KR20080005265A - Pattern based occupancy sensing system and method - Google Patents
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Abstract
Description
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
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
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
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
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.
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.
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
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |