KR20150061745A - 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

독거노인이나 홀로 거주하는 사회취약계층 등이 부상을 당하여 움직이지 못할 경우, 이를 감지하여 빠르게 외부에 알리도록 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템이 개시된다. 상기의 시스템은 독거노인이 움직이지 못하는 사고 등의 위급상황을 빠르게 감지하여 이를 보호자나 지근거리의 타인 등에게 알려줄 수 있으므로 신속한 응급처치를 가능케 하고, 하나의 뎁스카메라와 바이오센서만을 사용하기 때문에 경제적이므로 다수의 독거노인에게 적용이 가능하다는 장점이 있다.

Description

적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템{Infrared depth camera based emergency detection system for elder people}

본 발명은 독거노인이나 홀로 거주하는 사회취약계층 등을 관찰 및 감시하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 독거노인이나 홀로 거주하는 사회취약계층 등이 부상을 당하여 움직이지 못할 경우, 이를 감지하여 빠르게 외부에 알리도록 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템에 대한 것이다.

핵가족화, 고령화 사회로 변화하면서 홀로 사는 사람들, 특히 가족 없이 혼자 살아가는 노인(독거노인)이 증가하고 있다.

상기의 독거노인에 대한 정의는 정부의 복지정책에 의해 변화되기 때문에 정확한 정의를 내릴 수는 없지만, 넓은 의미로써 60~65세 이상의 혼자 살아가는 노인을 독거노인이라고 칭하게 된다. 이러한 독거노인은 홀로 생활하는 것도 힘든데다가, 노환 등으로 인하여 거동조차 불가능한 경우가 많다. 이러한 이유로 인하여 일반적으로는 각 해당지역의 지자체에서 정부차원의 지원을 독거노인들에게 제공하고 있으며, 지자체의 복지기관에서도 자체적인 의료 본사 등의 수단으로 독거노인의 삶을 보조해주고 있다. 또한 독거노인을 보살피는 봉사자들이 활동하면서 상기 독거노인을 지원해주기도 한다.

하지만 이러한 지원은 한계가 있는데, 가장 큰 한계는 상기의 지원이 지속적으로 이루어지기 어렵다는 것이다. 봉사자들이 독거노인의 수발을 보조하는 시간에는 한계가 있기 때문에 필연적으로 독거노인은 대부분의 시간을 홀로 보내야만 한다. 여기서 발생할 수 있는 문제가 독거노인이 거주지역 내에서 넘어짐 등으로 부상을 당하는 경우이다. 일반적인 가정의 경우, 누군가가 부상을 당하면 다른 동거인 중 하나가 발견하고 조치를 취할 수 있으나 혼자 사는 경우에는 타인이 조치를 취해주지 못하여 위험한 상황에 빠질 수 있다. 게다가 상기 노인의 경우, 신체가 약하며 거동이 불편하기 때문에 부상으로 인하여 이동을 하지 못해 사망하는 경우가 종종 발생하고 있다.

만약 보호자가 고령자의 부상을 조기에 인지하고 조치를 취할 경우, 이러한 사고를 최소화시킬 수 있게 된다. 따라서 상기의 고령자의 부상 여부 등을 확인할 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.

상기와 같은 시스템으로써, 공지의 활동 센서 및 화재, 가스감지센서, 외출확인센서 등으로 구성되는 하나 이상의 지그비센서와 데이터베이스 서버 등을 이용한 독거노인 응급 안전 관리시스템 및 이를 위한 기록매체가 등록특허 10-1329306호에 개시되어 있다.

하지만 상기의 등록특허는 다수의 지그비 센서와 서버를 이용함으로 비경제적이어서 다수의 독거노인에게 적용하기 어렵다는 단점이 있으며, 독거노인의 위급상황을 영상처리 기술을 이용하여 인지하는 본 발명과는 구성에서 차이가 있는 발명이다.

또한 등록특허 10-0525623호는 독거노인 관리 서비스 방법을 개시하고 있으나, 상기의 등록특허는 독거노인의 위급상황 발생 시 이를 대처하는 서비스 회사 또는 단체의 대응 방법에 대한 등록특허로써 독거노인의 위급상황을 인지하는 방법인 본 발명과는 상이한 발명이다.

그리고 등록특허 10-1039626호는 독거노인 관리 시스템 및 그 방법으로써, 다수의 동작감지센서와 유무선수신부, 제어부, 중앙서버 등으로 구성된 독거노인 관리 시스템 및 그 방법을 개시하고 있다.

