MCU 26 provides power control signal 52 to power supply 40.

이 기술 분야에서 숙련된 자는 패턴 기반 점유상태 감지기(20)의 신호들이 그들과 결합된 컴포넌트들 사이의 정보를 주고 받는 통신을 하는 양방향 신호일 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 패턴 기반 점유상태 감지기(20)는 다른 패턴 기반 점유상태 감지기, 로컬 조명 제어부, 다른 로컬 제어부 및/또는 건물 자동화 시스템들에 통신 신호(50)를 보내며, 패턴 기반 점유상태 감지기(20)는 다른 패턴 기반 점유상태 감지기, 로컬 조명 제어부, 다른 로컬 제어부 및/또는 건물 자동화 시스템들로부터 다른 통신 신호를 수신한다. 통신 신호는 점유상태 정보, 동작 명령, 쿼리, 프로그래밍 명령어 등과 같은 데이터 및 명령어를 포함할 수 있다. 이미지 신호(42) 및 상태 신호(46)도 양방향 신호일 수 있으며, 이미지 신호(42)는 이미지 어레이(24)와 MCU(26) 사이에서 데이터 및 명령어를 전달하고, 상태 신호(46)는 MCU(26)와 통신 인터페이스(38) 사이에서 데이터 및 명령어를 전달한다.Those skilled in the art will appreciate that the signals of the pattern-based occupancy sensor 20 may be bidirectional signals that communicate information between components coupled with them. For example, the pattern based occupation status detector 20 sends a communication signal 50 to other pattern based occupation status detectors, local lighting controls, other local controls and / or building automation systems, and the pattern based occupation status detector 20. ) Receives other communication signals from other pattern-based occupancy sensors, local lighting controls, other local controls and / or building automation systems. The communication signal may include data and instructions such as occupancy status information, operation instructions, queries, programming instructions, and the like. Image signal 42 and status signal 46 may also be bidirectional signals, and image signal 42 transfers data and instructions between image array 24 and MCU 26, and status signal 46 is MCU ( Data and commands are passed between 26 and the communication interface 38.

렌즈(22)는 대상을 관찰하고 이미지 어레이(24) 상에 이미지를 제공하기에 적절한 플라스틱 렌즈 또는 유리 렌즈와 같은 렌즈일 수 있다. 한 실시예에서는, 렌즈(22)가 이동 전화 카메라에 이용되는 렌즈일 수 있다. 본 기술분야에서 숙련된 자는 초점 거리, 개구 및 배율과 같은 렌즈의 특징이 패턴 기반 점유상태 감지기(20)가 사용되는 특정한 용도에 알맞게 선택될 수 있음을 알 것이다.Lens 22 may be a lens such as a plastic lens or a glass lens suitable for viewing an object and presenting an image on image array 24. In one embodiment, lens 22 may be a lens used in a mobile phone camera. Those skilled in the art will appreciate that features of the lens, such as focal length, aperture, and magnification, may be selected to suit the particular application in which the pattern based occupancy sensor 20 is used.

이미지 어레이(24)는 저 전력 소모를 유지하면서 렌즈(22)로부터 수신된 이미지를 이미지 신호(42)로 변환하기에 적절한 임의 감지기일 수 있다. 한 실시예에서는, 이미지 어레이(24)는 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 감지 칩이다. 다른 한 실시예에서는, 이미지 어레이(24)는 전하 결합 소자(CCD)이다. 이미지 어레이(24)는 픽셀 어레이 상의 이미지를 탐지하여 감지된 이미지를 이미지 신 호(42)로 변환한다. 전형적으로, 이미지 어레이(24)는 저 전력 이미지 어레이이다. 이미지 어레이(24)는 교정(calibration), 영역 선택, 데시메이션, 전력 관리, 픽셀 수정 및 색 수정과 같은 온칩(on-칩) 기능을 포함할 수 있다. 한 실시예에서는, 이미지 어레이(24)는 렌즈(22)를 포함한다. 다른 실시예에서는, 이미지 어레이(24)는 MCU(26) 및/또는 RF 송수신기(28)를 포함할 수 있다. 적절한 이미지 어레이의 한 예는 스위스 제네바에 소재하는 에스티마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)에 의해 제조된 VV6501 VGA CMOS 색 이미지 감지기이다.Image array 24 may be any detector suitable for converting an image received from lens 22 into image signal 42 while maintaining low power consumption. In one embodiment, image array 24 is a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensing chip. In another embodiment, image array 24 is a charge coupled device (CCD). The image array 24 detects the image on the pixel array and converts the sensed image into an image signal 42. Typically, image array 24 is a low power image array. Image array 24 may include on-chip functions such as calibration, region selection, decimation, power management, pixel correction, and color correction. In one embodiment, image array 24 includes a lens 22. In other embodiments, image array 24 may include MCU 26 and / or RF transceiver 28. One example of a suitable image array is the VV6501 VGA CMOS color image detector manufactured by STMicroelectronics of Geneva, Switzerland.

마이크로콘트롤러 장치(MCU)(26)는 명령어 및 데이터를 저장하고 처리하기에 적절한 임의 마이크로콘트롤러일 수 있다. MCU(26)는 패턴을 위한 대상을 분석하고, 패턴이 분류자와 매치하는지 판단하며, 패턴이 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하도록 대상을 처리함으로써 영역 점유상태가 계산되도록 이미지 신호(42)를 처리한다. 전형적으로, MCU(26)는 이미지 프로세서(32), 메모리(36) 및 통신 스택(34)을 포함한다. 명령어는 패턴 기반 점유상태 감지기(20)의 제조 과정에서 메모리(36) 내로 프로그램될 수도 있고 동작 중에 통신 신호(50)를 통해 프로그램될 수도 있다. n-비트 아키텍처, 클럭 속도 및 메모리 크기와 같은 MCU(26)의 특수한 특징이 특수한 용도용으로 선택될 수 있다. 적절한 마이크로콘트롤러의 예로는 텍사스 오스틴에 소재하는 프리스케일 세미컨덕트 인코포레이티드(Freescale Semiconductor, Inc.)에 의해 제조된 8-비트 HCS08 및 16-비트 HCS12 계열, 캘리포니아, 산호세에 소재하는 아트멜 코포레이션(Atmel Corporation)에 의해 제조된 AVR 8-비트 RISC 플래시 마이크로콘트롤러 및 스위스, 제네바에 소재하는 에스티마 이크로일렉트로닉스에 의해 제조된 STV0767 이미징 디지털 신호 프로세서가 있다. 당 기술분야에 숙련된 자는 MCU(26)가 단일의 칩이거나 또는 이미지 어레이(24)와 RF 송수신기(28) 중 하나 또는 둘 다와 함께 단일의 칩 상에 결합될 수 있음을 알 것이다. 이미지 처리를 수행하는 것 외에, 다양한 실시예에서 MCU(26)는 통신 패턴 기반 점유상태 감지기(20)가 통신 인터페이스(38)를 통해 주고 받는 통신을 관리할 수 있고 패턴 기반 점유상태 감지기(20)에서의 전력 사용을 관리할 수 있다.Microcontroller device (MCU) 26 may be any microcontroller suitable for storing and processing instructions and data. MCU 26 analyzes the object for the pattern, determines if the pattern matches the classifier, and processes the object to calculate the area occupancy when the pattern matches the classifier so that the image occupancy state is calculated. 42). Typically, MCU 26 includes an image processor 32, memory 36, and communication stack 34. Instructions may be programmed into the memory 36 during manufacturing of the pattern based occupancy sensor 20 and may be programmed via the communication signal 50 during operation. Special features of the MCU 26, such as n-bit architecture, clock speed and memory size, can be selected for special applications. Examples of suitable microcontrollers include the 8-bit HCS08 and 16-bit HCS12 series manufactured by Freescale Semiconductor, Inc., Austin, Texas, Atmel Corporation, San Jose, California AVR 8-bit RISC flash microcontroller manufactured by Atmel Corporation and STV0767 imaging digital signal processor manufactured by Estima Microelectronics, Geneva, Switzerland. Those skilled in the art will appreciate that the MCU 26 may be a single chip or may be combined on a single chip with one or both of the image array 24 and the RF transceiver 28. In addition to performing image processing, in various embodiments, the MCU 26 may manage the communication that the communication pattern based occupation status detector 20 sends and receives over the communication interface 38 and the pattern based occupation status detector 20. Manage power usage at

