KR20080047485A - 개체 검출기 및 동반입장 검출 디바이스 - Google Patents

개체 검출기 및 동반입장 검출 디바이스 Download PDF

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KR20080047485A
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Abstract

개체 검출기는 거리 화상 센서 및 대상 검출단을 포함한다. 거리 화상 센서는 검출 영역에 면해 배치되고, 거리 화상을 생성한다. 하나 이상의 물리 대상이 상기 검출 영역에 있을 때, 상기 거리 화상의 각 화상 요소는, 상기 하나 이상의 물리 대상까지의 각 거리 값을 각각 포함한다. 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여, 대상 검출단은 상기 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상을 개별로 검출한다. 따라서, 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상을, 그 하나 이상의 물리 대상을 검출하기 위한 구성 요소의 수를 증가시키지 않고, 개별로 검출할 수 있다.

Description

개체 검출기 및 동반입장 검출 디바이스 {AN INDIVIDUAL DETECTOR AND A TAILGATE DETECTION DEVICE}
본 발명은 검출 영역에서의 하나 이상의 물리적 대상을 개별로 검출하기 위한 개체 검출기 및, 개체 검출기를 장착한 동반입장(tailgate) 검출 디바이스에 관한 것이다.
최첨단의 출입 관리 시스템은 바이오 메트릭 정보를 이용함으로써 정확한 식별을 가능하게 하지만, 그와 같은 하이테크에 기초한 보안도 빠져나가는 간단한 방법이 존재한다. 즉, 인증에 의해 권한을 부여받은 개체(예를 들면, 종업원 또는 거주자 등)가 열린 도어를 통하여 들어갈 때, 도어가 열려있는 동안에 권한을 부여받은 개체에 바짝 붙어서 함께 들어가는 "동반입장(tailgate)"에 의해 침입이 이루어질 여지가 있다.
일본 특허공개공보 제2004-124497호에 기재된 종래 기술의 시스템은 사람의 삼차원 실루엣의 수를 계수함으로써 동반입장을 검출한다. 상기 실루엣은, 2 이상의 시점(veiwpoint)에 대응하는 체적의 공통 영역(시각적 외곽, visual hu11)의 내측에 물리 대상이 존재한다는 원리에 근거하는 체적 교차법에 의해, 컴퓨터상에서 가상으로 구현된다. 즉, 이 방법은, 2 이상의 카메라를 사용하고, 각 카메라의 출력으로부터 얻어지는 이차원의 실루엣을 실제 공간에 가상으로 투영하여, 물리 대상 전체의 형상에 대응하는 삼차원 실루엣을 구성한다.
그러나, 상기 시스템에서는, 체적 교차법 때문에 2 이상의 카메라를 사용할 필요가 있다. 또 상기 시스템은 2대의 카메라 중 하나를 사용하여 사람의 얼굴을 포착하고, 체적 교차법은 검출 영역을 각 카메라의 시계 영역(viewrange) 내에 두는 것을 필요로 하므로, 시스템은 얼굴 또는 그 정면이 상기 2대의 카메라 중 하나의 시계 영역을 점유하고 있는 동안, 3차원 실루엣을 구성할 수 없다. 이 때문에, 검출 영역 내의 하나 이상의 물리 대상의 이동의 궤적을 추적하는 것이 곤란해진다. 이 문제는 카메라를 더 추가함으로써 해결 가능하지만, 시스템의 설치 면적 및 비용의 증대를 초래한다. 특히, 카메라의 수는 도어의 수가 증가함에 따라 대단히 증가한다.
또한, 체적 교차법은 서로 겹치는 물리 대상을 분리하기 위한 기술은 아니기 때문에, 서로 겹치는 물리 대상으로 삼차원 실루엣이 구성되는 때에 다른 과제를 가진다. 종래 기술의 시스템은, 하나의 물리 대상에 대응하는 기준 사이즈를 사용함으로써, 2 이상의 물리 대상이 겹쳐있는 상태를 검출할 수 있지만, 사람과 하물이 겹쳐 있는 상태를 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 없다. 전자는 경보할 필요가 없지만, 후자는 경보할 필요가 있다. 또, 종래 기술의 시스템은 미리 기록된 배경 화상과 현재의 화상과의 차분을 계산함으로써 노이즈를 제거하지만, 벽 또는 식물 등의 정적인 물리 대상(이하 "정적 노이즈"라고 한다)을 제거할 수는 있어도 하물, 짐수레(car) 등의 동적인 물리 대상(이하 "동적 노이즈"라고 한다)을 제거할 수 없다.
그러므로, 본 발명의 제1 목적은, 검출 영역 내의 하나 이상의 물리 대상을, 그 하나 이상의 물리 대상을 검출하기 위한 구성 요소의 수를 증가시키지 않고, 개별로 검출하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은, 사람 및 동적 노이즈가 겹쳐 있는 상태를 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별하는 것이다.
본 발명의 제1 기본 형태에서는, 개체 검출기는, 거리 화상 센서(range image sensor) 및 대상 검출단(object detctection stage)을 구비한다. 상기 거리 화상 센서는, 검출 영역에 면하여 배치되고, 복수의 화상 요소로 이루어지는 거리 화상을 생성한다. 하나 이상의 물리 대상이 영역에 있을 때, 거리 화상의 각 화상 요소(image element)는, 상기 하나 이상의 물리 대상까지의 거리 값을 포함한다. 대상 검출단은 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여, 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상을 각각 분리시켜서 검출한다. 또한, 거리 화상 센서는, 하방의 검출 영역에 대하여 하향으로 면하여 배치된다.
이 구성에서는, 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상이 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여 개별로 검출되기 때문에, 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상을, 그 하나 이상의 물리 대상을 검출하기 위한 구성 요소(센서)의 수를 증가시키지 않고, 개별로 검출할 수 있다.
본 발명의 제2 기본 형태에서는, 개체 검출기는, 거리 화상 센서 및 대상 검출단을 포함한다. 거리 화상 센서는, 검출 영역에 면하여 배치되고, 복수의 거리 화상 요소로 이루어지는 거리 화상을 생성한다. 거리 화상의 각 화상 요소는, 하나 이상의 물리 대상이 검출 영역에 있는 경우, 그 하나 이상의 물리 대상까지의 거리 값을 포함한다. 대상 검출단은, 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여, 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상을 각각 분리시켜서 검출한다. 또한, 대상 검출단은, 거리화상으로부터 얻어진 특정 또는 복수의 고도에 해당하는 부분의 데이터에 기초하여, 검출 영역에서 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상을 각각 분리시켜서 검출한다.
이 구성에서는, 예를 들면, 동적 노이즈가 나타나지 않는 그러한 고도에 있는 물리 대상의 부분을 검출하거나, 또는 검출되어야 할 각 물리 대상의 소정 부분을 검출할 수 있다. 그 결과, 사람 및 동적 노이즈가 겹쳐 있는 상태를, 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다.
상기 제1 기본 형태 또는 제2 기본 형태에 적용 가능한 일 실시예에 있어서, 대상 검출단은 센서로부터 미리 얻어진 거리 화상인 배경 거리 화상과, 센서로부터 얻어진 현재의 거리 화상과의 차분에 기초하여 전경(foreground, 前景) 거리 화상을 생성하고, 상기 전경 거리 화상에 기초하여 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상으로서 하나 이상의 사람을 각각 분리시켜서 검출한다. 본 실시예에 의하면, 전경 거리 화상이 정적 노이즈를 포함하지 않기 때문에, 정적 노이즈를 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 대상 검출단은 현재의 거리 화상의 각 화상 요소로부터 특정 화상 요소를 추출함으로써, 전경 거리 화상을 생성한다. 상기 특정 화상 요소는, 현재의 거리 화상의 화상 요소를 배경 거리 화상의 대응하는 화상 요소에서 감산하여 얻은 거리 차분이 소정의 거리 한계치(threshold value)보다 큰 경우에, 추출된다
이 구성에서는, 배경 거리 화상에 대응하는 위치로부터 소정의 거리 한계치대응하는 거리 만큼의 전방의 위치보다 후방에 있는 하나 이상의 물리 대상을 제거할 수 있으므로, 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 소정의 거리 한계치가 적절한 값으로 설정되면 제거된다. 그 결과, 사람과 동적 노이즈가 겹쳐 있는 상태를 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 거리 화상 센서는 광학 시스템과, 상기 광학 시스템을 통하여 검출 영역에 면하여 배치되는 2차원 감광 어레이(photosensitive array)로 구성되는 카메라 구조를 가진다. 대상 검출단은, 미리 기록된 거리 화상 센서에 대한 카메라 캘리브레이션(calibration) 데이터에 기초하여, 카메라 구조에 의존하는 전경 거리 화상의 카메라 좌표계를 직교 좌표계로 변환하여, 상기 물리 대상의 존재하는 각각의 위치를 나타낸 직교 좌표 변환 화상을 생성한다.
일 실시예에 있어서, 대상 검출단은 직교 좌표 변환 화상의 직교 좌표계를, 실제 공간 상에 가상으로 설정되는 세계 좌표계(world coordinate system)로 변환하여, 상기 물리 대상의 존재하는 각각의 위치를 실제 위치 및 실제 치수로 나타낸 세계 좌표 변환 화상을 생성한다.
이 구성에서는, 직교 좌표 변환 화상의 직교 좌표계가, 예를 들면 센서의 위치, 내림 각(depression angle) 등의 데이터에 기초하여, 회전 및 평행이동 등에 의해 세계 좌표계로 변환되어, 세계 좌표 변환 화상에서의 하나 이상의 물리 대상의 데이터를 실제 위치 및 실제 치수(거리, 크기)로 취급할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 대상 검출단은 세계 좌표 변환 화상을 평행 투영으로 소정 평면상에 투영하여, 세계 좌표 변환 화상에서의 소정 평면에서 본 각 화상 요소로부터 구성되는 평행 투영 화상을 생성한다.
이 구성에서는, 평행 투영 화상을 생성함으로써 세계 좌표 변환 화상의 데이터량을 삭감할 수 있다. 또 예를 들면, 평면이 천정 측의 수평면일 때, 평행 투영 화상으로부터 검출되어야 할 하나 이상의 사람의 데이터를 개별로 추출할 수 있다. 평면이 수직면일 때, 평행 투영 화상으로부터 사람의 측면의 2차원 실루엣을 얻을 수 있고, 그 실루엣에 대응하는 패턴을 사용하면, 평행 투영 화상에 기초하여 사람(들)을 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 대상 검출단은 세계 좌표 변환 화상으로부터 하나 이상의 물리 대상의 부분에 대응하는 샘플링 데이터를 추출하고, 상기 샘플링 데이터가 사람의 부위(region)에 기초하여 미리 기록된 기준 데이터에 대응하는 지 여부를 식별하여, 각각 상기 샘플링 데이터에 대응하는 물리 대상(들)이 사람(들)인지 여부를 판별한다.
이 구성에서는, 기준 데이터는 정적 노이즈 및 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 제거된 세계 좌표 변환 화상에 있어서 실질적으로 사람 특징을 갖는 데이터의 역할을 하므로, 검출 영역에서의 하나 이상의 사람을 각각 분리시켜서 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 대상 검출단은 평행 투영 화상으로부터 하나 이상의 물리 대상의 부분에 대응하는 샘플링 데이터를 추출하고, 상기 샘플링 데이터가 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 기준 데이터에 대응하는 지 여부를 식별하고, 각각 상기 샘플링 데이터에 대응하는 물리 대상(들)이 사람(들)인지 여부를 판별한다.
이 구성에서는, 사람의 부위(윤곽)의 기준 데이터는 정적 노이즈 및 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 제거된 평행 투영 화상에 있어서 실질적으로 사람 특징을 갖는 데이터의 역할을 하므로, 검출 영역에서의 하나 이상의 사람을 각각 분리시켜서 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 샘플링 데이터는 세계 좌표 변환 화상에 가상으로 표현되는 하나 이상의 물리 대상의 부분의 체적이나, 폭과 깊이와 높이의 비를 포함한다. 기준 데이터는 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록되고, 사람의 부위의 체적이나, 폭과 깊이와 높이의 비에 대한 값 또는 값의 범위이다. 본 실시예에 의하면, 검출 영역에서의 사람의 수를 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 샘플링 데이터는 평행 투영 화상에 가상으로 표현되는 하나 이상의 물리 대상의 부분의 면적이나, 폭과 깊이의 비이다. 기준 데이터는 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록되고, 사람의 부위의 면적이나, 폭과 깊이의 비에 대한 값 또는 값의 범위이다. 본 실시예에 의하면, 검출 영역에서 의 사람의 수를 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 샘플링 데이터는 세계 좌표 변환 화상에 가상으로 표현되는 하나 이상의 물리 대상의 부분의 3차원 패턴이다. 기준 데이터는 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 적어도 하나의 3차원 패턴이다.
이 구성에서는, 예를 들면, 사람의 어깨에서부터 머리부분(head)까지의 3차원 패턴을 기준 데이터에 선정함으로써, 검출 영역에서의 사람의 수를 검출할 수 있고, 또 사람의 움직이는 손의 영향도 배제할 수 있다. 또한, 사람의 머리부분의 3차원 패턴을 기준 데이터에 선정함으로써, 각자의 체격에 관계없이 하나 이상의 사람을 각각 분리시켜서 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 샘플링 데이터는 평행 투영 화상에 가상적으로 표현되는 하나 이상의 물리 대상의 부분의 2차원 패턴이다. 기준 데이터는 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 적어도 하나의 2차원 패턴이다.
이 구성에서는, 예를 들면, 사람의 어깨와 머리부분 사이의 적어도 하나의 2차원 윤곽 패턴을 기준 데이터에 선정함으로써, 검출 영역에서의 사람의 수를 검출할 수 있고, 또 사람의 움직이는 손의 영향도 배제할 수 있다. 또한, 사람의 머리부분의 2차원 윤곽 패턴을 기준 데이터에 선정함으로써, 각자의 체격에 관계없이 하나 이상의 사람을 각각 분리시켜서 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 거리 화상 센서는 강도 변조광을 검출 영역으로 방출하는 광원을 더 포함하고, 화상 요소마다의 수광 강도에 기초하여 거리 화상에 더해 강도 화상을 생성한다. 대상 검출단은 직교 좌표 변환 화상에 기초하여, 하나 이 상의 물리 대상의 부분에 대응하는 샘플링 데이터를 추출하고, 강도 화상에 기초하여, 샘플링 데이터에 대응하는 물리 대상(들)의 부분에 소정 강도보다 낮은 부분(들)이 있는지 여부를 판별한다. 이 구성에서는, 소정 강도보다 낮은 물리 대상(들)의 부분을 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 거리 화상 센서는 강도 변조 적외광을 검출 영역에 방출하는 광원을 더 포함하고, 검출 영역으로부터의 적외광에 기초하여, 거리 화상에 더해 적외광의 강도 화상을 생성한다. 대상 검출단은 세계 좌표 변환 화상에 기초하여, 하나 이상의 물리 대상의 부분에 대응하는 샘플링 데이터를 추출하고, 강도 화상에 기초하여, 샘플링 데이터에 대응하는 각 물리 대상의 부분으로부터의 적외광의 평균 강도가 소정 강도보다 낮은지 여부를 식별하여, 그 샘플링 데이터에 대응하는 각 물리 대상의 부분이 사람의 머리부분인지 여부를 판별한다. 이 구성에서는, 적외광에 대한 사람의 두발의 반사율은 통상 사람의 어깨 측의 반사율보다 낮기 때문에, 사람의 머리부분을 검출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 대상 검출단은 사람으로서 판별된 물리 대상의 수를 기초로, 평행 투영 화상에서의 사람으로서 판별된 물리 대상의 부분의 위치를 클러스터(cluster)의 구성요소에 할당하고, 클러스터링(clustering)의 K-평균 알고리즘에 의해 얻어지는 분할 영역에 기초하여, 물리 대상의 수를 검증한다. 이 구성에서는, 사람으로서 판별된 물리 대상의 수를 검증할 수 있고, 또한 그 사람의 위치를 추정할 수 있다.
본 발명의 대상 검출단은 상기 제1 기본 형태를 기초로 한다. 본 발명의 대 상 검출단은, 거리 화상의 각 화상 요소로부터 특정 화상 요소를 추출함으로써, 전경 거리 화상을 생성하고, 그 전경 거리 화상에 기초하여 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상으로서의 하나 이상의 사람을 각각 분리시켜서 검출한다. 특정 화상 요소는 거리 화상의 화상 요소의 거리 값이 소정의 거리 한계치보다 작을 때 추출된다.
이 구성에서는, 거리 화상 센서의 위치와 거리 화상 센서로부터 (소정의 거리 한계치에 대응하는 거리) 떨어진 전방의 위치 사이의 물리 대상을 검출할 수 있으므로, 소정의 거리 한계치가 적절한 값으로 설정되는 경우, 사람과 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 겹쳐 있는 상태를, 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 대상 검출단은 거리 화상의 거리값 분포의 최소값을 가지는 화상 요소 부근의 거리 화상이, 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 특정 형상 및 그 특정 형상의 크기에 대응하는지 여부를 식별하여, 각각 상기 최소값을 가지는 화상 요소 부근의 거리 화상에 대응하는 물리 대상(들)이 사람(들)인지 여부를 판별한다. 이 구성에서는, 사람과 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 겹쳐 있는 상태를, 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다.
본 발명의 다른 개체 검출기는, 상기 제1 기본 형태를 기초로 한다. 본 발명의 대상 검출단은 거리 화상의 각 거리값으로부터 분포 화상을 생성하고, 분포 화상에 기초하여 상기 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상을 각각 분리시켜서 검출한다. 분포 화상은 하나 이상의 물리 대상이 검출 영역에 있을 때, 하나 이상 의 분포 영역을 포함한다. 분포 영역은 거리 화상에서의 소정의 거리 한계치보다 작은 거리값을 가지는 각 화상 요소로부터 형성된다. 소정의 거리 한계치는, 거리 화상의 각 거리값의 최소값에 소정의 거리값을 가산하여 얻어진다.
이 구성에서는, 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 사람의 머리부분을 검출할 수 있으므로, 사람과 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 겹쳐 있는 상태를 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다.
본 발명의 동반입장 검출 디바이스는, 상기 제2 기본 형태를 기초로 하는 개체 검출기 및 동반입장 검출단을 포함한다. 거리 화상 센서는 거리 화상을 연속적으로 생성한다. 동반입장 검출단은 동반입장 경계 시에, 대상 검출단에 의해 검출된 하나 이상의 사람의 이동 궤적을 개별로 추적한다. 동반입장 검출단은 2 이상의 사람이 소정의 방향으로 검출 영역에/검출 영역으로부터 이동한 때, 동반입장의 발생을 검출하여 경보 신호를 출력한다.
이 구성에서는, 2 이상의 사람이 소정의 방향으로 검출 영역에/검출 영역으로부터 이동한 때에 경보 신호가 출력되므로, 동반입장을 방지할 수 있다. 또, 복수의 사람을 검출하여도, 2 이상의 사람이 소정의 방향으로 검출 영역에/검출 영역으로부터 이동하지 않을 때는 경보 신호를 전송하지 않기 때문에, 오보를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 동반입장 검출 디바이스는, 상기 제2 기본 형태를 기초로 하는 개체 검출기 및 동반입장 검출단을 포함한다. 거리 화상 센서는 거리 화상을 연속적으로 생성한다. 동반입장 검출단은 대상 검출단에 의해 검출된 하나 이상의 사람의 출입과 출입의 각 방향을 감시한다. 동반입장 경계용으로 설정된 소정의 시간 내에, 2 이상의 사람이 소정 방향으로 상기 검출 영역에/검출 영역으로부터 이동한 때에, 동반입장의 발생을 검출하여 경보 신호를 전송한다.
이 구성에서는, 2 이상의 사람이 소정 방향으로 검출 영역에/검출 영역으로부터 이동한 때에 경보 신호가 전송되므로, 따라 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또, 복수의 사람을 검출하여도, 2 이상의 사람이 소정 방향으로 검출 영역에/검출 영역로부터 이동하지 않을 때는 경보 신호가 전송되지 않기 때문에, 오보를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 동적 노이즈가 나타나지 않는 그러한 고도에 있는 물리 대상의 부분을 검출하거나, 또는 검출되어야 할 각 물리 대상의 소정 부분을 검출할 수 있다. 그 결과, 사람 및 동적 노이즈가 겹쳐 있는 상태를, 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 기술한다. 본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하의 상세한 기술 및 첨부 도면과 관련하여 한층 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 관한 제1 기본 구성, 즉 동반 입장 검출 디바이스를 갖춘 관리 시스템을 나타낸 것이다.
