KR20080054366A - 연기 검출 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
연기 검출 방법 및 장치가 제공된다. 연기 검출 방법 및 장치는 복수의 이미지를 캡쳐하고, 복수의 이미지 중 하나가 움직이는 오브젝트(object)를 가진 것으로 식별되는 경우 상기 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하고, 상기 분석가능 이미지의 색차(chrominance) 변화를 분석하고, 상기 분석가능 이미지의 에지 블러(edge blur)와 플리커링 주파수(flickering frequency) 중 적어도 하나를 분석하고, 상기 분석 단계들로부터의 분석 결과들 중 적어도 하나를 대응하는 소정의(predeterminded) 특징과 비교하고, 상기 분석 결과들 중 적어도 하나가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 경우 상기 움직이는 오브젝트가 연기인 것으로 판단한다.
연기, 검출, 오브젝트, 이미지, 에지 블러, 플리커링 주파수, 배경
Description
본 발명은 연기 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이미지 분석 방법을 이용한 연기 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
대부분의 화재에서는, 보통 초기에는 연기가 발생하고, 이어서 화염이 발생한다. 일부 화재의 경우에도, 어떤 물질들이 타면 연기만이 발생한다. 그러므로, 연기 검출은 화재 방지 및 화재 구출에 매우 중요한 사항이다. 연기 검출 시스템을 사용하면, 화재 초기에 경보를 보내 초기 소방 작업을 할 수 있어 희생을 줄일 수 있다.
광전 연기 검출기 및 공기 샘플링 연기 검출기와 같은 종래의 연기 검출 장치는 연기 입자들의 증가에 따른 물리적 특성을 화재 검출 근거로서 이용한다. 광전 연기 검출기는 광(light)을 방출한다. 공기 중에 연기 입자들이 존재하면, 상기 광이 산란되어 밝기가 변한다. 광전 연기 검출기는 발광에 의해 밝기의 변화를 검출하여 화재가 있는지를 판단하기 때문에, 검출 범위가 제한된다. 그러므로, 광전 연기 검출기를 사용하여 넓은 영역에서 연기를 검출하기에는 효과적이지 않을 수 있다. 공기 샘플링 연기 검출기는 검출 영역에서 공기 샘플을 수집하고 수집된 공 기의 요소들을 분석하여 화재가 있는 지를 판단한다. 공기 샘플을 수집하기 위해, 공기 샘플링 연기 검출기는 검출을 용이하게 하기 위한 덕트 시스템(duct system)을 갖추고 있어야 한다. 또한, 공기 샘플링 연기 검출기의 센서들은 매우 고가이다.
따라서, 종래의 연기 검출 장치들은 다음과 같은 단점들을 가지고 있다: 1) 공장, 스타디움 및 쇼핑몰과 같은 높고 넓은 면적의 건물에서는 연기를 검출하기가 어려워 초기 구출 시간을 놓치게 된다. 2) 정확도가 너무 낮아, 가짜 경보가 너무 많이 발생한다. 3) 많은 수의 센서들, 덕트들(ducts) 및 제어 시스템들을 설치하여야 하므로 비용이 상승한다.
그러므로, 연기 검출 장치의 정확도를 향상시키고 비용을 절감하기 위해, 최근에, 건물에 있는 원래 감시 시스템을 사용하여 그 특징이 화재 연기를 충족하는 오브젝트가 있는지를 식별하는 비주얼 연기 검출 장치가 개발되었다. 일단 연기 검출 장치가 오브젝트를 화재 연기로 판단하면, 경보가 발생할 것이다. 미국 특허 제6,184,792호에는 시변 픽셀 세기(temporally vatying pixel intensities)에 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행함으로써 비디오 이미지의 휘도(brightness) 변화를 분석하는 감시 영역 내의 조기 화재 검출 방법 및 장치가 개시되어 있고, 미국 특허 제6,596,485호에는 필터-분석 기술에 의해 주파수 변화를 분석하는 화재 검출 알고리즘이 개시되어 있다. 그러나, 이들 특허에는 검출 방법의 정확도가 언급되어 있지 않고, 다른 분석 기술, 예컨대 색차(chrominance) 변화 분석도 적용되어 있지 않다.