무선 주파수(RF) 송수신기(28)는 패턴 기반 점유상태 감지기(20)와 다른 패턴 기반 점유상태 감지기, 로컬 조명 제어부, 다른 로컬 제어부 및/또는 건물 자동화 시스템 사이에서 통신하기 위한 임의 송수신기일 수 있다. 전형적으로, RF 송수신기(28)는 저 전압에서 저 전력 소모로 작동하며, 전력 관리 특성을 포함할 수 있다. 한 실시예에서는, RF 송수신기(28)는 IEEE 802.15.4 근거리 무선 표준 및 지그비(ZigBee) 네트워킹 표준 프로토콜에 따라 2.4 GHz에서 통신한다. 다른 한 실시예에서는, RF 송수신기(28)는 15 GHz에서 통신한다. 적절한 송수신기의 예로는 텍사스 오스틴에 소재하는 프리스케일 세미컨덕터 인코포레이티드에 의해 제조된 MC 13193 근거리, 저 전력, 2.4 GHz ISM 대역 송수신기, 매사추세츠, 보스턴에 소재하는 엠버 코포레이션(Ember Corporation)에 의해 제조된 EM2420 송수신기 및 노르웨이 오슬로에 소재하는 칩콘 에이에스(Chipcon AS)에 의해 제조된 CC2420 RF 송수신기가 있다. 당 기술분야에서 숙련된 자는 RF 송수신기(28)가 특정한 용도를 위해 요구되는 바에 따라 다양한 주파수 및 다양한 프로토콜로 동작할 수 있음을 알 것이다. RF 송수신기(28)는 단일의 칩이거나 또는 이미지 어레이(24)와 MCU(26) 중 하나 또는 둘 다와 함께 단일의 칩 상에 결합될 수 있다.The radio frequency (RF) transceiver 28 may be any transceiver for communication between the pattern based occupancy sensor 20 and other pattern based occupancy sensors, local lighting controls, other local controls, and / or building automation systems. Typically, the RF transceiver 28 operates at low voltage at low power consumption and may include power management features. In one embodiment, the RF transceiver 28 communicates at 2.4 GHz in accordance with the IEEE 802.15.4 near field wireless standard and the ZigBee networking standard protocol. In another embodiment, the RF transceiver 28 communicates at 15 GHz. Examples of suitable transceivers are MC 13193 short range, low power, 2.4 GHz ISM band transceivers manufactured by Freescale Semiconductor Inc., Austin, Texas, manufactured by Ember Corporation, Boston, MA. EM2420 transceiver and CC2420 RF transceiver manufactured by Chipcon AS of Oslo, Norway. Those skilled in the art will appreciate that the RF transceiver 28 can operate in a variety of frequencies and various protocols as desired for a particular application. The RF transceiver 28 may be a single chip or may be combined on a single chip with one or both of the image array 24 and the MCU 26.

전원 공급부(40)는 패턴 기반 점유상태 감지기(20)의 컴포넌트들에 전력을 공급하기에 적절한 임의 유선 또는 무선 전원 공급부일 수 있다. 무선 전원 공급부는 배터리 또는 태양, 진동, 전자기장 에너지등을 스캐빈징하는 전원 공급부와 같은 스캐빈징(scavenging) 전원 공급부를 포함할 수 있다. 진동 스캐빈징(scavenging) 전원 공급부는 마이크로 전기기계 장치(MEMS) 및 나노기술을 이용하여 제작될 수 있다. 한 실시예에서는, MCU(26)는 패턴 기반 점유상태 감지기(20)에서의 전력 소모를 관리하기 위한 전력 제어 신호(52)를 전원 공급부(40)에 제공한다. 다른 한 실시예에서는, 패턴 기반 점유상태 감지기(20)의 개체 컴포넌트들이 전력 관리 특성을 포함한다.The power supply 40 may be any wired or wireless power supply suitable for powering the components of the pattern based occupancy sensor 20. The wireless power supply may include a scavenging power supply, such as a battery or a power supply for scavenging solar, vibration, electromagnetic energy, and the like. Vibration scavenging power supplies can be fabricated using microelectromechanical devices (MEMS) and nanotechnology. In one embodiment, MCU 26 provides power supply 40 with a power control signal 52 for managing power consumption in pattern based occupation status sensor 20. In another embodiment, the entity components of the pattern based occupancy sensor 20 include power management features.

도 2는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 채택한 카운팅 방법을 위한 흐름도이다. 카운팅 방법은 블록(100)에서 이미지를 획득하고, 블록(102)에서 이미지 내의 대상을 탐지하며, 블록(104)에서 패턴을 위해 대상을 분석하고, 블록(106)에서 패턴이 분류자와 매치하는지를 판단하며, 블록(108)에서 패턴이 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하기 위해 대상을 처리하는 것을 포함한다. 한 실시예에서는, 이 방법은 훈련 이미지들을 획득하고, 훈련 이미지들로부터 분류자를 발생시키는 것을 더 포함한다. 영역 점유상태는 다른 패턴 기반 점유상태 감지기 및/또는 비상 점호, 안전, 설비 제어, 조명 제어 등을 위한 건물 자동화 시스템으로 송신될 수 있다.2 is a flow chart for a counting method employing a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention. The counting method acquires an image at block 100, detects an object in the image at block 102, analyzes the object for a pattern at block 104, and determines whether the pattern matches the classifier at block 106. And, at block 108, processing the object to calculate the area occupancy when the pattern matches the classifier. In one embodiment, the method further includes obtaining training images and generating a classifier from the training images. Area occupancy can be sent to other pattern-based occupancy sensors and / or building automation systems for emergency call, safety, facility control, lighting control, and the like.

도 3A 및 3B는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 위한 경계 배치 및 이미지를 각각 도시한 개략적 다이어그램이다. 도 3A는 패턴 기반 점유상태 감지기의 경계 배치의 한 예를 도시한다. 도 3B는 패턴 기반 점유상태 감지기에 의해 탐지된 이미지의 한 예를 도시한다.3A and 3B are schematic diagrams illustrating boundary arrangements and images, respectively, for a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention. 3A shows an example of the boundary arrangement of a pattern based occupancy sensor. 3B shows an example of the image detected by the pattern based occupancy sensor.