관리 시스템은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 동반입장 검출 디바이스(1), 보안 디바이스(2) 및 적어도 하나의 입력 디바이스(3)를, 관리되어야 할 방의 도어(20)마다 포함하고, 또 각 동반입장 검출 디바이스(1), 각 보안 디바이스(2) 및 각 입력 디바이스(3)와 통신하는 제어 디바이스(4)를 포함한다. 그리고, 본 발명의 관리 시스템은 입장 관리 시스템에 한정되지 않고, 출입 관리 시스템일 수도 있다.
보안 디바이스(2)는 자동 잠금 기능을 가지고, 제어 디바이스(4)로부터의 잠금해제 제어신호에 따라 도어(20)를 여는 전자 자물쇠(electric lock)이다. 전자 자물쇠는 도어(20)를 잠근 후, 폐쇄 통지 신호를 제어 디바이스(4)에 송신한다.
일 대체예에서는, 보안 디바이스(2)는 자동 도어 시스템에서의 개폐 제어 디바이스이다. 개폐 제어 디바이스는 제어 디바이스(4)로부터의 개방 또는 폐쇄 제어 신호에 따라, 각각 도어(20)를 열거나 도어(20)를 닫은 후, 폐쇄 통지 신호를 제어 디바이스(4)에 송신한다.
입력 디바이스(3)는 도어(20) 외측의 인접한 벽에 설치되어 ID 카드의 ID 정보를 판독하여 제어 디바이스(4)에 송신하는 카드 판독기이다. 관리 시스템이 출입 관리 시스템인 경우에는, 다른 입력 디바이스(3), 예를 들면 카드 판독기가 도어(20) 내측의 관리될 방의 벽에도 설치된다.
제어 디바이스(4)는 CPU 및 미리 등록된 각 ID 정보 및 프로그램 등을 기억하는 스토리지 디바이스 등으로 구성되며, 시스템 전반의 제어를 실행한다.
예를 들면, 제어 디바이스(4)는 입력 디바이스(3)으로부터의 ID 정보가 기억 장치에 미리 기록된 ID 정보와 일치한 때, 대응하는 보안 디바이스(2)에 잠금해제 제어 신호를 송신하고, 또한 대응하는 동반입장 검출 디바이스(1)에 입장 허가 신호를 송신한다. 또, 제어 디바이스(4)는 보안 디바이스(2)로부터 폐쇄 통지 신호를 수신한 때, 대응하는 동반입장 검출 디바이스(1)에 입장 금지 신호를 송신한다.
보안 디바이스(2)가 개폐 제어 디바이스인 대체예에서는, 제어 디바이스(4)는 입력 디바이스(3)로부터의 ID 정보가 기억 장치에 기록된 ID 정보와 일치한 때, 대응하는 개폐 제어 디바이스에 개방 제어 신호를 송신하고, 일정 시간 후, 대응하는 개폐 제어 디바이스에 폐쇄 제어 신호를 송신한다. 또, 제어 디바이스(4)는 개폐 제어 디바이스로부터 폐쇄 통지 신호를 수신한 때, 대응하는 동반입장 검출 디바이스(1)에 입장 금지 신호를 송신한다.
또, 제어 디바이스(4)는 동반입장 검출 디바이스(1)로부터 경보 신호를 수신한 때, 예를 들면 관리자에게 통지, 카메라(도시하지 않음)의 작동 시간 연장 등의 소정의 처리를 실행한다. 경보 신호를 수신한 후, 소정의 해제 조작이 실행되거나, 소정의 시간이 경과하면, 제어 디바이스(4)는 대응하는 동반입장 검출 디바이스(1)에 해제 신호를 송신한다.
동반입장 검출 디바이스(1)는 거리 화상 센서(10) 및 대상 검출단(16)에 의해 구성되는 개체 검출기, 동반입장 검출단(17) 및 경보단(18)을 구비한다. 대상 검출단(16) 및 동반입장 검출단(17)은, CPU 및 프로그램 등을 기억하는 스토리지 디바이스 등에 의해 구성된다.
거리 화상 센서(10)는 하방의 검출 영역(A1)에 대해서 하향으로 면하여 배치되고, 거리 화상을 연속적으로 생성한다. 하나 이상의 물리 대상이 검출 영역(A1) 에 있을 때, 각각의 거리 화상의 각 화상 요소는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 그 하나 이상의 물리 대상까지의 각각의 거리 값을 각각 포함한다. 예를 들면, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 사람(B1) 및 짐수레(C1)가 검출 영역에 있을 때는, 도 4b에 나타낸 바와 같은 거리 화상(D1)을 얻을 수 있다.
제1 기본 구성에서는, 센서(10)는 강도 변조 적외광을 검출 영역(A1)에 방출하는 광원(도시하지 않음)을 포함하고, 렌즈 및 적외광 투과 필터 등의 광학계와, 광학계를 통하여 검출 영역(A1)에 면하여 배치되는 2차원 감광 어레이에 의해 구성되는 카메라 구조(도시하지 않음)를 가진다. 또 카메라 구조를 가지는 센서(10)는 검출 영역(A1)으로부터의 적외광에 기초하여, 거리 화상에 더해 적외광의 강도 화상을 생성한다.
대상 검출단(16)은, 검출 영역(A1)에서의 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상으로서 하나 이상의 사람을, 센서(10)에 의해 생성된 거리 화상으로부터 얻어지는, 검출되어야 할 하나 이상의 사람의 특정 고도 또는 각 고도에서의 부분(부위)에 기초로, 개별로 검출한다. 따라서, 대상 검출단(16)은 이하의 각 처리를 실행한다.
제1 처리에서는 도 4c에 나타낸 바와 같이, 대상 검출단(16)은 센서(10)로부터 미리 얻어진 거리 화상인 배경 거리 화상(D0)과, 센서(10)로부터 얻어진 현재의 거리 화상(D1)의 차분에 기초하여, 전경 거리 화상(D2)을 생성한다. 배경 거리 화상(D0)는 도어(20)를 닫은 상태에서 포착된다. 또, 배경 거리 화상은 거리값의 불균일을 억제하기 위해, 시간 및 공간 방향의 평균 거리값을 포함할 수 있다..
제1 처리를 더욱 상세하게 설명하면, 전경 거리 화상은 현재의 거리 화상의 각 화상 요소로부터 특정 화상 요소를 추출함으로써 생성된다. 특정 화상 요소는 현재의 거리 화상의 화상 요소를 배경 거리 화상의 대응하는 화상 요소로부터 감산하여 얻어진 거리 차분이, 소정의 거리 한계치보다 크면, 추출된다. 이 경우, 전경 거리 화상은 정적 노이즈를 포함하지 않기 때문에, 정적 노이즈가 제거된다. 또, 배경 거리 화상에 대응하는 위치로부터 소정의 거리 한계치에 대응하는 거리 전방의 위치보다 후방에 있는 하나 이상의 물리 대상을 제거할 수 있으므로, 소정의 거리 한계치가 적절한 값으로 설정되면, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 동적 노이즈로서의 짐수레(C1)가 제거된다. 또, 도어(20)가 열려 있더라도, 도어(20)의 후방의 물리 대상도 제거된다. 따라서, 사람과 동적 노이즈[짐수레(C1), 도어(20) 후방의 물리 대상 등)가 겹쳐있는 상태를 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다.
제2 처리에서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 대상 검출단(16)은 센서(10)에 대해 미리 기록된 카메라 캘리브레이션 데이터(예를 들면, 화소 피치 및 렌즈 변형 등)에 기초하여, 카메라 구조에 의존하는 전경 거리 화상(D2)의 카메라 좌표계를 3차원 직교 좌표계(x, y, z)로 변환한다. 이에 의해, 물리 대상의 존재/부존재의 각 위치를 나타내는 직교 좌표 변환 화상(E1)을 생성한다. 즉, 직교 좌표 변환 화상(E1)의 각 화상 요소(xi, xj, xk)는, "TRUE" 또는"FALSE"로 표현된다. "TRUE"는 물리 대상의 존재를 나타내고, "FALSE"는 물리 대상의 부존재를 나타낸다.
제2 처리의 대체예에서는, 전경 거리 화상의 화상 요소가 "TRUE"에 대응하는 경우, 그 화상 요소의 값이 가변 고도의 한계치보다 작으면, 그 화상 요소에 대응하는 직교 좌표 변환 화상의 화상 요소에 "FALSE"를 저장한다. 따라서, 가변 고도의 한계치의 고도보다 낮은 동적 노이즈를 적응적으로(adaptively) 제거할 수 있다.
제3 처리에서는, 대상 검출단(16)은 미리 기록된 카메라 캘리브레이션 데이터(예를 들면, 센서(10)의 위치, 내림 각, 화소 피치의 실제 거리 등)에 기초하여, 회전, 평행이동 등에 의해 직교 좌표 변환 화상의 직교 좌표계를, 실제 공간 상에 가상으로 설정되는 3차원 세계 좌표계로 변환한다. 이에 의해, 대상 검출단(16)은, 물리 대상이 존재/부존재하는 각 위치를 실제 위치 및 실제 치수로 나타낸 세계 좌표 변환 화상을 생성한다. 이 경우, 세계 좌표 변환 화상에서의 하나 이상의 물리 대상의 데이터를 실제 위치 및 실제 치수(거리, 크기)로 취급할 수 있다.
제4 처리에서는, 대상 검출단(16)은 세계 좌표 변환 화상을 평행 투영으로 수평면 또는 수직면 등의 소정의 평면상에 투영한다. 이에 의해, 대상 검출단(16)은 세계 좌표 변환 화상에서의 소정의 평면에서 본, 각 화상 요소로부터 구성되는 평행 투영 화상을 생성한다. 제1 실시예에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 평행 투영 화상(F1)은 천정면 측(ceiling side)의 수평면에서 본, 각 화상 요소로부터 구성되며, 검출되어야 할 물리 대상을 나타낸 각 화상 요소는 최고 고도의 위치에 있다.