종래 기술에서의 단점을 해결하기 위해, 새로운 연기 검출 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명은 위에서 설명된 문제들을 해결할 뿐만 아니라, 연기 검출 정확도가 보다 높다. 따라서, 본 발명은 산업상 이용가능성이 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 연기 검출 방법이 제공된다. 상기 연기 검출 방법은 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계; 상기 복수의 이미지 중 하나가 움직이는 오브젝트(object)를 가진 것으로 식별되는 경우 상기 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하는 단계; 상기 분석가능 이미지의 색차(chrominance) 변화를 분석하는 단계; 상기 분석가능 이미지의 에지 블러(edge blur)와 플리커링 주파수(flickering frequency) 중 적어도 하나를 분석하는 단계; 상기 분석 단계들로부터의 분석 결과들 중 적어도 하나를 대응하는 소정의(predeterminded) 특징과 비교하는 단계; 및 상기 분석 결과들 중 적어도 하나가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 경우 상기 움직이는 오브젝트는 연기인 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 연기 검출 장치가 제공된다. 상기 연기 검출 장치는 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치; 상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 복수의 이미지 중 하나가 움직이는 오브젝트를 가진 것으로 식별되는 경우 상기 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하고, 상기 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하고, 상기 분석가능 이미지의 에지 블러와 플리커링 주파수 중 적어도 하나를 분석하는 분석 장치; 및 상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과들 중 적어도 하나를 대응하는 소정의 특징과 비교하고, 상기 분석 결과들 중 적어도 하나가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 경우 상기 움직이는 오브젝트는 연기인 것으로 판단하는 판단 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 연기 검출 방법이 제공된다. 상기 연기 검출 방법은 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계; 상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 S, U, V, 및 I 값 중 적어도 하나의 값의 변화를 분석하는 단계; 및 상기 분석 단계로부터의 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 연기 검출 장치가 제공된다. 상기 연기 검출 장치는 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치; 상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 S, U, V, 및 I 값 중 적어도 하나의 값의 변화를 분석하는 분석 장치; 및 상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 판단 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 연기 검출 방법이 제공된다. 상기 연기 검출 방법은 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계; 상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 복수의 픽셀 중에서 에지 픽셀(들)을 검출함과 아울러 상기 에지 픽셀(들) 각각의 세기값(strength value) 변화를 분석함으로써 상기 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하는 단계; 및 상기 분석 단계로부터의 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 연기 검출 장치가 제공된다. 상기 연기 검출 장치는 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치; 상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 복수의 픽셀 중에서 에지 픽셀(들)을 검출하고, 상기 에지 픽셀(들) 각각의 세기값(strength value) 변화를 분석하는 분석 장치; 및 상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 판단 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 연기 검출 방법이 제공된다. 상기 연기 검출 방법은 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계; 상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 단계; 및 상기 분석 단계로부터의 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 연기 검출 장치가 제공된다. 연기 검출 장치는 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치; 상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 분석 장치; 및 상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 판단 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 이용 가능 범위는 후술되는 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 본 발명의 취지 및 범위 내에서 당업자에게는 각종 변화 및 변형이 상세한 설명으로부터 명백할 것이므로, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정 예는 단지 예로서 제공되는 것임을 이해해야 한다.
본 발명은 후술되는 상세한 설명 및 단지 예시로서 제공되고 따라서 본 발명을 한정하는 것이 아닌 첨부 도면으로부터 보다 완전하게 이해될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 연기 검출 방법 및 장치는 초기 단계에서 화재를 검출 및 경보하기 위해 이미지에 화재 연기가 존재하는지를 정확하게 판단할 수 있다. 그러므로, 초기 단계에서 화재를 진압할 수 있고 재앙 및 희생이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 연기 검출 장치는 기존의 네트워크 시스템 및 감시 장치에 설치될 수 있고, 이에 따라 고가의 구성 또는 시설을 추가하지 않고도 보다 양호한 연기 검출 효과를 얻을 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하며, 첨부 도면에서는 동일 또는 유사한 요소를 나타내기 위해 여러 도면에 걸쳐서 동일한 참조 부호를 사용할 것이다. 참조 부호를 따라 도면을 보아야 함에 주의해야 한다.
가짜 경보를 야기하고 구출 작업을 지연시키는 종래의 화재 연기 검출 장치의 단점을 극복하기 위해, 본 발명은 새로운 연기 검출 방법 및 장치를 제공한다. 예시되는 연기 검출 방법 및 장치에서는, 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지의 특성을 분석하는데 여러 가지 분석 방법 및 장치가 선택적으로 사용되고, 각각의 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과들이 대응하는 소정의 특징과 비교된다. 상기 소정의 특징은 샘플 연기를 가지는 적어도 하나의 소정 이미지로부터 수집되어 데이터베이스에 저장되는 색차 변화(chrominance variation), 에지 블러(edge blur), 플리커링 주파수(flickering frequency) 및 액션 패턴(action pattern)을 포함한다. 비교 결과가 포지티브이고 움직이는 오브젝트가 연기로 판단되면, 분석가능 이미지의 특징은 장래의 사용을 위해 데이터베이스에 수집될 수 있다. 각각의 소정 특징의 임계값들은 화재 연기를 가지는 서로 다른 이미지들로부터의 수많은 실험 및 통계 계산 데이터이다. 그러므로, 이러한 분석 및 비교 과정들(processes)은 화재 연기를 가진 이미지를 보다 정확하게 식별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연기 검출 방법의 플로 차트를 도시한다. 먼저, 복수의 이미지가 감시 영역 내의 카메라에 의해 캡쳐된다(단계 10). 다음에, 움직이는 오브젝트를 가진 복수의 이미지 중 적어도 하나가 식별되는지 여부를 판단하고, 움직이는 오브젝트를 가진 이미지는 분석가능 이미지로 결정된다(단계 11). 단계 11은 복수의 이미지 중 하나를 배경 이미지로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 분석가능 이미지가 단계 11에서 결정된 후, 상기 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하고(단계 12), 상기 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하고(단계 13), 상기 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하고(단계 14), 상기 움직이는 오브젝트의 액션 패턴을 검출한다(단계 15). 도 1은 단계 12 내지 단계 15가 연속적으로 실행되는 것으로 도시하고 있으나, 위에서 언급한 단계들은 또한 특정 순서 없이 선택적으로 실행될 수 있음을 주의해야 한다. 예컨대, 단계 12 내지 단계 15 중 일부는 선택적으로 수행되거나 건너뛸 수 있다. 단계 12 내지 단계 15 중 적어도 한 단계로부터 분석 결과를 얻은 후, 상기 분석 결과를 데이터베이스 내의 소정의 특징과 비교한다(단계 16). 분석 결과들 중 적어도 하나가 소정의 특징에 합치되면, 상기 움직이는 오브젝트는 연기인 것으로 판단한다(단계 17). 상기 움직이는 오브젝트가 연기로 판단되면, 경보가 활성화되고(단계 18) 및/또는 상기 분석 결과가 데이터베이스에 저장된다(단계 19).
위에서 언급한 실시예에서, 소정의 특징은 샘플 연기를 가지는 적어도 하나의 소정 이미지로부터 수집되며, 상기 소정의 특징은 색차 변화, 에지 블러, 플리커링 주파수, 액션 패턴 등을 포함하고, 상기 소정의 특징은 데이터베이스에 저장 된다. 또한, 연기 검출 방법은 단계 11에서 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하기 전에 배경 이미지 내의 하나의 위치를 비분석 위치(no-analyzing location)로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 비분석 위치는 연못과 같이 화재가 일어날 것 같지 않은 감시 영역 내의 위치일 수 있다.
예시된 연기 검출 방법에서, 움직이는 오브젝트는 상기 분석가능 이미지 내에서 한 그룹의 픽셀에 의해 디스플레이되고, 상기 배경 이미지는 동일 그룹의 픽셀에 의해 디스플레이되는 일부를 가지고 있으며, 상기 분석가능 이미지는 단계 12 및 단계 13에서 분석 결과를 얻기 위해 배경 이미지 내의 동일 그룹의 픽셀과 비교될 수 있다. 단계 12는 상기 분석가능 이미지 내에서 픽셀 그룹 내의 각 픽셀의 S값을 검출하는 단계를 포함하고, 단계 12의 분석 결과는 각 픽셀의 S 값이 0.2보다 작으면 단계 16에서 소정의 특징과 합치되는 것으로 결정될 것이다.
또한, 단계 12는 상기 분석가능 이미지 내의 상기 한 그룹의 픽셀 내의 각각의 픽셀이 그레이-레벨(gray-level) 픽셀인지를 검출하고, 상기 배경 이미지 내의 동일 그룹의 픽셀과 비교해 상기 분석가능 이미지 내의 상기 한 그룹의 픽셀 내의 각각의 픽셀들의 S, Y, U 및 V 값들의 변화를 검출하는 단계를 더 포함한다. 분석가능 이미지 내의 픽셀이 그레이-레벨 픽셀일 때, 상기 분석가능 이미지 내의 상기 픽셀의 S 값이 배경 이미지 내의 동일 픽셀의 S 값보다 작고(즉, S 값의 변화가 네거티브이고), 상기 분석가능 이미지 내의 상기 픽셀의 Y 값이 배경 이미지 내의 동일 픽셀의 Y 값보다 크면(즉, Y 값의 변화가 포지티브이면), 단계 12의 분석 결과는 단계 16에서 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단될 것이다. 한편, 분석가능 이 미지 내의 픽셀이 그레이-레벨 픽셀이 아닐 때(즉, 픽셀이 컬러 픽셀일 때), 분석가능 이미지 내의 상기 픽셀의 U 값 및 V 값의 각각의 절대값이 배경 이미지 내의 동일 픽셀의 U 값 및 V 값의 각각의 절대값보다 작고(즉, U 값 및 V 값의 변화가 네거티브이고), 분석가능 이미지 내의 상기 픽셀의 Y 값이 배경 이미지 내의 동일 픽셀의 Y 값보다 크면(즉, Y 값의 변화가 포지티브이면), 단계 12의 분석 결과도 단계 16에서 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단될 것이다.
또한, 단계 12는 배경 이미지와 분석가능 이미지 간에 픽셀 그룹의 각각의 I 값들의 차를 계산하는 단계, 및 제1 소정값보다 작은 차를 가진 제1 개수를 정의하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 개수와 상기 픽셀 그룹 내의 픽셀들의 총 개수의 비(ratio)가 제2 소정값보다 크면 단계 12의 분석 결과는 단계 16에서 미리 결정된 특징과 합치되는 것으로 판단될 것이다. 바람직하게, 제1 소정값은 100이고, 제2 소정값은 0.7이다.
단계 12에서, S, Y, U, V, 및 I 값은 분석가능 이미지와 배경 이미지 내에서 픽셀 그룹 내의 각 픽셀에 대해 컬러 모델 RGB와 HSI와 YUV 중 적어도 하나를 검출하여 얻는다. 일반적으로, RGB 값이 먼저 검출된 다음에, HSI 값과 YUV 값으로 변환된다.
예시된 연기 검출 방법에서, 단계 13은 픽셀 그룹 내의 에지 픽셀의 수를 검출하는 단계, 및 프리위트(Prewitt), 소벨(Sobel), 및 라플라스 연산자(Laplacian operators)와 같은 에지 검출 연산자를 통해 분석가능 이미지 내의 각 에지 픽셀의 제1 세기값과 배경 이미지 내의 각 대응 픽셀의 제2 세기값을 계산하는 단계를 포 함한다. 이어서, 특정한 에지 픽셀에 대한 제1 세기값과 제2 세기값의 비가 소정의 값(바람직하게는, 0.2 내지 0.75의 범위 내의 값)보다 작으면, 제1 개수의 에지 픽셀들 중 상기 특정한 에지 픽셀은 에지 블러 픽셀로 정의된다. 그러므로, 에지 픽셀들 중에서 에지 블러 픽셀들의 개수가 검출된다. 에지 블러 픽셀들의 개수와 에지 픽셀들의 개수의 비가 소정의 범위 내에 있으면, 단계 13의 분석 결과는 단계 16에서 미리 결정된 특징과 합치되는 것으로 결정될 것이다. 바람직하게는, 상기 소정의 범위는 0.1 내지 0.9이다.
예시된 연기 검출 방법에서, 단계 14는 시간 웨이블릿(wavelet) 계산, 바람직하게는, 1차원 시간 웨이블릿 계산을 이용함으로써 소정의 시간동안 변화하는 분석가능 이미지의 휘도를 분석하는 것이다. 분석가능 이미지의 플리커링 주파수가 0.5 내지 5 Hz의 범위 내이면, 단계 14의 분석 결과는 단계 16에서 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단될 것이다.