하지만 상기의 등록특허 역시 다수의 동작감지센서와 서버를 사용하여 비경제적이고, 독거노인의 위급상황을 영상처리 기술을 이용하여 인지하는 본 발명과는 구성에서 차이가 있는 발명이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 적외선투사장치와 적외선카메라, 컬러카메라 등으로 구성되는 뎁스카메라와 바이오센서를 이용하여, 적외선 촬영 영상으로부터 스켈레톤 영상을 추출하여 독거노인의 넘어짐이나 일정시간 움직이지 않는 상황, 바이오센서의 바이탈신호가 감지되지 않는 상황 등의 위급상황을 조기에 인지하여 지정된 보호자나 지근거리의 타인에게 경보를 알려줄 수 있는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 독거노인이나 사회취약계층 등을 관찰 및 감시하는 시스템으로써 독거노인 등의 감시대상자의 거주공간 등에 설치되며, 적외선 영상을 촬영하는 적외선투사장치 및 적외선카메라; 컬러영상을 촬영하여 실시간 영상정보를 형성하는 컬러카메라를 포함하는 뎁스카메라; 감시대상자의 생체신호를 감지하는 바이오센서; 그리고 상기 뎁스카메라와 바이오센서와 연결되어 영상을 분석하고, 이를 출력하는 중앙처리부로 구성되는 감시장치; 그리고 보호자가 확인할 수 있는 지역이나 상기 감시장치의 지근거리 등에 설치되며, 상기 중앙처리부가 전달하는 영상확인 및 경보출력용 경보출력기로 구성되는 경보발생장치로 구성되는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템을 제공한다.

상기에서, 뎁스카메라와 경보발생장치에는 각각 마이크와 스피커가 추가로 설치될 수 있다.

상기에서, 적외선투사장치에는 적외선을 도트로 투사되도록 하는 필터를 설치하도록 한다.

상기에서, 필터의 해상도는 320X240픽셀 이상이 되도록 함이 바람직하다.

상기에서, 적외선투사장치 및 적외선카메라를 이용하여 촬영한 적외선 이미지를 중앙처리부가 분석하여 독거노인의 스켈레톤 자세영상을 연속적으로 추출하고, 상기의 스켈레톤 자세영상이 일정 시간 이상 정지할 경우 중앙처리부가 이를 감지하여 경보신호와 실시간 영상정보를 경보발생장치로 전달하도록 한다.

상기에서, 바이오센서는 감시대상자에게 착용되고, 중앙처리부와 무선으로 연결되며, 착용한 감시자로부터 감지되는 생체신호에 이상이 발생할 경우 중앙처리부가 이를 감지하여 경보신호와 실시간 영상정보를 경보발생장치로 전달하도록 한다.

상기에서, 감시장치와 경보발생장치는 외부통신망에 의해 연결되도록 한다.

상기에서, 외부통신망은 유선 또는 무선 LAN 또는 모뎀으로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 독거노인이 움직이지 못하는 사고 등의 위급상황을 빠르게 감지하여 이를 보호자나 지근거리의 타인 등에게 알려줄 수 있으므로 신속한 응급처치를 가능케 하고, 하나의 뎁스카메라와 바이오센서만을 사용하기 때문에 경제적이므로 다수의 독거노인에게 적용이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 독거노인 위급상황 감지 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 독거노인 위급상황 감지 시스템의 동작을 도시한 구조도.

이하에서는 본 발명을 첨부되는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 실시와 이해를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 특허등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 독거노인 위급상황 감지 시스템(10)의 구성도이다. 본 발명의 독거노인 위급상황 감지 시스템(10)은 적외선투사장치(111), 적외선카메라(112), 컬러카메라(113)를 포함하는 뎁스카메라(110)와 독거노인이 착용하게 되는 바이오센서(120), 중앙처리부(130)로 구성되는 감시장치(100)와 경보발생장치(200)로 구성된다.

상기의 구성요소에 대해 더 자세히 살펴보면, 상기 감시장치(100)의 뎁스카메라(110)는 적외선 촬영을 위한 적외선투사장치(111), 적외선카메라(112) 및 컬러영상 촬영을 위한 컬러카메라(113)를 포함하며, 보호자와 독거노인간의 의사소통을 위한 마이크(114) 및 스피커(115)를 추가로 구성할 수 있다.

그리고 상기의 바이오센서(120)는 독거노인이 신체에 착용할 수 있는 종래의 바이탈신호 측정용 센서를 사용하며, 호흡이나 맥박 등의 인체신호를 측정하는 종래의 센서는 모두 사용될 수 있고, 중앙처리부(130)와는 무선으로 연결된다.