도 3A를 보면, 패턴 기반 점유상태 감지기(120)는 제1 영역(126)과 제2 영역(128) 사이의 경계(124)를 관찰하기 위해 출입구(122) 근처에 설치된다. 사람, 동물, 기계 또는 부품 등과 같은 패턴을 갖는 대상들은 화살표(132)로 도시된 바와 같이 경계(124)를 가로질러 이동한다. 이 예에서는, 대상(130)이 사람이고 패턴 기반 점유상태 감지기(120)는 대상(130)의 머리 및 어깨 패턴을 관찰하기 위해 출입구(122)의 상부 근처에 설치되어 있다. 다른 실시예에서는, 패턴 기반 점유상태 감지기(120)는 특정한 용도에 알맞게 설치될 수 있다. 대안적 실시예에서는, 패턴 기반 점유상태 감지기(120)는 사람의 다리 또는 엉덩이 패턴을 관찰하도록 출입구(122)의 아래에 설치된다. 또다른 실시예에서는, 다수의 패턴 기반 점유상태 감지기(120)들이 다수의 방향, 즉, 출입구(122)를 내려보고 가로질러 보는 방향을 담당하도록 설치될 수 있다. 다수의 패턴 기반 점유상태 감지기(120)들이 서로간 또는 건물 자동화 시스템과 통신할 수 있고 각각의 패턴 기반 점유상태 감지기(120)에 의해 판단된 영역 점유상태를 크로스체크할 수 있다.Referring to FIG. 3A, a pattern based occupancy sensor 120 is installed near the doorway 122 to observe the boundary 124 between the first area 126 and the second area 128. Objects with a pattern such as a person, animal, machine or part, etc. move across the boundary 124 as shown by arrow 132. In this example, the object 130 is a human and the pattern based occupation sensor 120 is installed near the top of the doorway 122 to observe the head and shoulder patterns of the object 130. In other embodiments, the pattern based occupancy sensor 120 may be installed to suit a particular application. In an alternative embodiment, the pattern based occupancy sensor 120 is installed below the doorway 122 to observe a human leg or hip pattern. In another embodiment, a plurality of pattern based occupancy sensors 120 may be installed to handle a plurality of directions, ie, looking down and crossing the doorway 122. Multiple pattern-based occupational state detectors 120 may communicate with each other or with a building automation system and may cross-check the region occupational state determined by each pattern-based occupational state detector 120.

도 3B를 보면, 이미지(150)가 이미지 경계(156)에 의해 제1 영역(152)과 제2 영역(154)으로 분할되어 있다. 제1 영역(152) 및 제2 영역(154)은 도 3A의 제1 영역(126) 및 제2 영역(128)에 각각 대응한다. 이미지 경계(156)는 이미지(150)를 두 개의 영역으로 분할하는 어떤 연속적인 곡선일 수 있다. 패턴(158)은 제1 영 역(152)에 도시된 도 3A의 대상(130)에 대응하는 패턴이다. 이 예에서는, 패턴(158)이 사람의 머리와 어깨 패턴이다.3B, the image 150 is divided into a first region 152 and a second region 154 by an image boundary 156. The first region 152 and the second region 154 correspond to the first region 126 and the second region 128 of FIG. 3A, respectively. Image boundary 156 may be any continuous curve dividing image 150 into two regions. The pattern 158 is a pattern corresponding to the object 130 of FIG. 3A shown in the first region 152. In this example, pattern 158 is a human head and shoulder pattern.

도 4는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기를 채용한 경계 카운팅 방법을 위한 흐름도이다. 경계 카운팅 방법은 블록(400)에서 패턴 기반 점유상태 감지기를 초기화하고, 블록(402)에서 제1 및 제2 영역을 갖는 이미지를 획득하며, 블록(404)에서 이미지 내의 대상을 탐지하고, 블록(406)에서 패턴을 위해 대상을 분석하며, 블록(408)에서 패턴이 분류자와 매치하는지를 판단한다. 패턴이 분류자와 매치하지 않을 때, 이 방법은 블록(402)에서 이미지를 획득하는 단계로 복귀한다. 패턴이 분류자와 매치할 때, 이 방법은 계속해서 블록(410)에서 대상을 제1 영역과 제2 영역 중 하나에 있는 것으로서 식별하고, 블록(412)에서 후속 이미지를 획득하며, 블록(414)에서 후속 이미지 내에서 제1 영역과 제2 영역 중 나머지 하나에 대상이 있는지를 판단한다. 대상 제2 이미지 내에서 제1 영역과 제2 영역 중 나머지 하나에 있지 않으면, 이 방법은 이미지를 획득하는 단계(402)로 복귀한다. 대상이 제2 이미지 내에서 제1 영역과 제2 영역 중 다른 하나에 있을 때, 이 방법은 계속해서 블록(416)에서 점유상태 카운터를 변경한다. 이 방법은 계속해서 이미지를 획득하는 단계(402)로 복귀한다. 블록(402)에서의 이미지의 후속 획득을 위한 시간은 이미지를 가로지르는 대상의 예상 속도에 따라 변할 수 있다. 한 실시예에서는, 402에서의 이미지 획득은 약 100 밀리초마다와 같이 대략 수백 밀리초 반복될 수 있다.4 is a flow chart for a boundary counting method employing a pattern based occupancy sensor made in accordance with the present invention. The boundary counting method initializes a pattern-based occupancy detector at block 400, obtains an image with first and second regions at block 402, detects an object within the image at block 404, and The object is analyzed for a pattern at 406, and a block 408 is determined if the pattern matches the classifier. When the pattern does not match the classifier, the method returns to acquiring an image at block 402. When the pattern matches the classifier, the method continues to identify the object as being in one of the first area and the second area at block 410, obtain a subsequent image at block 412, and block 414. ) Determines whether there is an object in the other of the first region and the second region in the subsequent image. If it is not in the other of the first region and the second region within the subject second image, the method returns to step 402 of obtaining an image. When the object is in the other of the first area and the second area within the second image, the method continues to change the occupancy counter at block 416. The method continues to step 402 to acquire an image. The time for subsequent acquisition of the image at block 402 may vary depending on the expected velocity of the object across the image. In one embodiment, image acquisition at 402 may be repeated approximately hundreds of milliseconds, such as about every 100 milliseconds.

단계(400)에서의 패턴 기반 점유상태 감지기의 초기화 단계는 카운터를 초기 화하고, 경계 및 이미지 영역을 한정하며, 다운로딩에 의해 분류자들을 획득하고/거나 또는 훈련에 의해 분류자들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 점유상태 카운터와 같은 카운터들이 카운팅 세션을 시작하기 위해 제로로 맞춰질 수 있다. 이미지 경계 및 영역들은 층 색 변화 또는 출입구 에지와 같은 견본 이미지에서의 자연적 특징으로부터 자동적으로 발생되거나 또는 수동으로 선택될 수 있다. 이미지 경계 및 영역들은 한 이미지마다 패턴 기반 점유상태 감지기에 대해 일정하게 유지된다. 분류자들의 라이브러리가 이용가능하면, 머리와 어깨 분류자와 같은 적어도 하나의 패턴 검사용 분류자가 라이브러리로부터 패턴 기반 점유상태 감지기로 다운로드될 수 있다. 분류자들의 라이브러리가 이용가능하지 않거나 또는 특정한 용도를 위한 맞춤 분류자가 요구되면, 그 분류자는 패턴 기반 점유상태 감지기를 훈련시킴으로써 획득될 수 있다. 훈련은 훈련 이미지들을 획득하고, 훈련 이미지 속의 관심 대상들로부터 특징을 추출하며, 그 특징들로부터 분류자를 발생시키는 단계를 포함한다. 분류자들은 크기와 무관하게 형상을 주요 특징으로서 포함할 수 있다. 다른 실시예들은 색 또는 계조(grayness)를 분류자를 판단하는 특징으로서 포함할 수 있다. 분류자들은 특정한 개체들을 식별하는 개체 분류자들이거나 또는 사람과 개와 같은 상이한 그룹을 식별하는 그룹 분류자들일 수 있다.Initializing the pattern-based occupancy sensor in step 400 initializes a counter, defines boundaries and image regions, obtains classifiers by downloading and / or obtains classifiers by training. It may include. Counters, such as occupancy counters, can be set to zero to start a counting session. Image boundaries and regions can be automatically generated or manually selected from natural features in the sample image, such as floor color changes or entrance edges. Image boundaries and regions remain constant for the pattern based occupancy detector per image. If a library of classifiers is available, at least one pattern checking classifier, such as the head and shoulder classifiers, may be downloaded from the library to the pattern based occupancy sensor. If a library of classifiers is not available or a custom classifier is required for a particular application, the classifier can be obtained by training a pattern-based occupancy sensor. Training includes obtaining training images, extracting a feature from objects of interest in the training image, and generating a classifier from the features. Classifiers can include shapes as key features, regardless of size. Other embodiments may include color or grayness as a feature for determining the classifier. Classifiers may be individual classifiers that identify particular individuals or group classifiers that identify different groups such as people and dogs.