예시된 연기 검출 방법에서, 단계 15는 움직이는 오브젝트의 중심을 검출하는 단계, 및 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 검출하는 단계를 포함하며, 상기 오브젝트의 중심이 상기 소정의 시간 내에 위쪽과 아래쪽 중 어느 한 쪽으로 이동하고 있고 움직이는 오브젝트가 상기 소정의 시간 내에 팽창하는 경우, 단계 15의 분석 결과는 단계 16에서 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단될 것이다.
구체적으로, 상기 오브젝트의 중심이 상기 소정의 시간 내에 위쪽으로 연속 이동하고, 상기 움직이는 오브젝트의 영역이 상기 소정의 시간 내에 팽창하는 경우 에는, 화재는 깃털 타입(plume-type) 화재인 것으로 판단된다. 반면에, 상기 움직이는 오브젝트의 중심이 상기 소정의 시간 내에 특정 위치(예컨대, 천장)에서 아래쪽으로 연속 이동하고, 상기 움직이는 오브젝트의 영역이 상기 소정의 시간 내에 팽창하는 경우에는, 화재는 축적 타입(accumulative-type) 화재인 것으로 판단된다.
일 실시예에서, 단계 14 및 단계 15는 단계 12 및 단계 13의 분석 결과들이 단계 16에 의해 미리 결정된 특징과 합치되는 것으로 이미 결정되었을 때 실행되고, 단계 17은 단계 12 내지 단계 15로부터 얻은 분석 결과들이 모두 단계 16에 의해 미리 결정된 특징과 합치되는 것으로 결정되었을 때 실행된다. 그러나, 연기 검출 방법의 효율을 증가시키고 복잡성을 감소시키기 위해, 단계 12 내지 단계 15는 특정 순서 없이 불규칙적으로 그리고 선택적으로 실행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연기 검출 장치를 도시한다. 연기 검출 장치는 이미지 캡쳐 장치(21), 분석 장치(22), 비교 장치(23), 판단 장치(24), 데이터베이스(25) 및 경보 장치(26)를 포함한다. 상기 이미지 캡쳐 장치(21)는 복수의 이미지를 포함하는 비디오 세그먼트를 캡쳐하는 웹 카메라, 케이블 카메라 등일 수 있고, 여기서 복수의 이미지 중 적어도 하나는 배경 이미지이다. 상기 분석 장치(22)는 복수의 이미지 중 적어도 하나가 움직이는 오브젝트를 갖고 있는지를 식별하고, 상기 움직이는 오브젝트를 가진 이미지를 분석가능 이미지로 판단하고, 분석가능 이미지의 색차 변화, 에지 블러, 및 플리커링 주파수를 분석하고, 움직이는 오브젝트의 액션 패턴을 검출하기 위해 컴퓨터(20) 내에 위치될 수 있다. 상기 비 교 장치(23)는 상기 분석 장치(22)에 연결되어, 상기 분석 장치(22)로부터 얻은 분석 결과를 상기 데이터베이스(25) 내의 소정의 특징과 비교하고, 상기 판단 장치(24)는 상기 비교 장치(23)에 연결되어, 상기 분석 결과들 중 적어도 하나가 소정의 특징과 합치되면 상기 움직이는 오브젝트를 연기로 판단한다.
상기 데이터베이스(25)는 샘플 연기를 가진 적어도 하나의 소정의 이미지로부터 수집된 색차 변화, 에지 블러, 플리커링 주파수 및 액션 패턴을 포함하는 미리 결정된 특징을 저장한다. 컴퓨터(20)에 연결된 경보 장치(26)는, 움직이는 오브젝트가 판단 장치(24)에 의해 연기로 판단될 때 경보를 활성화하기 위한 것이다. 서로 다른 상황에서 판단 장치(24)의 정확도를 향상시키기 위해, 사용자는 경보 장치(26)가 활성화되기 전에 분석 장치(22)로부터 얻어진 분석 결과들 중 어느 것이 미리 결정된 특징과 합치해야 하는 것으로 선택적으로 설정할 수 있다.