제5 처리에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 대상 검출단(16)은 평행 투영 화상(F1)으로부터 대상 추출 영역(A2) 내의 하나 이상의 물리 대상의 부분(Blob)에 대응하는 샘플링 데이터를 추출하여 라벨링(labeling) 작업을 수행한 다음, 샘플링 데이터(물리 대상(들)의 부분)의 위치(예를 들면, 중심 위치(들))를 특정한다. 샘플링 데이터가 대상 추출 영역(A2)의 경계와 겹쳐지는 경우, 대상 검출단(16)은 그 샘플링 데이터가 대상 추출 영역(A2) 내부와 외부의 면적 중 큰 면적의 영역에 속하도록 처리할 수 있다. 도 6의 예에서는, 대상 추출 영역(A2) 외의 사람(B2)에 대응하는 샘플링 데이터는 제외된다. 이 경우, 대상 추출 영역(A2) 내의 물리 대상(들)의 부분만을 추출할 수 있으므로, 예를 들면 유리문에의 반사 등에 의한 동적 노이즈를 제거할 수 있고, 또 관리될 방에 적합한 개체 검출이 가능하다.
이어서, 제6 처리 및 제7 처리가 병렬로 실행된다. 제6 처리 및 제7 처리에서, 대상 검출단(16)은 제5 처리로 추출된 샘플링 데이터가 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 기준 데이터에 대응하는지 여부를 식별하여, 각각 그 샘플링 데이터에 대응하는 물리 대상이 사람인지 여부를 판별한다.
제6 처리에서는, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 샘플링 데이터는 평행 투영 화상에 가상으로 표현되는 하나 이상의 물리 대상의 부분의 면적(S)이나, 폭과 깊이의 비이다. 비는 물리 대상(들)의 부분을 포함하는 외접 사각형(circumscribed square)의 폭(W)과 깊이(D)의 비(W: D)이다. 기준 데이터는 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록되고, 해당 부위의 면적이나, 폭과 깊이의 비에 대한 값 또는 값의 범위이다. 따라서, 검출 영역(A1)에서의 대상 추출 영역(A2) 내의 사람의 수를 검출할 수 있다.
제7 처리에서, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 샘플링 데이터는 평행 투영 화상 에 가상으로 표현되는 하나 이상의 물리 대상의 부분의 2차원 패턴이다. 기준 데이터는, 도 8b 및 도 8c에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 적어도 하나의 2차원 패턴이다. 제1 기본 구성에서, 도 8b 및 도 8c에 나타낸 바와 같은 패턴이 사용되고, 패턴 매칭(pattern matching)에 의해 취득되는 상관값(correlation value)이 소정의 값보다 크면, 그 패턴에 대응하는 인원수가 가산된다. 따라서, 예를 들면, 사람의 어깨와 그 머리부분 사이의 각 패턴을, 기준 데이터로 선정함으로써, 검출 영역에서의 사람의 수를 검출할 수 있고, 또 사람의 움직이는 손의 영향도 배제할 수 있다. 또한, 사람의 머리부분의 2차원 윤곽 패턴을 기준 데이터로 선정함으로써, 각자의 체격에 관계없이 하나 이상의 사람을 개별로 검출할 수 있다.
제1 기본 구성에서는, 제6 처리로 계산된 인원수 및 제7 처리로 계산된 인원수가 동일하면, 그 다음의 처리는 제1 처리로 복귀된다. 한편, 제6 처리로 계산된 인원수 및 제7 처리로 계산된 인원수가 다르면, 제8 처리 내지 제11 처리가 또한 실행된다.
제8 처리에서, 대상 검출단(16)은 3차원의 직교 좌표 변환 화상 또는 3차원의 세계 좌표 변환 화상의 각 화상 요소로부터 소정의 평면상의 각 화상 요소를 추출함으로써, 단면 화상을 생성한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 처리에서의 거리 한계치의 고도로부터 위쪽으로 각 고도(예를 들면, 10cm)마다 수평면의 각 화상 요소를 추출함으로써, 수평 단면 화상(G1-G5)을 생성한다. 그리고, 대상 검출단(16)은, 수평 단면 화상을 생성할 때마다, 수평 단면 화상으로부터 하나 이상의 물리 대상의 부분에 대응하는 샘플링 데이터를 추출하여 저장한다.
제9 처리에서, 대상 검출단(16)은 제8 처리로 추출된 샘플링 데이터가, 하나 이상의 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 기준 데이터에 대응하는지 여부를 식별하여, 각각 샘플링 데이터에 대응하는 각 물리 대상이 사람인지 여부를 판별한다. 샘플링 데이터는 수평 단면 화상에 가상으로 표현되는 하나 이상의 물리 대상의 부분의 단면이다. 기준 데이터는 하나 이상의 사람의 머리부분의 단면에 대한 값 또는 값의 범위이다. 대상 검출단(16)은 수평 단면 화상이 생성될 때마다, 샘플링 데이터가 기준 데이터보다 작아졌는지 여부를 식별한다. 샘플링 데이터가 기준 데이터보다 작아졌을 때(G4, G5), 대상 검출단(16)은 최고 고도의 샘플링 데이터를 사람의 머리부분에 대응하는 데이터로서 계수 한다.
제10 처리에서, 수평 단면 화상의 고도가 소정의 고도에 도달한 후, 수평 단면 화상이 생성될 때마다, 대상 검출단(16)은 샘플링 데이터에 대응하는 각 물리 대상의 부분으로부터의 적외광의 평균 강도가 소정의 강도보다 낮은지 여부를 식별하여, 각각 그 샘플링 데이터에 대응하는 물리 대상의 부분이 사람의 머리부분인지 여부를 판별한다. 샘플링 데이터에 대응하는 물리 대상(들)의 부분이 사람의 머리부분(들)일 때, 그 샘플링 데이터는 사람의 머리부분에 대응하는 데이터로서 계수된다. 적외광에 대한 사람의 두발의 반사율은 통상 사람의 어깨 측의 반사율보다도 낮기 때문에, 소정의 강도를 적절한 값으로 설정하면, 사람의 머리부분을 검출할 수 있다.
제11 처리에서, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 제9 처리에서 판별된 최고 고도 에서의 사람(B3)의 머리부분의 위치(B31)와, 제10 처리에서 판별된 사람(B3)의 머리부분의 위치(B32)가 서로 동일하면, 대상 검출단(16)은, 사람(B3)이 직립하고, 두발을 가지고 있는 것으로 판정한다. 그렇지 않으면, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 제9 처리만으로 최고 고도에서의 사람(B4)의 머리부분의 위치(B41)가 판별되면, 대상 검출단(16)은, 사람(B4)이 직립하고, 두발이 없거나 모자를 착용하고 있는 것으로 판정한다. 도 10b에 나타낸 바와 같이, 제10 처리만으로 사람(B5)의 머리부분의 위치(B52)가 판별되면, 대상 검출단(16)은, 사람(B5)이 머리부분을 기울이고 있고 두발을 가지고 있는 것으로 판정한다. 그리고 대상 검출단(16)은 인원수를 집계한다.
도 1의 동반입장 검출단(17)은, 제어 디바이스(4)로부터 입장 허가 신호를 수신한 후, 대상 검출단(16)에 의해 검출된 인원수에 기초하여, 동반입장이 발생하였는지 여부를 검출한다.
제1 기본 구성에서, 동반입장 검출단(17)은, 대상 검출단(16)에 의해 검출된 인원수가 2 이상이면, 동반입장이 발생한 것으로 검출하여, 경보 신호를 제어 디바이스(4)로부터 해제 신호를 수신할 때까지 제어 디바이스(4) 및 경보단(18)에 송신한다. 또, 동반입장 검출단(17)은 경보 신호를 제어 디바이스(4) 및 경보단(18)에 송신하고 있지 않으면, 제어 디바이스(4)로부터 입장 금지 신호를 수신한 후, 대기 모드로 이행한다. 경보단(18)은 동반입장 검출단(17)으로부터 경보 신호를 수신하고 있는 동안, 경보를 낸다.
제1 기본 구성의 동작을 설명한다. 대기 모드에 있어서, 입력 디바이스(3) 가 ID 카드의 ID 정보를 판독한 때, 입력 디바이스(3)는 ID 정보를 제어 디바이스(4)에 송신한다. 이어서, 제어 디바이스(4)는, ID 정보가 미리 기록된 ID 정보와 일치하는지 여부를 인증한다. 두 ID 정보가 서로 일치한 때, 입장 허가 신호와 잠금해제 제어 신호를 대응하는 동반입장 검출 디바이스(1)와 보안 디바이스(2)에 각각 송신한다. 따라서, ID 카드의 휴대자는 도어(20)를 열어, 관리되어야 할 방에 들어갈 수가 있다.
도 11 및 도 12를 참조하여, 동반입장 검출 디바이스(1)가 제어 디바이스(4)로부터 입장 허가 신호를 수신한 후의 동작을 설명한다. 동반입장 검출 디바이스(1)에 있어서, 거리 화상 및 적외광의 강도 화상이 거리 화상 센서(10)에 의해 생성된다(도 11의 S10 참조).
이어서, 대상 검출단(16)은 거리 화상, 배경 거리 화상 및 거리 한계치에 기초하여 전경 거리 화상을 생성하고(S11), 전경 거리 화상으로부터 직교 좌표 변환 화상을 생성하며(S12)), 직교 좌표 변환 화상으로부터 세계 좌표 변환 화상을 생성하고(S13), 세계 좌표 변환 화상으로부터 평행 투영 화상을 생성한다(S14). 그런 다음 대상 검출단(16)은 평행 투영 화상으로부터 물리 대상의 부분(윤곽)의 데이터(샘플링 데이터)를 추출한다(S15).
단계 S16에서, 대상 검출단(16)은 기준 데이터(사람의 기준 부위의 면적 및 비에 대한 값 또는 값의 범위)에 기초하여, 샘플링 데이터(윤곽의 면적 및 비)에 대응하는 물리 대상이 사람인지 여부를 판별한다. 대상 검출단(16)은 어떤 물리 대상이 사람으로 판별되면(S16에서 "YES"), 단계 S17에서, 대상 추출 영역(A2) 내 의 인원수(N1)를 계수하고, 또한 어떤 물리 대상도 사람으로 판별되지 않으면(S16에서 "NO"), 단계 S18에서, N1로서 영(zero)을 계수한다.