블록(406)에서 패턴을 위해 대상을 분석하는 단계는 분류자들을 발생시키는 단계와 유사하다. 즉, 머리와 어깨 패턴과 같이 대상을 위한 패턴을 판단하기 위해 이미지 내의 대상들의 특징이 판단되고 분석된다. 블록(408)에서 패턴이 분류자와 매치하는지를 판단함에 있어서, 허용 오차를 적용시켜 패턴이 허용 오차 내에 드는 한 매치가 발생한 것으로 정해지게 될 수 있다.Analyzing the object for the pattern at block 406 is similar to generating classifiers. That is, the characteristics of the objects in the image are determined and analyzed to determine the pattern for the object, such as the head and shoulder patterns. In determining whether the pattern matches the classifier at block 408, a tolerance may be applied to determine that a match has occurred as long as the pattern falls within the tolerance.

블록(410)에서 대상을 제1 영역과 제2 영역 중 하나에 있는 것으로서 식별하고, 블록(412)에서 후속 이미지를 획득하며, 블록(414)에서 후속 이미지에서 제1 영역과 제2 영역 중 나머지 하나에 대상이 있는지를 판단하는 단계는 매치되는 대상이 한 이미지와 후속 이미지 사이에서 한 영역과 나머지 한 영역 간의 경계를 가로질러 이동하는지를 알기 위해 검사한다. 이동은 제1 영역으로부터 제2 영역으로 또는 제2 영역으로부터 제1 영역으로, 즉, 점유상태 카운터에 대한 변경을 요구하는 경계를 가로지르는 어떤 이동일 수 있다.At block 410, the object is identified as being in one of the first and second regions, the subsequent image is obtained at block 412, and the remaining of the first and second regions in the subsequent image at block 414. Determining whether there is an object in one checks to see if the matched object moves across the boundary between one region and the other region between one image and subsequent images. The movement can be any movement from the first region to the second region or from the second region to the first region, ie across a boundary that requires a change to the occupancy counter.

점유상태 카운터는 경계 횡단 또는 방과 같은 어떤 영역 내의 매치된 대상들을 기록할 수 있다. 경계 횡단들에 관해서는, 점유상태 카운터는 매치된 대상이 제1 영역으로부터 제2 영역으로 또는 제2 영역으로부터 제1 영역으로 이동할 때마다 증분한다. 영역 내의 매치된 대상에 관해서는, 점유상태 카운터는 IN 카운터 및 OUT 카운터를 포함한다. 점유상태 카운터는 대상이 제1 이미지 내의 제1 영역 및 제2 이미지 내의 제2 영역에 있으면 IN 카운터를 증분하고 대상이 제1 이미지 내의 제2 영역 및 제2 이미지 내의 제1 영역에 있으면 OUT 카운터를 증분함으로써 변경된다. 방 안의 사람의 수와 같은 영역 점유상태는 IN 카운터와 OUT 카운터 사이의 차로부터 계산될 수 있다. 경계 횡단 및/또는 영역 점유상태는 다른 패턴 기반 점유상태 감지기 및/또는 비상 점호, 안전, 설비 제어, 조명 제어 등을 위한 건물 자동화 시스템으로 송신될 수 있다.The Occupancy Counter can record matched objects in any area, such as border crossings or rooms. Regarding boundary crossings, the occupancy counter increments each time the matched object moves from the first area to the second area or from the second area to the first area. As for the matched object in the area, the occupancy state counter includes an IN counter and an OUT counter. The Occupancy Counter increments the IN counter if the subject is in the first region in the first image and the second region in the second image, and the OUT counter if the subject is in the second region in the first image and the first region in the second image. Change by increment. Area occupancy, such as the number of people in a room, can be calculated from the difference between the IN and OUT counters. Boundary crossings and / or area occupancy can be sent to other pattern based occupancy sensors and / or building automation systems for emergency call, safety, facility control, lighting control, and the like.

분류자들은 특정한 개체들을 식별하는 개체 분류자들일 수 있거나 또는 사람 및 개와 같은 상이한 그룹들을 식별하는 그룹 분류자들일 수 있다. 개체 분류자들은 한 영역으로부터 다른 영역으로의 개체들을 추적하는데 이용될 수 있다. 그룹 분류자들은 한 영역으로부터 다른 영역으로의 그룹 횡단의 수를 추적하는데 이용될 수 있다. 다른 한 실시예에서는, 그룹 분류자들은 그룹의 식별된 대상에 대해 개체 태그를 할당하고 한 영역으로부터 다른 영역으로의 그 개체 태그를 추적함으로써 개체를 추적하는데 이용될 수 있다.Classifiers may be individual classifiers that identify particular individuals or may be group classifiers that identify different groups such as people and dogs. Individual classifiers can be used to track individuals from one area to another. Group classifiers can be used to track the number of group crossings from one region to another. In another embodiment, group classifiers can be used to track an entity by assigning an entity tag to an identified object of the group and tracking that entity tag from one area to another.

도 5A 및 5B는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기들을 위한 영역 배치 및 이미지를 각각 도시한 개략적 다이어그램이다. 도 5A는 패턴 기반 점유상태 감지기의 영역 배치의 한 예를 도시한다. 도 5B는 패턴 기반 점유상태 감지기들에 의해 탐지된 이미지들의 한 예를 도시한다.5A and 5B are schematic diagrams respectively illustrating region placement and images for pattern based occupancy sensors made in accordance with the present invention. 5A shows an example of area placement of a pattern based occupancy sensor. 5B shows an example of the images detected by the pattern based occupancy sensors.