상기와 같이 뎁스카메라(110) 및 바이오센서(120)와 연결되는 중앙처리부(130)는 상기 뎁스카메라(110)가 전송하는 적외선 영상 및 컬러영상, 인체신호를 분석하여 거주지의 독거노인의 이상유무를 판단하고, 만약 이상이 있다고 판단될 시에는 경보신호와 영상정보를 경보발생장치(200)에 전달한다. 상기의 경보신호는 외부통신망(E)을 통해 경보발생장치(200)에 전달될 수 있는데, 상기의 외부통신망(E)은 종래의 유선 또는 무선 LAN이나 모뎀 등을 사용한다.

상기의 경보발생장치(200)는 보호자 또는 지근거리의 타인에게 경보신호를 출력하여 인지하게끔 하며, 상기 감시장치(100)가 송신한 영상정보를 확인할 수 있는 디스플레이가 구비된 경보출력기(210)가 설치되며, 상기의 마이크(114) 및 스피커(115)가 감시장치(100)의 뎁스카메라(110)에 추가로 구성될 경우, 상기의 경보발생장치(200)에도 독거노인과의 의사소통을 위한 스피커(220)와 마이크(230)가 추가로 구성된다. 이하에서는 상기의 감시장치(100)와 경보발생장치(200)가 마이크와 스피커(114, 115, 220, 230)를 추가로 구성하고 있는 것을 제1예시로 하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 독거노인 위급상황 감지 시스템(10)의 동작을 도시한 구조도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 통하여 본 발명의 독거노인 위급상황 감지 시스템(10)의 동작에 대해 설명한다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 독거노인(O)이 거주하는 거주공간(H) 또는 상기 독거노인(O)을 관찰할 수 있는 휠체어 등의 이동형 장치 등에 뎁스카메라(110) 및 착용형 바이오센서(120), 중앙처리부(130)가 포함되는 감시장치(100)가 설치되어 있고, 상기 경보발생장치(200)는 보호자(P)가 확인할 수 있는 곳에 설치되거나, 상기 독거노인(O)의 거주공간(H) 근처 시설 등에 설치되어 타인이 경보 발생 시 상기 독거노인(O)의 상태를 확인할 수 있게 한다. 이하에서는 상기의 경보발생장치(200)가 보호자(P)에 의해 확인되는 것을 일예시로 하여 설명하도록 한다.

상기 뎁스카메라(110)가 동작하는 동안, 적외선투사장치(111) 및 적외선카메라(112)를 통해 적외선 영상을, 컬러카메라(113)를 통해 컬러영상을 실시간으로 촬영하게 되는데, 상기의 적외선 영상 촬영을 위해 적외선투사장치(111)는 독거노인(O)에게 적외선을 투사하고, 적외선카메라(112)가 이를 감지하여 촬영한다.

이때 상기의 적외선투사장치(111)에는 320X240픽셀 이상의 해상도를 가지는 필터(111f)가 설치되어, 상기의 적외선이 도트 형태로 독거노인(O)에게 투사된다.

여기서 상기 필터(111f)의 해상도인 320X240픽셀은 필터(111f)가 동작하기 위한 최소의 필터 수치이며, 상기 적외선투사장치(!11) 및 적외선카메라(112)가 용이하게 적외선 도트영상을 추출하기 위해서는 640X480이상의 필터(111f)를 적외선투사장치(111)에 부착 설치하여 사용함이 바람직하다.

상기와 같이 적외선이 도트 형태로 독거노인(O)에게 투사되고, 적외선카메라(112)가 이를 감지하여 촬영하는데, 상기 적외선투사장치(111)와 적외선카메라(112)는 서로 이격되어 있으므로, 촬영하고자 하는 독거노인(O)의 거리에 따라 투사되는 적외선 도트의 위치가 실시간으로 변하게 되며, 상기의 적외선카메라(112)는 이러한 도트정보가 포함된 적외선 투사영상을 중앙처리부(130)에 전달하게 된다.

이와는 별개로, 상기 컬러카메라(113)는 연속적으로 상기 독거노인(O)의 영상을 촬영하고, 이를 중앙처리부(130)에 전달한다.

상기의 중앙처리부(130)는 상기의 적외선카메라(112)가 전달하는 도트정보가 포함된 투사영상을 통하여 뎁스카메라(110)와 독거노인(O)과의 거리를 측정(공간 스캔)하고, 상기 독거노인(O)의 적외선 투사영상으로부터 스켈레톤(Skeleton)을 추출하여 독거노인(O)의 움직임 상태를 알 수 있게 된다.