또, 대상 검출단(16)은 단계 S19에서, 기준 데이터(사람의 기준 부위의 패턴)에 기초하여, 샘플링 데이터(윤곽의 패턴)에 대응하는 물리 대상이 사람인지 여부를 판별한다. 대상 검출단(16)은 어떤 물리 대상이 사람으로서 판별되면(S19에서 " YES"), 단계 S20에서 대상 추출 영역(A2) 내의 인원수(N2)를 계수하고, 또 어떤 물리 대상도 사람으로 판별되지 않으면(S19에서 "NO"), 단계 S21에서, N2로서 영(zero)을 계수한다.
이어서, 동반입장 검출단(17)은, N1과 N2가 서로 일치하는지 여부를 판별한다(S 22). N1과 N2가 서로 일치하면(S22에서 "YTS"), 동반입장 검출단(17)은 단계 S23에서, N1 또는 N2에 기초하여 동반입장이 발생하였는지 여부를 검출한다. 또, 그렇지 않으면(S22에서 "NO"), 대상 검출단(16)에 의해 도 12의 단계 S30으로 진행한다.
동반입장이 발생하고 있는 것으로 검출된 때(S23에서 "YES"), 동반입장 검출단(17)은 경보 신호를 제어 디바이스(4) 및 경보단(18)에, 제어 디바이스(4)로부터 해제 신호를 수신할 때까지 송신한다(S24, S25). 이로써, 경보단(18)이 경보를 낸다. 동반입장 검출단(17)이 제어 디바이스(4)로부터 해제 신호를 수신한 후, 동반입장 검출 디바이스(1)는 대기 모드로 돌아간다.
동반입장이 발생하고 있는 것으로 검출되지 않았을 때(S23에서 "NO"), 동반입장 검출단(17)이 제어 디바이스(4)로부터 입장 금지 신호를 수신하면(S26에서 "YES"), 동반입장 검출 디바이스(1)는 대기 모드로 복귀한다. 또 그렇지 않으면(S26에서 "NO"), 단계 S10으로 돌아간다.
도 12의 단계 S30에서, 대상 검출단(16)은 제1 처리에서의 거리 한계치의 고도로부터 수평 단면 화상을 생성한다. 이어서, 대상 검출단(16)은, 단계 S31에서 수평 단면 화상으로부터 각 물리 대상의 부분(단면의 윤곽)의 데이터(샘플링 데이터)를 추출한다. 단계 S32에서, 기준 데이터(사람의 머리부분의 단면에 대한 값 또는 값의 범위)에 기초하여, 대상 검출단(16)은 샘플링 데이터(윤곽의 면적)에 대응하는 물리 대상의 부분이 사람의 머리부분인지 여부를 판별함으로써, 사람의 머리부분의 위치(M1)를 검출한다. 이어서, 모든 수평 단면 화상이 생성되었으면(S33에서 "YES), 대상 검출단(16)은 단계 S35로 진행하고, 또 그렇지 않으면(S33에서 "NO"), 단계 S30으로 돌아간다.
또, 대상 검출단(16)은, 단계 S34에서, 강도 화상 및 소정의 강도에 기초하여, 사람의 머리부분의 위치(M2)를 검출하고, 이어서 단계 S35로 진행한다.
단계 S35에서, 대상 검출단(16)은 M1를 M2와 비교하여, 양자가 일치하면(S36에서 "YES"), 단계 S37에서 직립하고 두발을 가지는 사람을 검출한다. 그렇지 않고(S36에서 "NO"), M1만이 검출되면(S38에서 "YES"), 대상 검출단(16)은 단계 S39에서 직립하고 두발을 갖지 않는 사람을 검출한다. 그렇지 않고(S38에서 "NO"), M2만이 검출되면(S40에서 "YES"), 대상 검출단(16)은 단계 S41에서 머리부분을 기울이고 있는 두발을 가지는 사람을 검출한다. 그렇지 않으면(S40에서 "NO"), 대상 검출단(16)은 단계 S42에서 사람을 검출하지 않는다.
그런 다음, 대상 검출단(16)은, 단계 S43에서 인원수를 집계하고, 도 11의 단계 S23로 돌아간다.
일 대체 실시예에 있어서, 동반입장 검출 디바이스(1)는, 도어(20)의 외측에 설치된다. 이 경우, 대기 모드에 있어서, 입력 디바이스(3)가 ID 카드의 ID 정보를 판독하여 제어 디바이스(4)에 송신한 때, 제어 디바이스(4)는 동반입장 검출 디바이스(1)를 기동시킨다. 도어(20)의 외측에 있어서 동반입장 상태가 발생하면, 동반입장 검출 디바이스(1)는 경보 신호를 제어 디바이스(4) 및 경보단(18)에 송신하고, 제어 디바이스(4)는 동반입장 검출 디바이스(1)로부터의 경보 신호에 기초하여, ID 카드의 ID 정보에 관계없이 도어(20)의 잠금상태를 유지한다. 이로써, 동반입장을 방지할 수 있다. 도어(20)의 외측에 있어서 동반입장 상태가 발생하지 않으면, 제어 디바이스(4)는 보안 디바이스(2)에 잠금해제 제어 신호를 송신한다. 이로써, ID 카드의 휴대자는 도어(20)를 열어, 관리되어야 하는 방에 들어 갈 수 있다.
도 13은 본 발명에 관한 제2 기본 구성의 동반입장 검출 디바이스에서의 대상 검출단의 동작 설명도이다. 제2 기본 구성의 대상 검출단은, 제1 처리로부터 제7 처리를 제1 기본 구성의 그것들과 마찬가지로 실행한다. 제2 기본 구성의 특징으로서, 제7 처리의 후, 제6 처리로 계수된 인원수 N1과, 제7 처리로 계수된 인원수 N2가 상이하면, K-평균 알고리즘의 클러스터링 처리를 실행한다.
즉, 제2 기본 구성의 대상 검출단은, 사람으로 판별된 물리 대상의 수를 기초로, 평행 투영 화상에서의 사람으로 판별된 물리 대상의 부분의 위치를 클러스터 의 구성 요소에 할당하고, 클러스터링의 K-평균 알고리즘에 의해, 상기 사람으로 판별된 물리 대상의 수를 검증한다.
예를 들면, 클러스터링의 분할 수의 초기값으로는 Nl과 N2 중 큰 것이 사용된다. 대상 검출단은, K-평균 알고리즘에 의해 각 분할 영역을 얻어, 그 분할 영역의 면적을 계산한다. 분할 영역의 면적과, 미리 기록된 사람의 면적의 차가 소정의 한계치 이하일 때, 대상 검출단은 그 분할 영역을 사람의 부위로 간주하여 계수한다. 그 차가 소정의 한계치보다 크면, 대상 검출단은 분할 수의 초기값을 증감하여 K-평균 알고리즘을 다시 실행한다. 이 K-평균 알고리즘에 의하면, 각자의 위치를 추정할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 동반입장 검출 디바이스에서의 대상 검출단의 동작 설명도이다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예의 대상 검출단은, 제1 기본 구성의 각 처리에 대신하여, 거리 화상 센서(10)로부터의 거리 화상의 각 화상 요소로부터 특정 화상 요소를 추출함으로써, 전경 거리 화상(D20)을 생성한다. 특정 화상 요소는, 거리 화상의 화상 요소의 거리 값이 소정의 거리 한계치보다 작을 때, 추출된다. 대상 검출단은, 전경 거리 화상(D20)에 기초하여, 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상으로서의 하나 이상의 사람을 개별로 검출한다. 도 14의 예에서, 흑색 부분은 소정의 거리 한계치보다 작은 거리값을 가지는 화상 요소로부터 형성되고, 백색 부분은, 소정의 거리 한계치보다 큰 거리값을 가지는 화상 요소로부터 형성된다.
제1 실시예에서, 거리 화상 센서의 위치와, 거리 화상 센서로부터(소정의 거리 한계치에 대응하는 거리) 떨어져 있는 전방의 위치 사이의 물리 대상을 검출할 수 있다. 따라서, 소정의 거리 한계치를 적절한 값으로 설정하면, 사람과 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 겹쳐 있는 상태를 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다. 도 14의 예에서는, 검출 영역에서의 사람(B6)의 어깨에서부터 위의 부위 및 사람(B7)의 머리부분의 부위를 개별로 검출할 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 제2 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 대상 검출단의 동작 설명도이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예의 대상 검출단은, 제1 기본 구성의 각 처리에 대신하여, 거리 화상 센서(10)에 의해 생성된 거리 화상의 각 거리값으로부터 분포 화상(distribution image)(J)을 생성한다. 대상 검출단은, 분포 화상(J)에서의 하나 이상의 분포 영역이, 사람의 부위에 기초하여 미리 기록된 데이터에 대응하는지 여부를 식별하여, 각각 분포 화상(J)에서의 하나 이상의 분포 영역에 대응하는 물리 대상이 사람인지 여부를 판별한다. 분포 화상은, 하나 이상의 물리 대상이 검출 영역에 있을 때, 하나 이상의 분포 영역을 포함한다. 분포 영역은 거리 화상에서의 소정의 거리 한계치보다 작은 거리 값을 가지는 각 화상 요소로부터 형성된다. 소정의 거리 한계치는, 거리 화상의 각 거리값의 최소값에 소정의 거리값(예를 들면, 평균적인 얼굴의 길이의 반 정도의 값)를 가산하여 얻어진다.
도 15의 예에서, 분포 화상(J)는 2치(値) 화상이며, 흑색 부분은 분포 영역 이고, 백색 부분은 거리 화상에서의 특정 거리값보다 큰 각 거리값로부터 형성된다. 분포 화상(J)이 2치 화상이므로, 미리 기록된 데이터는 사람의 부위의 윤곽의 면적 또는 직경이며, 패턴 매칭(pattern matching)을 사용하는 경우에는 사람의 머리부분의 윤곽으로부터 얻어지는 형상(예를 들면, 원 등)의 패턴이다.
제2 실시예에서는, 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 사람의 머리부분이 검출되므로, 사람과 동적 노이즈(예를 들면, 하물, 짐수레 등)가 겹쳐 있는 상태를 2 이상의 사람이 겹쳐 있는 상태와 구별할 수 있다. 도 15의 예에서는, 검출 영역에서의 사람(B8, B9)의 각 머리부분을 개별로 검출할 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 제3 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 동반입장 검출단의 동작 설명도이다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 제3 실시예의 동반입장 검출단은, 동반입장 경계 시에, 대상 검출단에 의해 검출된 하나 이상의 사람의 이동 궤적을 개별로 추적한다. 2 이상의 사람이 소정의 방향으로 검출 영역에/검출 영역으로부터 이동한 때, 대상 검출단은 동반입장의 발생을 검출하여, 경보 신호를 제어 디바이스(4) 및 경보단(18)에 송신한다. 도 16에 있어서, 도면부호 20은 자동 도어이다.
제3 실시예에서, 소정의 방향은, 도어(20) 측에서의 검출 영역(A1)의 경계선을 횡단하여 검출 영역(A1)으로 이동하는 방향으로 설정된다. 예를 들면, 도 16에 나타낸 바와 같이, 한 사람의 이동 궤적 B11, B12, B13의 이동 궤적 및 다른 사람의 이동궤적 B21, B22의 이동 궤적은, 다 같이 소정의 방향에 대응하므로, 경보 신호가 전송된다. 이 경우에, 각자의 이동 궤적을 B13 및 B22의 시점에서 판단할 수 있고, 이 시점에서 경보 신호가 전송된다. 또, 사람(B1)이 도어를 횡단하고 나서, 사람(B2)이 도어를 횡단할 때까지의 시간에 기초하여, 동반입장 경계용 규정 시간(예를 들면, 2초)이 정해진다. 예를 들면, 이 규정 시간은 자동 도어(20)가 열리고 나서 닫힐 때까지의 시간으로 설정할 수도 있다.
제3 실시예에서는, 2 이상의 사람이 도어(20)측에서의 검출 영역(A1)의 경계선을 횡단하여 검출 영역(A1)으로 이동했을 때, 경보 신호가 전송되므로, 동반입장을 즉시 검출할 수 있다. 또, 복수의 사람을 검출하더라도, 2 이상의 사람이 소정의 방향으로 검출 영역으로 이동하지 않으면, 경보 신호가 전송되지 않으므로, 오보를 방지할 수 있다.
일 대체 실시예에 있어서, 동반입장 검출 디바이스(1)는 도어(20)의 외측에 설치된다. 이 경우, 소정의 방향은 검출 영역으로부터 도어(20)측에서의 검출 영역의 경계선으로 이동하는 방향으로 설정된다.
도 17은 본 발명에 따른 제4 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 거리 화상 센서(10)을 나타낸다. 제4 실시예의 거리 화상 센서(10)은, 광원(11), 광학계(12), 광검출 소자(13), 센서 제어단(14), 및 화상 구성단(15)을 구비하고, 상기 기본 구성 및 각 실시예에서 이용 가능하다.
광원(11)은 광의 강도를 확보하기 위해, 예를 들면 평면에 배열된 적외선 LED 어레이, 반도체 레이저, 및 발산 렌즈(divergent lens) 등으로 구성된다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 센서 제어단(14)으로부터의 변조 신호에 따라 적외광의 강도(K1)를 일정 주기로 주기적으로 변화하도록 변조하여, 강도 변조 적외광을 검출 영역에 조사한다. 하지만, 강도 변조 적외광의 강도 파형은 정현파에 한정되지 않고, 삼각파, 톱니파 등의 형상일 수 있다.
광학계(12)는 수광 광학계이며, 예를 들면 렌즈 및 적외광 투과 필터 등으로 구성된다. 광학계(12)는 검출 영역으로부터의 적외광을 광검출 소자(13)의 수광면[각 감광 유닛(131)]에 집광한다. 예를 들면, 광학계(12)는, 광축이 광검출 소자(13)의 수광면과 직교하도록 배치된다.
광검출 소자(13)는 반도체 장치에 형성되고, 복수의 감광 유닛(131), 복수의 감도 제어 유닛(132), 복수의 전하 집적 유닛(133) 및 전하 픽업 유닛(134)을 포함한다. 각 감광 유닛(131), 각 감도 제어 유닛(132), 및 각 전하 집적 유닛(133)은, 광학계(12)를 통하여 검출 영역에 면하여 배치되는 수광면으로서의 2차원 감광 어레이를 구성한다.
도 19a 및 도 19b에 나타낸 바와 같이, 각 감광 유닛(131)은, 반도체 기판에 불순물이 첨가된 반도체층(13a)에 의해, 예를 들면 100×100의 2차원 감광 어레이의 감광 소자로서 형성된다. 감광 유닛(131)은 대응하는 감도 제어 유닛(132)에 의해 제어되는 감광 감도에서의, 검출 영역으로부터의 적외광 양에 상응하는 양의 전하를 생성한다. 예를 들면, 반도체층(13a)는 n형이며, 생성되는 전하는 전자로부터 얻는다.
광학계(12)의 광축이 수광면과 직교하는 경우, 수광면의 수직 방향(길이 방 향) 및 수평 방향(폭 방향)의 양축과 광축을 직교 좌표계의 3축으로 설정하고, 그 원점을 광학계(12)의 중심에 설정하면, 각 감광 유닛(131)은 방위각 및 앙각에 의해 표현되는 방향으로부터의 광량에 상응하는 양의 전하를 생성한다. 검출 영역에 하나 이상의 물리 대상이 있는 경우, 광원(11)으로부터 방출된 적외광이 물리 대상에서 반사하여 감광 유닛(131)에 의해 수광된다. 따라서, 감광 유닛(131)은, 도 18에 나타낸 바와 같이, 물리 대상과의 사이의 왕복 거리에 대응하는 위상 Ψ만큼 지연된 강도 변조 적외광을 수광하고, 그 강도 K2에 따른 양의 전하를 생성한다. 그 강도 변조 적외광은 아래의 식 1로 표현된다.
Figure 112008031391302-PAT00001
위 식에서 ω는 각 진동수, B는 외광 성분이다.
감도 제어 유닛(132)은, 반도체층(13a)의 표면에 절연막(산화막)(13e)을 통하여 적층되는 복수의 제어 전극(13b)으로 형성된다. 감도 제어 유닛(132)은 센서 제어단(14)의 감도 제어 신호에 따라, 대응하는 감광 유닛(131)의 감도를 제어한다. 도 19a 및 도 19b에서, 제어 전극(13b)의 좌우 방향의 폭 크기는 약 1μm로 설정된다. 제어 전극(13b) 및 절연막(13e)은, 광원(11)의 적외광에 대해 투광성(translucency)을 가지는 재료에 의해 형성된다. 도 19a 및 도 19b에 나타낸 바와 같이, 감도 제어 유닛(132)은 대응하는 감광 유닛(131)에 대해 복수(예를 들면, 5개)의 제어 전극으로 구성된다. 예를 들면, 생성되는 전하를 전자로부터 얻는 경우, 전압(+V, 0V)이 감도 제어 신호로서 각 제어 전극(13b)에 인가된다.
전하 집적 유닛(133)은 대응하는 각 제어 전극(13b)에 인가되는 감도 제어 신호에 응답하여 변화하는 전위 우물(공핍층)(13c)로 구성된다. 전하 집적 유닛(133)은 전위 우물(13c)의 근방의 전자(e)를 포획하여 집적한다. 전하 집적 유닛(133)에 집적되지 않는 전자는 홀(hole)과의 재결합에 의해 소멸한다. 따라서, 전위 우물(13c)의 영역의 크기를 감도 제어 신호에 의해 변경함으로써, 광검출 소자(13)의 감광 감도를 제어할 수 있다. 예를 들면, 도 19a 상태의 감도는 도 19b 상태의 감도보다 높다.
예를 들면 도 20에 나타낸 바와 같이, 전하 픽업 유닛(134)은 프레임 전송 타입(frame transfer type)의 CCD 이미지 센서와 유사한 구조를 가진다. 복수의 감광 유닛(131)으로 구성되는 촬상(image pickup) 영역(L1) 및 촬상 영역(L1)에 인접한 차광된 축적(storage) 영역(L2)에 있어서, 각 수직 방향(길이 방향)에 일체로 연속하는 반도체층(13a)이 수직 방향으로의 전하의 전송 경로로 사용된다. 수직 방향은, 도 19a 및 도 19b의 좌우방향에 대응한다.
전하 픽업 유닛(134)은, 축적 영역(L2), 각 전송 경로, 및 각 전송 경로의 일단으로부터 전하를 받아 전하를 수평 방향으로 전송하는 CCD인 수평 전송부(13d)로 구성된다. 촬상 영역(L1)으로부터 축적 영역(L2)에의 전하의 전송은, 수직 블랭킹(blanking) 기간에 한 번 실행된다. 즉, 전하가 전위 우물(13c)에 집적된 후, 감도 제어 신호의 전압 패턴과 상이한 전압 패턴이 수직 전송 신호로서 각 제어 전극(13b)에 인가되어, 전위 우물(13c)에 집적된 전하가 수직 방향으로 전송된다. 수평 전송부(13d)로부터 화상 구성단(15)에의 전송에 대해서는, 수평 전송 신호가 수평 전송부(13d)에 공급되고, 1 수평 라인에 대한 전하가 1 수평 기간에 전송된다. 일 대체예에서, 수평 전송부는, 도 19a 및 도 19b의 면에 대한 법선 방향으로 전하를 전송한다.
센서 제어단(14)은 동작 타이밍 제어 회로이며, 광원(11), 각 감도 제어 유닛(132), 및 전하 픽업 유닛(134)의 동작 타이밍을 제어한다. 즉, 상기 왕복 거리의 광의 전파 시간이 나노초 레벨의 매우 짧은 시간이기 때문에, 센서 제어단(14)은 특정 변조 주파수(예를 들면, 20MHz)인 변조 신호를 광원(11)에 공급하여, 강도 변조 적외광의 강도의 변화 타이밍을 제어한다.
또한, 센서 제어단(14)은 감도 제어 신호로서 전압(+V, 0V)을 각 제어 전극(13b)에 인가하여, 광검출 소자(13)의 감도를 고감도 또는 저감도로 변경한다.
더욱이, 센서 제어단(14)은 수직 블랭킹 기간에 수직 전송 신호를 각 제어 전극(13b)에 공급하고, 1 수평 기간 동안에 수평 전송 신호를 수평 전송부(13d)에 공급한다.
화상 구성단(15)은, 예를 들면 CPU 및 프로그램 등을 기억하는 스토리지 디바이스 등에 의해 구성되며, 광검출 소자(13)로부터의 신호에 기초하여 거리 화상 및 강도 화상을 구성(생성)한다.
이제, 센서 제어단(14) 및 화상 구성단(15)의 동작 원리를 설명한다. 도 18의 위상(위상 차) Ψ는 광검출 소자(13)의 수광면과, 검출 영역에서의 물리 대상 사이의 왕복 거리에 대응한다. 그러므로, 위상 Ψ을 계산함으로써 물리 대상까지의 거리를 계산할 수 있다. 위상 Ψ는, 상기 식 1에 의해 표현되는 곡선의 시간 적분값(예를 들면, 기간 Tw의 적분값 Q0, Q1, Q2 및 Q3)으로부터 계산할 수 있다. 시간 적분값(수광량) Q0, Q1, Q2 및 Q3은 , 각각 위상 0°,90°, 180°, 및 270°를 시점으로 한다. Q0, Q1, Q2, 및 Q3의 순간값 q0, q1, q2, 및 q3은 각각 다음과 같이 주어진다.
Figure 112008031391302-PAT00002
따라서, 위상 Ψ는 다음의 식 2로 주어지고, 시간 적분값의 경우도, 식 2에 의해 위상 Ψ를 구할 수 있다.
Figure 112008031391302-PAT00003
강도 변조 적외광의 1 주기 동안에, 감광 유닛(131)에서 생성되는 전하량은 적기 때문에, 센서 제어단(14)은 광검출 소자(13)의 감도를 제어하여, 강도 변조 적외광의 복수 주기의 동안에 감광 유닛(131)에서 생성된 전하를 전하 집적 유닛(133)에 집적한다. 강도 변조 적외광의 복수 주기에 있어, 위상 Ψ 및 물리 대 상의 반사율은 거의 변화하지 않는다. 그러므로, 예를 들면,시간 적분값 Q0에 대응하는 전하를 전하 집적 유닛(133)에 집적할 때, Q0에 대응하는 기간 동안에 광검출 소자(13)의 감도를 올리고, 그 이외의 기간 동안에 광검출 소자(13)의 감도를 내린다.
감광 유닛(131)이 수광량에 비례하는 전하를 생성하는 경우에, 전하 집적 유닛(133)이 Q0의 전하를 집적할 때, αQ0 + β(Q 1 + Q2 + Q3) +βQx에 비례하는 전하가 집적되며, 여기서 α는 Q0 내지 Q3에 대응하는 기간의 감도이고, β는 그 이외의 기간의 감도이며, Qx는 Q0, Q1, Q2 및 Q3를 얻을 수 있는 기간 이외의 수광)량이다. 마찬가지로, 전하 집적 유닛(133)이 Q2의 전하를 집적할 때, αQ2 + β(Q 0 + Q1 + Q3) + βQx에 비례하는 전하가 집적된다. Q2 - Q0 = (α- β)(Q2 - Q0) 및 Q1 - Q(3) = (α -β)(Q1 - Q3)에 의해, 식 2로부터 (Q2 - Q0)/(Q1 - Q3)가 불필요한 전하의 혼합의 유무에 관계없이 이론상 같은 값이 된다. 그러므로, 불필요한 전하가 혼합되더라도 구하는 위상 Ψ는 같은 값이 된다.
강도 변조 적외광의 복수 주기에 대응하는 기간 후에, 센서 제어단(14)은 전하 집적 유닛(133)에 집적된 전하를 픽업하기 위해, 수직 블랭킹 기간에 수직 전송 신호를 각 제어 전극(13b)에 공급하고, 1 수평 기간에 수평 전송 신호를 수평 전송부(13d)에 공급한다.
또, Q0 - Q3은 물리 대상의 밝기를 나타내므로, Q0 - Q3의 가산값 또는 평균값은 적외광의 강도 화상(그레이 화상)에서의 강도(농도) 값에 상당한다. 따라서, 화상 구성단(15)은 Q0 - Q3으로부터 거리 화상 및 강도 화상을 생성할 수 있다. 또한, Q0 - Q3로부터 거리 화상 및 강도 화상을 생성함으로써, 같은 위치의 거리값 및 강도값를 얻을 수 있다. 화상 구성단(15)은 식 2에 의해 Q0 - Q3으로부터 거리 값을 계산하고, 각 거리값으로부터 거리 화상을 생성한다. 이 경우에, 각 거리값으로부터 검출 영역의 3차원 정보를 계산하고, 3차원 정보로부터 거리 화상을 생성할 수도 있다. 강도 화상은 Q0 - Q3의 평균값을 강도값으로서 포함하므로, 광원(11)으로부터의 광의 영향을 제거할 수 있다.
도 21은 본 발명에 의한 제5 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 거리 화상 센서의 동작 설명도이다.
제5 실시예의 거리 화상 센서는, 제4 실시예의 거리 화상 센서와의 상위점으로서 2개의 감광 유닛을 1 화소로서 사용하고, 변조 신호의 1 주기 내에서 Q0 - Q3에 대응하는 전하를 2 종류 생성한다.
Q0 - Q3에 대응하는 전하가 하나의 감광 유닛(131)에서 생성되면, 시선 방향의 분해능은 높아지지만 시간차의 문제가 생기므로, Q0 - Q3에 대응하는 전하가 4개의 감광 유닛에서 생성되면, 시간차는 작아지지만, 시선 방향의 분해능은 저하된다.
제5 실시예에서, 도 22a 및 도 22b에 나타낸 바와 같이, 이 문제를 해결하기 위해 2개의 감광 유닛이 1 화소로서 사용된다. 제4 실시예의 도 19a 및 도 19b에서는, 전하가 감광 유닛(131)에서 생성되는 동안에, 양쪽의 2개의 제어 전극은 인접하는 감광 유닛(131)에 전하가 유출하는 것을 방지하기 위한 전위 장벽(potential barrier)을 형성하는 역할을 담당한다. 제5 실시예에서는, 인접하는 감광 유닛(131)의 전위 우물(potential well)들 사이에 임의의 감광 유닛(131)에 의해 장벽이 형성되기 때문에, 각 감광 유닛에 대해 3개의 제어 전극이 설치되고, 하나의 유닛에 대해 6개의 제어 전극(13b-1, 13b-2, 13b―3, 13b-4, 13b-5, 13b-6)이 설치된다.
이제, 제5 실시예의 동작을 설명한다. 도 22a에서, +V(소정의 정전압)의 전압이, 제어 전극(13b-1, 13b-2, 13b-3, 13b-5)에 각각 인가되고, 0V의 전압이 제어 전극(13b-4, 13b-6)에 각각 인가된다. 도 22b에서, +V의 전압이 제어 전극(13b-2, 13b-4, 13b-5, 13b-6)에 각각 인가되고, 0V의 전압이 제어 전극(13b-1, 13b-3)에 각각 인가된다. 이들 전압 패턴은, 변조 신호의 위상이 역위상(180°)으로 바뀔 때마다, 교대로 바뀐다. 또, 다른 기간에 있어서는, +V의 전압이 제어 전극(13b-2, 13b-5)에 각각 인가되고, 0V의 전압이 나머지 각 제어 전극에 인가된다. 이로써, 예를 들면 도 21에 나타낸 바와 같이, 광검출 소자는 도 22a의 전압 패턴으로 Q0에 대응하는 전하를 생성할 수 있고, 도 22b의 전압 패턴으로 Q2에 대응하는 전하를 생성할 수 있다. 또, +V의 전압이 제어 전극(13b-2, 13b-5)에 각각 항상 인가되기 때문에, Q0에 대응하는 전하 및 Q2에 대응하는 전하가 집적되어 유지된다. 마찬가지로, 도 22a 및 도 22b의 전압 패턴을 모두 사용하고, 양 전압 패턴이 인가하는 타이밍을 90°시프트하면, Q1에 대응하는 전하 및 Q3에 대응하는 전하를 생성하여 유지할 수 있다.
Q0 및 Q2에 대응하는 전하를 생성하는 기간과, Q1 및 Q3에 대응하는 전하를 생성하는 기간 사이에서 촬상 영역(L1)으로부터 축적 영역(L2)에 전하가 전송된다. 즉, Q0에 대응하는 전하가 제어 전극(13b-1, 13b-2, 13b-3)에 대응하는 전위 우물(13c)에 축적되고, 또한 Q2에 대응하는 전하가 제어 전극(13b-4, 13b-5, 13b-6)에 대응하는 전위 우물(13c)에 축적되면, Q0 및 Q2에 대응하는 전하가 픽업된다. 그러고나서, Q1에 대응하는 전하가 제어 전극(13b-1, 13b-2, 13b-3)에 대응하는 전위 우물(13c)에 축적되고, 또한 Q3에 대응하는 전하가 제어 전극(13b-4, 13b-5, 13b-6)에 대응하는 전위 우물(13c)에 축적되면, Q1 및 Q3에 대응하는 전하가 픽업된다. 이와 같은 동작을 반복함으로써, Q0-Q3에 대응하는 전하를 2회의 판독 동작으로 픽업할 수 있고, 픽업한 전하를 사용하여 위상 Ψ를 구할 수 있다. 예를 들면, 초당 30 프레임의 화상이 필요할 때, Q0 및 Q2에 대응하는 전하를 생성하는 기간과, Q1 및 Q3에 대응하는 전하를 생성하는 기간의 합계 기간은, 60분의 1초보다 짧은 기간이 된다.