도 5A를 보면, 패턴 기반 점유상태 감지기(220,221,222,223)들이 제1 영역(226), 제2 영역(228), 제3 영역(230) 및 제4 영역(232)을 포함하는 층(240)을 바라보게 방(242)의 천정 근처에 설치되어 있다. 패턴 기반 점유상태 감지기(220,221,222,223)들은 제1 영역(226), 제2 영역(228), 제3 영역(230) 및 제4 영역(232)을 각각 관찰한다. 각각의 패턴 기반 점유상태 감지기는 단일의 영역을 관찰한다. 사람, 동물, 기계 또는 부품과 같은 패턴을 갖는 대상들이 방(242) 안에 있을 수 있다. 이 예에서는, 대상(210)들은 사람이고 대상(212)은 동물이다. 패턴 기반 점유상태 감지기(221,222)들이 제2 영역(228) 내의 대상(210)들의 머리와 어깨 패턴을 관찰하고, 패턴 기반 점유상태 감지기(222)는 제3 영역(230) 내의 대상(210)의 머리와 어깨 패턴을 관찰하며, 패턴 기반 점유상태 감지기(223)는 제4 영역(232) 내의 대상(212)의 몸체 패턴을 관찰한다. 다른 실시예에서는, 패턴 기반 점유상태 감지기들은 특정한 용도에 알맞게 설치될 수 있다. 대안적 실시예에서, 패턴 기반 점유상태 감지기들은 사람의 다리 또는 엉덩이 패턴 또는 동물의 측면을 관찰하도록 벽의 아래에 설치될 수 있다. 또다른 실시예에서는, 다수의 패턴 기반 점유상태 감지기(120)들은 다수의 방향을 담당하도록 설치될 수 있다. 다수의 패턴 기반 점유상태 감지기들은 서로간 또는 건물 자동화 시스템과 통신할 수 있고 각각의 패턴 기반 점유상태 감지기에 의해 판단된 영역 점유상태를 크로스체크할 수 있다.Referring to FIG. 5A, pattern-based occupancy sensors 220, 221, 222, and 223 face a layer 240 that includes a first region 226, a second region 228, a third region 230, and a fourth region 232. It is installed near the ceiling of the room 242. The pattern-based occupancy sensors 220, 221, 222, and 223 observe the first region 226, the second region 228, the third region 230, and the fourth region 232, respectively. Each pattern-based occupancy sensor observes a single area. Objects with a pattern, such as a person, animal, machine, or part can be in the room 242. In this example, the subjects 210 are human and the subject 212 is an animal. Pattern-based occupancy sensors 221, 222 observe the head and shoulder patterns of objects 210 in second area 228, and pattern-based occupancy sensor 222 detects object 210 in third area 230. Observing the head and shoulder patterns, the pattern based occupancy sensor 223 observes the body pattern of the object 212 in the fourth region 232. In other embodiments, pattern-based occupancy sensors may be installed to suit a particular application. In an alternative embodiment, pattern based occupancy sensors may be installed below the wall to observe the human leg or hip pattern or the side of the animal. In another embodiment, multiple pattern-based occupational state detectors 120 may be installed to cover multiple directions. Multiple pattern based occupation status detectors can communicate with each other or with the building automation system and can cross-check the area occupation status determined by each pattern based occupation status detector.

도 5B를 보면, 방 이미지(250)가 제1 이미지(266), 제2 이미지(268), 제3 이미지(270) 및 제4 이미지(272)로 분할되어 있다. 각각의 패턴 기반 점유상태 감지기는 단일의 이미지를 갖는다. 제1 이미지(266), 제2 이미지(268), 제3 이미지(270) 및 제4 이미지(272)는 도 5A의 제1 영역(226), 제2 영역(228), 제3 영역(230) 및 제4 영역(232)에 각각 대응한다. 패턴(280)들은 도 3A의 대상(210)들에 대응하며, 이 예에서는, 패턴(280)들이 사람의 머리와 어깨 패턴이다. 패턴(282)은 도 5A의 대상(212)에 대응하며, 이 예에서는, 패턴(282)이 동물의 등 패턴이다.Referring to FIG. 5B, the room image 250 is divided into a first image 266, a second image 268, a third image 270, and a fourth image 272. Each pattern-based occupancy sensor has a single image. The first image 266, the second image 268, the third image 270, and the fourth image 272 include the first region 226, the second region 228, and the third region 230 of FIG. 5A. ) And the fourth region 232, respectively. The patterns 280 correspond to the objects 210 of FIG. 3A, and in this example, the patterns 280 are human head and shoulder patterns. Pattern 282 corresponds to object 212 in FIG. 5A, and in this example, pattern 282 is the back pattern of an animal.

도 6A 및 6B는 본 발명에 따라 만들어진 패턴 기반 점유상태 감지기들을 채용한 영역 카운팅 및 점유상태 검사 방법을 각각 도시한 흐름도이다. 점유상태 검사 방법은 영역 점유상태를 검사하고 수정하기 위해 영역 카운팅 방법에 선택적으로 포함될 수 있다.6A and 6B are flowcharts illustrating a method for counting areas and occupying states employing pattern-based occupancy sensors made in accordance with the present invention, respectively. Occupancy checking method may optionally be included in the area counting method to check and correct the area occupancy state.

도 6A를 보면, 영역 카운팅 방법은 블록(600)에서 패턴 기반 점유상태 감지기를 초기화 하고, 블록(602)에서 배경 이미지를 획득하며, 블록(604)에서 대상 공간 P0 및 대상 범위 RL 내지 RU를 계산하고, 블록(606)에서 점유상태 카운터 N=0으로 설정하며, 블록(608)에서 대상 이미지를 획득하고, 블록(610)에서 대상 이미지 내의 카운팅 대상 M을 카운트하며, 블록(612)에서 대상 이미지 속의 대상 i를 탐지하고, 블록(614)에서 패턴 i를 위해 대상 i를 분석하며, 블록(616)에서 패턴 i가 분류자와 매치하는지를 판단하는 단계를 포함한다. 패턴 i가 분류자와 매치하지 않을 때, 이 방법은 대상 이미지 내의 대상 i를 탐지하는 단계(612)로 복귀한다. 패턴 i가 분류자와 매치할 때, 이 방법은 계속해서 블록(618)에서 영역 점유상태 카운터 N을 중분하고, 블록(620)에서 대상 i=M번째 대상인지를 판단한다. 대상 i가 M번째 대상이 아니면, 이 방법은 대상 이미지 내의 대상 i를 탐지하는 단계(612)로 복귀한다. 대상 i가 M번째 대상이면, 이 방법은 계속해서 블록(622)에서 영역 점유상태를 검사하고, 블록(624)에서 시간=배경 업데이트 시간인지를 판단한다. 블록(624)에서 시간이 배경 업데이트 시간이면, 이 방법은 배경 이미지를 획득하는 단계(602)로 복귀한다. 블록(624)에서 시간이 배경 업데이트 시간이 아니면, 이 방법은 계속해서 블록(626)에서 시간=감시 시간인지를 판단한다. 시간이 감시 시간이면, 이 방법은 점유상태 카운터 N=0으로 설정하는 단계(606)로 복귀한다.Referring to FIG. 6A, the area counting method initializes a pattern-based occupancy detector at block 600, obtains a background image at block 602, and calculates target space P0 and target ranges RL to RU at block 604. Set the occupancy counter N = 0 at block 606, obtain a target image at block 608, count the counting target M in the target image at block 610, and target image at block 612. Detecting the object i in the genus, analyzing the object i for the pattern i in block 614, and determining in block 616 whether the pattern i matches the classifier. When the pattern i does not match the classifier, the method returns to step 612 of detecting the object i in the object image. When the pattern i matches the classifier, the method continues to divide the area occupancy state counter N at block 618 and determines whether object i = Mth object at block 620. If the object i is not the Mth object, the method returns to step 612 of detecting the object i in the object image. If the object i is the M-th object, the method continues to examine the area occupancy state at block 622 and determines at block 624 whether time = background update time. If the time at block 624 is a background update time, the method returns to step 602 of obtaining a background image. If the time at block 624 is not a background update time, the method continues to determine if time = watch time at block 626. If the time is a monitoring time, the method returns to step 606 where the occupancy state counter N = 0 is set.

블록(600)에서 패턴 기반 점유상태 감지기를 초기화하는 단계는 카운터들을 초기화하고, 다운로딩에 의해 분류자들을 획득하거나 또는 훈련에 의해 분류자들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 점유상태 카운터와 같은 카운터들은 카운팅 세션을 시작하기 위해 제로로 맞춰질 수 있다. 분류자들의 라이브러리가 이용가능할 때, 머리와 어깨 분류자와 같은 적어도 하나의 패턴 검사용 분류자가 라이브러리로부터 패턴 기반 점유상태 감지기로 다운로드될 수 있다. 분류자들의 라이브러리가 이용가능하지 않을 때 또는 특정한 용도를 위한 맞춤 분류자가 요구될 때, 분류자는 패턴 기반 점유상태 감지기를 훈련시킴으로써 획득될 수 있다. 훈련은 훈련 이미지들을 획득하고, 훈련 이미지 내의 관심 대상으로부터 특징을 추출하며, 이 특징들로부터 분류자를 발생시키는 단계를 포함한다. 분류자들은 크기에 무관하게 형상을 주요 특징으로 포함할 수 있다. 다른 실시예는 색 또는 계조를 분류자를 판단하는 특징으로 포함할 수 있다.Initializing the pattern based occupancy sensor at block 600 may include initializing counters, obtaining classifiers by downloading, or obtaining classifiers by training. Counters, such as occupancy counters, can be set to zero to start a counting session. When a library of classifiers is available, at least one pattern checking classifier, such as the head and shoulder classifiers, may be downloaded from the library to the pattern based occupancy sensor. When a library of classifiers is not available or when a custom classifier is required for a particular application, the classifier can be obtained by training a pattern based occupancy sensor. Training includes obtaining training images, extracting a feature from the object of interest in the training image, and generating a classifier from the features. Classifiers can include shapes as main features, regardless of size. Another embodiment may include color or grayscale as a feature for determining the classifier.

블록(602)에서 배경 이미지를 획득하고 블록(604)에서 대상 공간 P0 및 대상 범위 RL 내지 RU를 계산하는 단계는 선택적이며, 선택적 점유상태 검사 방법(622)에 이용될 수 있다. 블록(602)에서 배경 이미지를 획득하는 단계는 대상들이 존재하지 않는 배경 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 배경 이미지는 표시된 영역 점유상태의 정확성을 판단하기 위한 기준을 제공한다. 배경 이미지는 또한 대상 공간 P0 및 대상 범위 RL 내지 RU를 계산하는 단계(604)에서 이용되기도 한다. 대상 공간 P0는 관심 대상의 형상에 의해 변경된 픽셀들의 공간이다. 대상 공간 P0는 배경 이미지에 대한 관심 견본 대상들로부터의 픽셀 변화를 측정하고 다수의 견본 대상들에 대해 측정된 픽셀 변화를 평균하는 것으로부터 판단될 수 있다. 대상 범위, 즉 하위 범위 RL 내지 상위 범위 RU는 대상 공간 P0 값의 ±10%와 같은 대상 공간 P0 주위의 대역일 수 있다.Obtaining the background image at block 602 and calculating the target space P0 and the target ranges RL to RU at block 604 are optional and may be used in the selective occupancy check method 622. Acquiring a background image at block 602 includes acquiring a background image where no objects exist. The background image provides a criterion for determining the accuracy of the displayed area occupancy. The background image is also used in step 604 of calculating the object space P0 and the object ranges RL through RU. The object space P0 is the space of pixels changed by the shape of the object of interest. The object space P0 can be determined from measuring pixel changes from sample objects of interest for the background image and averaging the measured pixel changes for multiple sample objects. The target range, that is, the lower range RL to the upper range RU, may be a band around the target space P0, such as ± 10% of the target space P0 value.

대상 이미지 내의 대상들이 카운트되고 분류자와 매치하는 관심 대상들이 블록(606)과 블록(620) 사이에서 영역 점유상태 카운터를 증분함으로써 카운트된다. 영역 점유상태 카운터에 의해 표시된 영역 점유상태를 검사하는 단계는 블록(622)에서 검사될 수 있다. 영역 점유상태 카운터에 의해 표시된 영역 점유상태를 검사하는 단계는 관심 대상과 유사한 형상을 갖지만 관심 대상이 아닌 대상을 카운팅하는 것과 같은 에러 주위의 빛과 그림자 등의 변경을 나타낼 수 있다. 대안적 실시예에서, 블록(622)에서 영역 점유상태를 검사하는 단계는 생략될 수 있다. 블록(624)에서 배경 업데이트 시간이 특정한 설치에 따르며 요구되는 바에 따라 배경 이미지를 갱신하도록 대략 수시간 정도로 선택된다. 단계(626)에서의 감시 시간은 특정한 설치에 따르며 요구되는 바에 따라 대상 이미지를 갱신하도록 대략 수분 정도로 선택된다. 영역 점유상태는 다른 패턴 기반 점유상태 감지기 및/또는 비상 점호, 안전, 설비 제어, 조명 제어 등을 위한 건물 자동화 시스템에 송신될 수 있다. 한 실시예에서는, 더 큰 영역을 위한 점유상태를 계산하기 위해 다수의 패턴 기반 점유상태 감지기로부터 영역 점유상태들이 더해질 수 있다. 예를 들어, 방에 대한 점유상태를 계산하기 위해 방의 특정한 부분들을 담당하는 다수의 패턴 기반 점유상태 감지기로부터의 영역 점유상태가 더해질 수 있다.Objects in the object image are counted and the objects of interest that match the classifier are counted by incrementing the area occupancy counter between blocks 606 and 620. Examining the area occupancy indicated by the area occupancy counter may be checked at block 622. Examining the area occupancy state indicated by the area occupancy counter may indicate a change in light and shadow around an error, such as counting an object that is similar to the object of interest but not of interest. In alternative embodiments, checking the area occupancy at block 622 may be omitted. In block 624 the background update time is selected to be approximately a few hours to update the background image as required and depending on the particular installation. The monitoring time in step 626 is chosen to be approximately a few minutes to update the target image as required and depending on the particular installation. Area occupancy can be sent to other pattern-based occupancy sensors and / or building automation systems for emergency call, safety, facility control, lighting control, and the like. In one embodiment, area occupancy states can be added from multiple pattern based occupancy sensors to calculate the occupancy state for a larger area. For example, area occupancy from multiple pattern-based occupancy sensors responsible for specific portions of the room may be added to calculate occupancy for the room.

도 6B를 보면, 선택적 점유상태 검사 방법(622)이 블록(700)에서 시작하고, 블록(702)에서 대상 이미지와 배경 이미지 사이의 픽셀 변화 P를 계산하며, 블록(704)에서 N*RL ≤ P ≤ N*RU인지를 판단하는 단계를 포함한다. N*RL ≤ P ≤ N*RU인 경우에, 블록(706)에서 NFinal = N이고, 이 방법은 블록(712)에서 종료된다. N*RL ≤ P ≤ N*RU이 아닌 경우에, 이 방법은 계속해서 블록(708)에서 NCalc = Int (P/P0)로 설정하고, 블록(710)에서 NFinal = Min (N, NCalc)로 설정하고, 블록(702)에서 이 방법이 종료된다.6B, the selective occupancy check method 622 begins at block 700, calculates a pixel change P between the target image and the background image at block 702, and N * RL < RTI ID = 0.0 > Determining whether P ≦ N * RU. If N * RL ≦ P ≦ N * RU, then NFinal = N at block 706, and the method ends at block 712. If N * RL ≤ P ≤ N * RU, the method continues to set NCalc = Int (P / P0) at block 708 and NFinal = Min (N, NCalc) at block 710. Set, and the method ends at block 702.