움직이는 오브젝트의 색차 변화, 에지 블러, 플리커링 주파수, 및 액션 패턴을 분석하는 상세한 분석 방법이 연기 검출 방법의 위에서 언급한 실시예에서 설명되고 도 1에 예시되었다. 예시된 실시예에 개시된 기술적 특징들 이외에, 이미지의 색차 변화 및 에지 블러를 또한 2차원 공간 웨이블릿 계산을 이용하여 분석할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연기 검출 장치를 도시한다. 연기 검출 장치는 디지털 비디오 레코더(30), 이미지 캡쳐 장치(31), 및 경보 장치(36)를 포함한다. 디지털 비디오 레코더(30)는 디지털 신호 처리 칩(37)을 포함하고, 상기 디지털 신호 처리 칩(37)은 색차 분석 장치(32), 플리커링 주파수 분석 장치(33), 액션 분석 장치(34), 및 판단 장치(35)를 포함한다.
이미지 캡쳐 장치(31)는 복수의 이미지를 포함하는 비디오 세그먼트를 캡쳐하며, 여기서 복수의 이미지 중 하나는 배경 이미지이고, 복수의 이미지 중 다른 하나는 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지이다. 복수의 이미지는 전송되어 디지털 비디오 레코더(30)에 기록된다. 색차 분석 장치(32)는 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하고, 플리커링 주파수 분석 장치(33)는 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하고, 액션 분석 장치(34)는 움직이는 오브젝트의 중심을 검출하고, 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하고 있는지를 검출한다. 판단 장치(35)는 색차 분석 장치(32), 플리커링 주파수 분석 장치(33), 및 액션 분석 장치(34) 중 적어도 하나로부터 얻어진 분석 결과를 소정의 특징과 비교하고, 분석 결과들 중 적어도 하나가 소정의 특징과 합치되면, 상기 움직이는 오브젝트를 연기로 판단한다. 일 실시예에서, 판단 장치(35)는 분석 결과들 모두가 미리 결정된 특징과 합치될 때에는 움직이는 오브젝트를 연기로 판단하도록 설정될 수 있다.
움직이는 오브젝트가 판단 장치(35)에 의해 연기로 판단되는 경우, 디지털 신호 처리 칩(37)에 연결된 경보 장치(36)는 경보 신호를 화재 감시 센터의 중앙 제어 컴퓨터, 연기 신호 수신기 또는 휴대 전화기로 보낼 것이다.
또한, 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하는 에지 블러 분석 장치가 색차 분석 장치(32), 플리커링 주파수 분석 장치(33) 및 액션 분석 장치(34) 중 적어도 하나를 대체하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 플리커링 주파수 분석 장치(33)는 에지 블러 분석 장치로 대체될 수 있다. 물론, 디지털 비디오 레코더(30)는 또한 색차 분석 장치(32), 플리커링 주파수 분석 장치(33) 및 액션 분석 장치(34) 이외에 에지 블러 분석 장치를 더 포함할 수 있다.
색차 분석 장치(32), 플리커링 주파수 분석 장치(33), 액션 분석 장치(34) 및 에지 블러 분석 장치의 분석 방법의 기술적 특징은 도 1에 예시된 실시예에 따라 연기 검출 방법의 위에서 언급한 실시예에서 설명되었다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연기 검출 장치를 도시한다. 이 연기 검출 장치는 이미지 캡쳐 장치(41) 및 경보 장치(46)를 포함한다. 이미지 캡쳐 장치(41)는 디지털 신호 처리기(47)를 포함하고, 상기 디지털 신호 처리기(47)는 분석 장치(40) 및 판단 장치(45)를 포함한다. 분석 장치(40)는 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하는 색차 분석 장치(42), 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하는 에지 블러 분석 장치(43), 및 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하는 플리커링 주파수 분석 장치(44)를 포함한다. 판단 장치(45)는 분석 장치(40)에 연결되어, 분석 장치(40)로부터 얻어진 분석 결과를 소정의 특징과 비교함으로써 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단한다.
일 실시예에서, 상기 분석 장치(40)는 상기 판단 장치(45)의 정확도를 향상시키기 위해 움직이는 오브젝트의 중심을 검출하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 검출하는 액션 분석 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 움직이는 오브젝트가 판단 장치(45)에 의해 연기로 판단되는 경우, 디지털 신호 처리기(47)에 연결된 경보 장치(46)가 활성화될 것이다.