일 대체 실시예에서는, 도 23a에 나타낸 바와 같이, +V의 전압이 제어 전극(13b-1, 13b-2, 13b-3)에 각각 인가되고, +V와 0V 사이의 전압이 제어 전극(13b -5)에 인가되며, 0V의 전압이 제어 전극(13b-4, 13b-6)에 각각 인가된다. 한편, 도 23b에 나타낸 바와 같이, +V와 0V의 사이의 전압이, 제어 전극(13b-2)에 인가되고, +V의 전압이 제어 전극(13b-4, 13b-5, 13b-6)에 각각 인가되며, 0V의 전압이 제어 전극(13b-1, 13b-3)에 각각 인가된다. 따라서, 주로 전하를 생성하는 전위 우물은 주로 전하를 유지하는 전위 우물보다 깊게 만들어지므로, 0V의 전압을 인가하는 각 제어 전극에 대응하는 영역에서 생성된 전하가, 더 깊은 전위 우물에 흘러들기 쉽다. 그러므로, 전하를 유지하는 전위 우물에 흘러드는 잡음 성분을 저감시 킬 수 있다.
본 발명을 일정한 바람직한 실시예에 대하여 기술하였지만, 본 발명의 본래의 사상 및 범위를 일탈하지 않고, 당업자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
예를 들면, 제4 및 제5 실시예에서, 프레임 전송 타입의 CCD 이미지 센서와 유사한 구성에 대신하여, 인터라인 전송(interline transfer, IT) 타입 또는 프레임 인터라인 전송(frame interline transfer, FIT) 타입과 유사한 구성을 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 제1 기본 구성, 즉 동반입장 검출 디바이스를 구비한 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 관리 시스템에 의해 관리될 방의 도어 근방을 나타낸 도면이다.
도 3은 동반입장 검출 디바이스의 거리 화상 센서로부터 얻어지는 거리 화상 또는 전경 거리 화상의 각 화상 요소의 3차원에의 전개도이다.
도 4a는 검출 영역의 상태의 예를 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 4a의 거리 화상을 나타낸 도면이다.
도 4c는 도 4b의 거리 화상으로부터 생성되는 전경 거리 화상을 나타낸 도면이다.
도 5은 전경 거리 화상으로부터 생성되는 직교 좌표 변환 화상 및 평행 투영 화상을 나타낸 도면이다.
도 6은 평행 투영 화상으로부터 추출되는 각 부 위를 나타낸 도면이다.
도 7a는 도 6의 추출된 부위의 예를 나타낸 도면이다.
도 7b는 도 6의 추출된 부위의 예를 나타낸 도면이다.
도 8a는 도 6의 추출된 부위의 예를 나타낸 도면이다.
도 8b는 미리 기록된 패턴의 예를 나타낸 도면이다.
도 8c는 미리 기록된 패턴의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 3차원의 직교 좌표 변환 화상 또는 3차원의 세계 좌표 변환 화상으로 부터 얻어지는 각 수평 단면 화상을 나타낸 도면이다.
도 10a은 머리부분의 단면 및 두발을 기초로 검출된 머리부분의 위치를 나타낸 도면이다.
도 10b는 머리부분의 단면 및 두발을 기초로 검출된 머리부분의 위치를 나타낸 도면이다.
도 11은 대상 검출단 및 동반입장 검출단을 구성하는 CPU에 의해 실행되는 흐름도이다.
도 12는 상기 CPU에 의해 실행되는 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 관한 제2 기본 구성의 동반 입장 검출 디바이스에서의 대상 검출단에 의해 실행되는 클러스터링 처리를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 제1 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 대상 검출단의 동작 설명도이다.
도 15는 본 발명에 따른 제2 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 대상 검출단의 동작 설명도이다.
도 16은 본 발명에 따른 제3 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 동반입장 검출단의 동작 설명도이다.
도 17은 본 발명에 따른 제4 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 거리 화상 센서의 구성도이다.
도 18은 도 17의 거리 화상 센서의 동작 설명도이다.
도 19a는 도 17의 거리 화상 센서에서의 하나의 감광부에 대응하는 영역을 나타낸 도면이다.
도 19b는 도 17의 거리 화상 센서에서의 하나의 감광부에 대응하는 영역을 나타낸 도면이다.
도 20은 도 17의 거리 화상 센서에서의 전하 픽업 유닛의 설명도이다.
도 21은 본 발명에 의한 제5 실시예의 동반입장 검출 디바이스에서의 거리 화상 센서의 동작 설명도이다.
도 22a는 도 21의 거리 화상 센서의 동작 설명도이다.
도 22b는 도 21의 거리 화상 센서의 동작 설명도이다.
도 23a는 도 21의 거리 화상 센서의 대체 실시예를 나타낸 도면이다.
도 23b는 도 21의 거리 화상 센서의 대체 실시예를 나타낸 도면이다.

Claims (4)

  1. 검출 영역에 면하여 배치되고, 복수의 화상 요소로 구성되는 거리 화상(range image)을 생성하는 거리 화상 센서로서, 상기 거리 화상의 각각의 화상 요소는 하나 이상의 물리 대상이 상기 검출 영역에 있을 때, 상기 하나 이상의 물리 대상까지의 거리 값을 포함하는, 상기 거리 화상 센서; 및
    상기 거리 화상 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 상기 하나 이상의 물리 대상(physical object)을 각각 분리시켜서 검출하는 대상 검출단(object detection stage)
    을 포함하고,
    상기 거리 화상 센서는, 하방의 상기 검출 영역에 대해 하향으로 면하여 배치되고,
    상기 대상 검출단은, 상기 거리 화상의 각각의 화상 요소로부터 특정 화상 요소를 추출함으로써 전경 거리 화상을 생성하고, 상기 전경 거리 화상에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상으로서의 하나 이상의 사람을 각각 분리시켜서 검출하며,
    상기 특정 화상 요소는, 상기 거리 화상의 화상 요소의 거리 값이 소정의 거리 한계치보다 작을 때 추출되는, 개체 검출기.
  2. 검출 영역에 면하여 배치되고, 복수의 화상 요소로 구성되는 거리 화 상(range image)을 생성하는 거리 화상 센서로서, 상기 거리 화상의 각각의 화상 요소는 하나 이상의 물리 대상이 상기 검출 영역에 있을 때, 상기 하나 이상의 물리 대상까지의 거리 값을 포함하는, 상기 거리 화상 센서; 및
    상기 거리 화상 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 상기 하나 이상의 물리 대상(physical object)을 각각 분리시켜서 검출하는 대상 검출단(object detection stage)
    을 포함하고,
    상기 거리 화상 센서는, 하방의 상기 검출 영역에 대해 하향으로 면하여 배치되고,
    상기 대상 검출단은, 상기 거리 화상의 각각의 거리값으로부터 분포 화상(distribution image)을 생성하고, 상기 분포 화상에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 하나 이상의 물리 대상을 각각 분리시켜서 검출하며,
    상기 분포 화상은, 하나 이상의 물리 대상이 상기 검출 영역에 있을 때, 하나 이상의 분포 영역을 포함하고,
    상기 분포 영역은, 상기 거리 화상에서의 소정의 거리 한계치보다 작은 거리 값을 가지는 각각의 화상 요소로부터 형성되며,
    상기 소정의 거리 한계치는, 상기 거리 화상의 각 거리값의 최소값에 소정의 거리 값을 가산하여 얻어지는, 개체 검출기.
  3. 동반 입장 검출 디바이스로서,
    개체 검출기; 및
    동반 입장 검출단(tailgate detection stage)
    을 포함하고,
    상기 개체 검출기는,
    검출 영역에 면하여 배치되고, 복수의 화상 요소로 구성되는 거리 화상(range image)을 생성하는 거리 화상 센서로서, 상기 거리 화상의 각각의 화상 요소는 하나 이상의 물리 대상이 상기 검출 영역에 있을 때, 상기 하나 이상의 물리 대상까지의 거리 값을 포함하는, 상기 거리 화상 센서; 및
    상기 거리 화상 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 상기 하나 이상의 물리 대상(physical object)을 각각 분리시켜서 검출하는 대상 검출단(object detection stage)을 포함하고,
    상기 거리 화상 센서는, 하방의 상기 검출 영역에 대해 하향으로 면하여 배치되고,
    상기 대상 검출단은, 상기 거리 화상으로부터 얻어진 특정 또는 복수의 고도에 해당하는 부분의 데이터에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상을 각각 분리시켜서 검출하고,
    상기 거리 화상 센서는, 상기 거리 화상을 연속적으로 생성하며,
    상기 동반입장 검출단은,
    동반입장 경계 시에, 상기 대상 검출단에 의해 검출된 하나 이상의 사람의 이동 궤적을 개별로 추적하고,
    2 이상의 사람이 소정의 방향으로 상기 검출 영역에/상기 검출 영역으로부터 이동한 때에, 동반입장의 발생을 검출하여 경보 신호를 전송하는, 동반입장 검출 디바이스.
  4. 동반 입장 검출 디바이스로서,
    개체 검출기; 및
    동반 입장 검출단(tailgate detection stage)
    을 포함하고,
    상기 개체 검출기는,
    검출 영역에 면하여 배치되고, 복수의 화상 요소로 구성되는 거리 화상(range image)을 생성하는 거리 화상 센서로서, 상기 거리 화상의 각각의 화상 요소는 하나 이상의 물리 대상이 상기 검출 영역에 있을 때, 상기 하나 이상의 물리 대상까지의 거리 값을 포함하는, 상기 거리 화상 센서; 및
    상기 거리 화상 센서에 의해 생성된 거리 화상에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 상기 하나 이상의 물리 대상(physical object)을 각각 분리시켜서 검출하는 대상 검출단(object detection stage)을 포함하고,
    상기 거리 화상 센서는, 하방의 상기 검출 영역에 대해 하향으로 면하여 배치되고,
    상기 대상 검출단은, 상기 거리 화상으로부터 얻어진 특정 또는 복수의 고도에 해당하는 부분의 데이터에 기초하여, 상기 검출 영역에서의 검출되어야 할 하나 이상의 물리 대상을 각각 분리시켜서 검출하고,
    상기 거리 화상 센서는, 상기 거리 화상을 연속적으로 생성하며,
    상기 동반 입장 검출단은,
    상기 대상 검출단에 의해 검출된 하나 이상의 사람의 출입과, 상기 출입의 각 방향을 감시하고,
    동반입장 경계용으로 설정된 규정 시간 내에, 2 이상의 사람이 소정의 방향으로 상기 검출 영역에/상기 검출 영역으로부터 이동한 때에, 동반입장의 발생을 검출하여 경보 신호를 전송하는,동반입장 검출 디바이스.
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