블록(702)에서 대상 이미지와 배경 이미지 사이의 픽셀 변화 P를 계산하는 단계는 블록(604)에서 계산된 대상 공간 P0 및 대상 범위 RL 내지 RU를 이용한다. 픽셀 변화 P는 배경 이미지로부터 대상 이미지로 변경된 픽셀들의 수이다. 표시된 영역 점유상태에 대한 대상 범위는 표시된 영역 점유상태 N 곱하기 대상 당 하위 범위 RL 픽셀들과 표시된 영역 점유상태 N 곱하기 대상 당 상위 범위 RU 픽셀들 사이이다. 픽셀 변화가 표시된 영역 점유상태에 대해 대상 범위 내에 있으면, 표시된 영역 점유상태는 허용 가능한 것이고, 최종 영역 점유상태 NFinal은 표시된 영역 점유상태 N로서 취해진다. 그렇지 않으면, 표시된 영역 점유상태는 수정될 수 있고, 최종 영역 점유상태 NFinal은 표시된 영역 점유상태 N과, 픽셀 변화 P를 대상 공간 P0로 나눈 정수 값 중 더 적은 쪽으로 설정된다.Computing the pixel change P between the target image and the background image at block 702 uses the target space P0 and the target ranges RL to RU calculated at block 604. The pixel change P is the number of pixels changed from the background image to the target image. The target range for the displayed area occupancy state is between the displayed low range RL pixels per area occupied state N times the object and the upper range RU pixels per displayed area occupancy state N times the object. If the pixel change is within the target range for the displayed area occupancy state, the displayed area occupancy state is acceptable, and the final area occupancy state NFinal is taken as the displayed area occupancy state N. Otherwise, the displayed area occupancy state can be corrected, and the final area occupancy state NFinal is set to the lesser of the displayed area occupancy state N and an integer value obtained by dividing the pixel change P by the object space P0.

여기에 기술된 본 발명의 실시예들이 양호한 것을 감안하여 주어졌지만, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변화 및 변경이 이루어질 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의해 표현되며, 균등물의 의미 및 범위 내에 드는 모든 변경이 거기에 포함될 것을 의도하고 있다.Although the embodiments of the invention described herein are given in view of the good, various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention. It is intended that the scope of the invention be expressed by the claims appended hereto, and that such modifications come within the meaning and range of equivalency thereof.

Claims (24)