예시된 연기 검출 장치의 데이터베이스는 많은 연기 특징 데이터를 저장하 고, 이 데이터는 많은 화재 다큐멘터리 필름 또는 다른 소스로부터의 연기 이미지 분석 결과이다. 임계값으로서 기능을 하는 소정의 연기 특징은 화재 다큐멘터리 필름 또는 다른 소스에서 연기를 분석하고 통계적으로 계산함으로써 얻어진다. 또한, 예시된 연기 검출 장치는 복수의 이미지 중 하나가 분석가능 이미지로 판단되기 전에 배경 이미지 내의 하나의 위치를 비분석 위치로 설정하는 설정 장치를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 많은 방식으로 변형될 수 있음은 명백할 것이다. 이러한 변형은 본 발명의 취지 및 범위로부터 이탈한 것으로 보아서는 안 되며, 당업자에게 자명한 그러한 모든 변형예는 다음의 특허 청구 범위 내에 포함되도록 의도한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연기 검출 방법의 플로 차트를 나타낸 도면이다..
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연기 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연기 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연기 검출 장치를 나타낸 도면이다.
Claims (40)
- 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계;상기 복수의 이미지 중 하나가 움직이는 오브젝트를 가진 것으로 식별되는 경우 상기 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하는 단계;상기 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하는 단계;상기 분석가능 이미지의 에지 블러와 플리커링 주파수 중 적어도 하나를 분석하는 단계;상기 분석 단계들로부터의 분석 결과들 중 적어도 하나 및 대응하는 소정의 특징을 비교하는 단계; 및상기 분석 결과들 중 적어도 하나가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 경우 상기 움직이는 오브젝트가 연기인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 움직이는 오브젝트가 연기인 것으로 판단되는 경우 경보를 활성화하는 단계를 더 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하는 단계는상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 S, Y, U, V, 및 I 값 중 적어도 하나의 변화를 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하는 단계는상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 복수의 픽셀 중에서 에지 픽셀(들)을 검출하고, 상기 에지 픽셀(들) 각각의 세기값 변화를 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하는 단계는상기 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 시간 웨이블릿 계산에 의해 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하는 단계 전에 상기 복수의 이미지 중 하나의 배경 이미지 내의 하나의 위치를 비분석 위치로 설정하는 단계를 더 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 단계를 더 포함하는 연기 검출 방법.
- 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치;상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 복수의 이미지 중 하나가 움직이는 오브젝트를 가진 것으로 식별되는 경우, 상기 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하고, 상기 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하고, 상기 분석가능 이미지의 에지 블러와 플리커링 주파수 중 적어도 하나를 분석하는 분석 장치; 및상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과들 중 적어도 하나를 대응하는 소정의 특징과 비교하고, 상기 분석 결과들 중 적어도 하나가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 경우 상기 움직이는 오브젝트는 연기인 것으로 판단하는 판단 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 판단 장치에 연결되어, 상기 움직이는 오브젝트가 연기로 판단될 때 경보를 활성화하는 경보 장치를 더 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 S, Y, U, V, 및 I 값 중 적어도 하나의 변화를 분석하는 색차 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 복수의 픽셀 중에서 에지 픽셀(들)을 검출하고, 상기 에지 픽셀(들) 각각의 세기값 변화를 계산하는 에지 블러 분석 장치; 및상기 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 시간 웨이블릿 계산에 의해 분석하는 플리커링 주파수 분석 장치 중 적어도 하나를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 8 항에 있어서상기 분석 장치가 상기 복수의 이미지 중 하나를 분석가능 이미지로 판단하기 전에 상기 복수의 이미지 중 하나의 배경 이미지 내의 하나의 위치를 비분석 위치로 설정하는 설정 장치를 더 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정 의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 액션 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 분석 장치는 컴퓨터와 디지털 신호 처리 칩 중 하나인 것을 특징으로 하는 연기 검출 장치.