이때, 상기의 독거노인(O)은 거주공간(H) 내부에서 활동 중이므로, 상기의 스켈레톤 추출영상은 연속적으로 움직임을 보여야 한다. 만약 상기의 독거노인(O)이 수면 중이더라도, 수면 중의 움직임이 있기 때문에 촬영된 스켈레톤 추출영상은 연속적인 움직임으로 표현된다.

여기서, 만약 상기의 독거노인(O)이 넘어짐 등의 사고나 급격한 몸 상태의 악화로 인하여 움직일 수 없게 되는 경우, 연속적으로 촬영되는 스켈레톤 추출영상이 독거노인(O)의 움직임 정지에 따라 정지하게 된다. 이러한 상태로 일정 시간이 경과하면, 중앙처리부(130)는 상기 독거노인(O)이 부상이나 건강의 악화로 인하여 움직일 수 없는 상태임을 파악하고 경보신호(SI)와 상기 컬러카메라(113)가 촬영 중인 실시간 영상정보(II) 외부통신망(E)을 통해 경보발생장치(200)의 경보출력기(210)를 통해 출력되는데, 상기의 경보출력기(210)는 경보신호(SI)를 출력하는 장치와 실시간 영상정보(II)를 출력할 수 있는 디스플레이를 구비하고 있으므로, 보호자(P)는 상기 경보출력기(210)를 통해 독거노인(O)의 상태 등을 확인하고 조치를 취할 수 있게 되며, 필요할 경우 상기 보호자(P)와 독거노인(O)은 각자의 장치(100, 200)에 설치된 스피커와 마이크(114, 115, 220, 230)를 통해 의사소통할 수 있다.

또한, 독거노인이 착용하고 있는 바이오센서(120)가 실시간으로 검사하는 생체신호에 이상이 발생하였을 경우에도 중앙처리부(130)가 이를 판단하여 상기의 경보신호(SI)와 실시간 영상정보(II)를 상술한 바와 같이 경보출력기(210)에 전달하여 보호자(P)가 조치를 취할 수 있도록 한다.

100 : 감시장치. 110 : 뎁스카메라. 111 : 적외선투사장치.
112 : 적외선카메라. 113 : 컬러카메라. 114, 230 : 마이크.
115, 220 : 스피커. 120 : 바이오센서. 130 : 중앙처리부.
200 : 경보발생장치. 210 : 경보출력기.

Claims (8)

1. 독거노인이나 사회취약계층 등을 관찰 및 감시하는 시스템에 있어서, 독거노인 등의 감시대상자의 거주공간 등에 설치되며, 적외선 영상을 촬영하는 적외선투사장치 및 적외선카메라; 컬러영상을 촬영하여 실시간 영상정보를 형성하는 컬러카메라를 포함하는 뎁스카메라; 감시대상자의 생체신호를 감지하는 바이오센서; 그리고 상기 뎁스카메라와 바이오센서와 연결되어 영상을 분석하고, 이를 출력하는 중앙처리부로 구성되는 감시장치; 그리고 보호자가 확인할 수 있는 지역이나 상기 감시장치의 지근거리 등에 설치되며, 상기 중앙처리부가 전달하는 영상확인 및 경보출력용 경보출력기로 구성되는 경보발생장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 뎁스카메라와 경보발생장치에는 각각 마이크와 스피커가 추가로 설치됨을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 적외선투사장치에는 적외선을 도트로 투사되도록 하는 필터가 설치됨을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 필터의 해상도는 320X240픽셀 이상임을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 적외선투사장치 및 적외선카메라를 이용하여 촬영한 적외선 이미지를 중앙처리부가 분석하여 독거노인의 스켈레톤 자세영상을 연속적으로 추출하고, 상기의 스켈레톤 자세영상이 일정 시간 이상 정지할 경우 중앙처리부가 이를 감지하여 경보신호와 실시간 영상정보를 경보발생장치로 전달함을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 바이오센서는 감시대상자에게 착용되고, 중앙처리부와 무선으로 연결되며, 착용한 감시자로부터 감지되는 생체신호에 이상이 발생할 경우 중앙처리부가 이를 감지하여 경보신호와 실시간 영상정보를 경보발생장치로 전달함을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 감시장치와 경보발생장치는 외부통신망에 의해 연결됨을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.
8. 제 6항에 있어서, 상기 외부통신망은 유선 또는 무선 LAN 또는 모뎀으로 구성됨을 특징으로 하는 적외선 방식 뎁스 카메라 기반의 독거노인 위급상황 감지 시스템.

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