패턴 기반 점유상태 감지기에 있어서,In the pattern based occupancy sensor, 이미지에 응답하여 이미지 신호(42)를 발생시키는 이미지 어레이(24)와,An image array 24 for generating an image signal 42 in response to the image; 상기 이미지 신호(42)에 응답하며 상태 신호(46)를 발생시키는 마이크로콘트롤러 장치(MCU)(26) 및,A microcontroller device (MCU) 26 responsive to the image signal 42 and generating a status signal 46; 상기 상태 신호(46)에 응답하며 통신 신호(50)를 발생시키는 통신 인터페이스(38)를 포함하고,A communication interface 38 responsive to said status signal 46 and generating a communication signal 50, 상기 MCU(26)가 패턴을 위해 대상(object)을 분석하고, 패턴이 분류자(classifier)와 매치하는지를 판단하며, 패턴이 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하도록 대상을 처리함으로써 영역 점유상태가 계산되도록 상기 이미지 신호(42)를 처리하는 패턴 기반 점유상태 감지기.The MCU 26 analyzes an object for a pattern, determines whether the pattern matches a classifier, and processes the object to calculate the area occupancy state when the pattern matches the classifier, thereby occupying the area. A pattern based occupancy sensor which processes the image signal (42) such that a state is calculated. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이미지 어레이(24)는 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 감지 칩 및 전하 결합 소자(CCD)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 패턴 기반 점유상태 감지기.And the image array (24) is selected from the group consisting of complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensing chips and charge coupled devices (CCDs). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 MCU(26)는 이미지 프로세서(32), 메모리(36) 및 통신 스택(34)을 갖는 패턴 기반 점유상태 감지기.The MCU (26) has an image processor (32), a memory (36) and a communication stack (34). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 통신 인터페이스(38)는 무선 주파수(RF) 송수신기(28) 및 안테나(30)를 가지며, 상기 RF 송수신기(28)는 상태 신호(46)에 응답하여 변조된 신호(48)를 발생시키며, 상기 안테나(30)는 변조된 신호(48)에 응답하여 통신 신호(50)를 발생시키는 패턴 기반 점유상태 감지기.The communication interface 38 has a radio frequency (RF) transceiver 28 and an antenna 30, the RF transceiver 28 generating a modulated signal 48 in response to the status signal 46. An antenna (30) is a pattern based occupancy sensor for generating a communication signal (50) in response to a modulated signal (48). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 시스템 신호(50)는 IEEE 802.15.4 근거리 무선 표준 및 지그비(ZigBee) 네트워킹 표준 프로토콜에 따라 2.4 GHz에서 통신하는 패턴 기반 점유상태 감지기.And said system signal (50) communicates at 2.4 GHz in accordance with the IEEE 802.15.4 near field wireless standard and the ZigBee networking standard protocol. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이미지 어레이(24)에 전력을 공급하기 위한 전원 공급부(40)를 더 포함하며, 상기 전원 공급부(40)는 배터리 및 스캐빈징(scavenging) 전원 공급부로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 패턴 기반 점유상태 감지기.Further comprising a power supply 40 for supplying power to the image array 24, the power supply 40 is a pattern-based occupancy state detector selected from the group consisting of a battery and a scavenging power supply . 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 스캐빈징 전원 공급부는 태양 에너지, 진동 에너지, 전자계 에너지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 소스로부터의 전력을 스캐빈징하는 패턴 기반 점유 상태 감지기.The scavenging power supply unit pattern scavenging power from a source selected from the group consisting of solar energy, vibration energy, electromagnetic field energy. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전원 공급부(40)는 상기 MCU(26)로부터의 전력 제어 신호(52)에 응답하는 패턴 기반 점유상태 감지기.The power supply 40 is a pattern-based occupation state detector in response to the power control signal (52) from the MCU (26). 점유상태 카운팅 방법에 있어서,In the state counting method, 이미지를 획득하는 단계(100)와,Acquiring an image (100), 상기 이미지 내의 대상을 탐지하는 단계(102)와,Detecting 102 an object in the image; 패턴을 위해 상기 대상을 분석하는 단계(104)와,Analyzing the object for a pattern (104), 상기 패턴이 분류자와 매치하는지를 판단하는 단계(106) 및,Determining 106 if the pattern matches a classifier, and 상기 패턴이 상기 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하도록 대상을 처리하는 단계(108)를 포함하는 점유상태 카운팅 방법.And processing (108) an object to calculate an area occupancy state when the pattern matches the classifier. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 훈련 이미지들을 획득하는 단계 및,Obtaining training images, 상기 훈련 이미지들로부터 상기 분류자를 발생시키는 단계를 더 포함하는 점유상태 카운팅 방법.Generating the classifier from the training images. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 각각의 이미지가 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 처리 단계가,Each image comprises a first region and a second region, and the processing step includes 상기 대상을 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 하나에 있는 것으로서 식별하는 단계(410)와,Identifying (410) the object as being in one of the first region and the second region, 제2 이미지를 획득하는 단계(412)와,Acquiring a second image (412); 상기 대상이 상기 제2 이미지에서 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 나머지 하나에 있는지를 판단하는 단계(414) 및,Determining (414) whether the object is in the other of the first area and the second area in the second image; 상기 대상이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 상기 나머지 하나에 있을 때 점유상태 카운터를 변경하는 단계(416)를 포함하는 점유상태 카운팅 방법.And occupying (416) the occupancy state counter when the subject is in the remaining one of the first region and the second region. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 점유상태 카운터는 IN 카운터 및 OUT 카운터를 포함하고, 상기 변경 단계는 상기 대상이 상기 제1 이미지의 상기 제1 영역에 있고 상기 제2 이미지의 상기 제2 영역에 있으면 상기 IN 카운터를 증분하는 단계 및 상기 대상이 상기 제1 이미지의 상기 제2 영역에 있고 상기 제2 이미지의 상기 제1 영역에 있으면 상기 OUT 카운터를 증분하는 단계를 포함하는 점유상태 카운팅 방법.The occupancy state counter includes an IN counter and an OUT counter, and the modifying step increments the IN counter if the object is in the first area of the first image and in the second area of the second image. And incrementing the OUT counter if the object is in the second area of the first image and in the first area of the second image. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 영역 점유상태를 계산하기 위해 상기 IN 카운터와 상기 OUT 카운터 간의 차를 판단하는 단계를 더 포함하는 점유상태 카운팅 방법.And determining a difference between the IN counter and the OUT counter to calculate an area occupancy state. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 분류자는 개체 분류자인 점유상태 카운팅 방법.And wherein the classifier is an individual classifier. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 분류자는 그룹 분류자고, 상기 식별된 대상에 대해 개체 태그를 할당하는 단계를 더 포함하는 점유상태 카운팅 방법.And the classifier is a group classifier, further comprising assigning an entity tag to the identified subject. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 탐지 단계는 상기 이미지 내에서 각각의 대상을 탐지하는 단계를 포함하고,The detecting step includes detecting each object in the image, 상기 분석 단계는 패턴을 위해 각각의 상기 대상을 분석하는 단계를 포함하며,Said analyzing step comprises analyzing each said object for a pattern, 상기 판단 단계는 각각의 상기 패턴이 분류자와 매치하는가를 판단하는 단계를 포함하고,The determining step includes determining whether each of the patterns match the classifier, 상기 처리 단계는 패턴들 중 각각이 분류자와 매치할 때마다 영역 점유상태 카운터를 증분하는 단계를 포함하는 점유상태 카운팅 방법.And said processing step increments an area occupancy counter each time each of the patterns matches the classifier. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 영역 점유상태 카운터에 의해 표시된 영역 점유상태를 검사하는 단계를 더 포함하는 점유상태 카운팅 방법.And checking an area occupancy state indicated by the area occupancy state counter. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 이미지는 대상 이미지이고, 상기 검사 단계는,The image is a target image, the inspection step, 배경 이미지를 획득하는 단계와,Obtaining a background image, 상기 배경 이미지에 대해 견본 대상들로부터의 대상 공간 및 대상 범위를 계산하는 단계와,Calculating an object space and an object range from sample objects for the background image; 상기 대상 이미지와 상기 배경 이미지 사이의 픽셀 변화를 계산하는 단계와,Calculating a pixel change between the target image and the background image; 상기 픽셀 변화가 상기 표시된 영역 점유상태에 대한 상기 대상 범위 내에 있는지를 판단하는 단계와,Determining whether the pixel change is within the target range for the displayed area occupancy state; 상기 픽셀 변화가 상기 표시된 영역 점유상태에 대한 상기 대상 범위 내에 있을 때 상기 표시된 영역 점유상태를 허용하는 단계, 및Allowing the displayed area occupation state when the pixel change is within the target range for the displayed area occupation state, and 상기 픽셀 변화가 상기 표시된 영역 점유상태에 대한 상기 대상 범위 내에 있지 않을 때는 상기 영역 점유상태를 상기 표시된 영역 점유상태와 상기 픽셀 변화를 상기 대상 공간으로 나눈 정수 값 중 더 적은 값으로 지정하는 단계When the pixel change is not within the target range for the displayed area occupancy state, designating the area occupancy state as the lesser of the displayed area occupancy state and the integer value of the pixel change divided by the target space. 를 포함하는 점유상태 카운팅 방법.Occupancy status counting method comprising a. 점유상태 카운팅 시스템에 있어서,In an occupied counting system, 이미지를 획득하는 수단과,Means for obtaining an image, 상기 이미지 내의 대상을 탐지하는 수단과,Means for detecting an object in the image; 패턴을 위해 상기 대상을 분석하는 수단과,Means for analyzing the subject for a pattern, 상기 패턴이 분류자와 매치하는지를 판단하는 수단 및,Means for determining if the pattern matches a classifier; 상기 패턴이 상기 분류자와 매치할 때 영역 점유상태를 계산하도록 상기 대상을 처리하는 수단을 포함하는 점유상태 카운팅 시스템.And means for processing the subject to calculate an area occupation when the pattern matches the classifier. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 훈련 이미지들을 획득하는 수단 및,Means for obtaining training images, 상기 훈련 이미지들로부터 상기 분류자를 발생시키는 수단을 더 포함하는 점유상태 카운팅 시스템.Occupancy counting system further comprising means for generating the classifier from the training images. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 이미지를 획득하는 수단에 전력을 공급하는 수단을 더 포함하는 점유상태 카운팅 시스템.Occupancy counting system further comprising means for powering the means for obtaining the image. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 이미지는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, The image comprises a first region and a second region, 상기 처리 수단은,The processing means, 상기 대상을 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 하나에 있는 것으로서 식별하는 수단과,Means for identifying the object as being in one of the first region and the second region; 제2 이미지를 획득하는 수단과,Means for obtaining a second image, 상기 대상이 상기 제2 이미지의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 나머지 하 나에 있는지를 판단하는 수단, 및Means for determining whether the object is in one of the first area and the second area of the second image, and 상기 대상이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 상기 나머지 하나에 있을 때 점유상태 카운터를 변경하는 수단을 포함하는 점유상태 카운팅 시스템.And means for changing an occupancy state counter when the object is in the other one of the first region and the second region. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 탐지 수단은 상기 이미지에서 각각의 대상을 탐지하는 수단을 포함하고,The means for detecting comprises means for detecting each object in the image, 상기 분석 수단은 패턴을 위해 각각의 상기 대상을 분석하는 수단을 포함하며,Said analyzing means comprises means for analyzing each said object for a pattern, 상기 판단 수단은 각각의 상기 패턴이 분류자와 매치하는가를 판단하는 수단을 포함하고,The determining means comprises means for determining whether each of the patterns matches a classifier, 상기 처리 수단은 상기 패턴들 중 각각이 분류자와 매치할 때마다 영역 점유상태 카운터를 증분하는 수단을 포함하는 점유상태 카운팅 시스템.And the processing means includes means for incrementing an area occupancy counter each time each of the patterns matches a classifier. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 영역 점유상태 카운터에 의해 표시된 영역 점유상태를 검사하는 수단을 더 포함하는 점유상태 카운팅 시스템.And means for checking an area occupancy state indicated by the area occupancy state counter.
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