- 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가지는 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계;상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 S, U, V, 및 I 값 중 적어도 하나의 값의 변화를 분석하는 단계; 및상기 분석 단계로부터의 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 움직이는 오브젝트가 연기로 판단되는 경우 경보를 활성화하는 단계를 더 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 분석 단계와 상기 판단 단계의 조합은상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 S 값을 분석하는 단계; 및상기 각 픽셀의 S 값이 소정의 값보다 작을 때 상기 분석 결과가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 판단 단계는상기 U 값의 절대값 및 상기 V 값의 절대값의 변화가 상기 배경 이미지에 비해 네거티브인 경우 상기 분석 결과가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 분석 단계와 상기 판단 단계의 조합은상기 배경 이미지와 상기 분석가능 이미지 간에 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 I 값들의 차를 계산하는 단계;제1 소정값보다 작은 차를 갖는 픽셀들의 제1 개수를 정의하는 단계; 및상기 제1 개수와 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 픽셀들의 총 개수의 비가 제2 소정값보다 큰 경우 상기 분석 결과가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 분석 단계는상기 분석가능 이미지의 에지 블러와 플리커링 주파수 중 적어도 하나를 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 분석 단계는상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치;상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 각 픽셀의 S, U, V, 및 I 값 중 적어도 하나의 값의 변화를 분석하는 분석 장치; 및상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 판단 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 22 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하는 플리커링 주파수 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 22 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하는 에지 블러 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 22 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 액션 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계;분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 복수의 픽셀 중에서 에지 픽셀(들)을 검출하는 것, 및 각 에지 픽셀(들)의 세기 값 변화를 분석하는 것을 포함하며, 상기 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하는 단계; 및상기 분석 단계로부터의 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 분석 단계와 상기 결정 단계의 조합은상기 에지 픽셀들의 제1 개수를 검출하는 단계;상기 분석가능 이미지 내의 각 에지 픽셀의 제1 세기값 및 상기 배경 이미지 내의 각 대응하는 픽셀의 제2 세기값을 계산하는 단계;상기 에지 픽셀의 제1 세기값과 상기 배경 이미지 내의 대응 픽셀의 제2 세기값의 비가 소정의 값보다 작은 경우 상기 제1 개수의 에지 픽셀들 중 하나의 에지 픽셀을 에지 블러 픽셀로 정의하는 단계;상기 제1 개수의 에지 픽셀들 중에서 에지 블러 픽셀들의 제2 개수를 정의하는 단계; 및상기 제2 개수와 상기 제1 개수의 비가 소정의 범위 내인 경우 상기 분석 결과가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 분석 단계는상기 분석가능 이미지의 색차 변화와 플리커링 주파수 중 적어도 하나를 분 석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 분석 단계는상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 배경 이미지 및 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치;상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 분석가능 이미지 내에서 상기 움직이는 오브젝트를 디스플레이하는 복수의 픽셀 중에서 에지 픽셀(들)을 검출하고, 상기 에지 픽셀(들) 각각의 세기값 변화를 분석하는 분석 장치; 및상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 판단 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 30 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하는 플리커링 주파수 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 30 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하는 색차 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 30 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 액션 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 연기 검출 방법에 있어서,움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 단계;상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 단계; 및상기 분석 단계로부터의 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 34 항에 있어서,상기 판단 단계는상기 중심이 상기 소정의 시간 내에서 위쪽과 아래쪽 중 어느 한 방향으로 이동하고 있고 상기 움직이는 오브젝트가 상기 소정의 시간 내에서 팽창하는 경우 상기 분석 결과가 상기 대응하는 소정의 특징과 합치되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연기 검출 방법.
- 제 34 항에 있어서,상기 분석 단계는상기 분석가능 이미지의 에지 블러와 색차 변화 중 적어도 하나를 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 제 34 항에 있어서,상기 분석 단계는분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하는 단계를 포함하는 연기 검출 방법.
- 움직이는 오브젝트를 가진 분석가능 이미지를 포함하는 복수의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치;상기 이미지 캡쳐 장치에 연결되며, 상기 움직이는 오브젝트의 중심을 분석 하고 상기 움직이는 오브젝트가 소정의 시간 내에 팽창하는지를 분석하는 분석 장치; 및상기 분석 장치에 연결되며, 상기 분석 장치로부터 얻어진 분석 결과를 대응하는 소정의 특징과 비교함으로써 상기 움직이는 오브젝트가 연기인지 여부를 판단하는 판단 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 38 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지의 플리커링 주파수를 분석하는 플리커링 주파수 분석 장치를 포함하는 연기 검출 장치.
- 제 38 항에 있어서,상기 분석 장치는상기 분석가능 이미지의 에지 블러를 분석하는 에지 블러 분석 장치와 상기 분석가능 이미지의 색차 변화를 분석하는 색차 분석 장치 중 적어도 하나를 포함하는 연기 검출 장치.
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