KR20150134094A

KR20150134094A - 화상 인식을 이용한 특정 영역에의 동물 구속 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20150134094A
Application number: KR1020140060986A
Authority: KR
Inventors: 이찬길
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-12-01
Also published as: KR101587350B1

Abstract

화상 인식 기술을 이용하여 인간에 의해 관리되는 동물이 특정 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하는 동물 구속 시스템과 방법을 제공한다. 이 시스템은, 지상 또는 지상의 구조물에 설치되어 상기 특정 영역을 촬상하는 카메라; 미리 정해진 색상, 형상, 또는 색상 및 형상을 가지고, 동물에 착용되는 마커; 동물에 자극을 인가하는 자극 인가수단을 구비하고, 동물에 착용되는 장치; 및 상기 특정 영역의 경계 및 마커의 화상을 저장하는 메모리를 구비하고, 카메라 및 동물에 착용되는 장치를 제어하는 제어 장치;를 포함하고, 상기 제어 장치는, 카메라에 의해 촬상된 화상에서 마커의 화상을 인식하여 마커의 화상이 특정 영역의 경계에 접근하는 경우, 동물에 착용되는 장치의 자극 인가수단을 구동하여 동물에 자극을 인가하도록 제어한다. 이 시스템과 방법에 의하면, 간단한 구성과 방법으로 높은 정확도의 시스템을 구축, 변경, 유지보수할 수 있고, 동물이 이탈해서는 아니 되는 영역의 경계를 자유롭게 설정할 수 있다.

Description

화상 인식을 이용한 특정 영역에의 동물 구속 시스템 및 방법{System and Method for Animal Confinement in Certain Area Using Image Recognition}

본 발명은 동물을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 특정 영역으로부터 개나 고양이 등의 애완동물이나 가축 등의 동물이 이탈하거나, 특정 영역에 접근하는 것을 방지하는 동물 구속 시스템 및 방법에 관한 것이다.

예로부터 농경지 등의 특정 영역에 울타리를 쳐서 동물, 특히 야생동물이 침입하는 것을 방지하는 것이 널리 이용되어 왔다. 또한, 이 울타리에는 고전압의 전류를 흘려 야생동물이 울타리에 접촉하였을 때 전기 충격을 주어 야생동물의 침입을 방지하는 경우도 있다. 그러나, 이러한 전기 울타리의 경우 야생동물이 아닌 인간이나 가축, 애완동물이 접촉하였을 때 의도하지 않은 전기 충격을 주는 등의 부작용이 있다.

한편, 특허문헌 1(미국특허 제5,870,973호 공보)에는, 애완견의 목에 전기 충격과 같은 자극을 인가할 수 있는 고주파 수신기를 달고, 애완견이 벗어나서는 아니 되는 특정 영역의 경계를 따라 전선(송신 안테나, 울타리)를 땅에 묻고 송신기가 이 전선을 통해 고주파 신호를 송신하여, 애완견이 이 전선에 접근하여 애완견 목에 달린 고주파 수신기가 고주파 신호를 감지하면 애완견의 목에 자극을 인가하여 애완견이 이 전선(울타리)에 접근하지 못하도록 하는 시스템이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2(미국특허 제8,297,233호 공보)에는, 특정 지점에 고주파를 송신하는 중앙 기지국(base unit)을 설치하고, 애완견의 목에 단 수신기가 수신하는 기지국으로부터의 고주파 신호의 수신 감도가 소정 값 이하로 떨어지는 경우, 특허문헌 1에서와 같이 애완견에 자극을 인가하는 와이어리스 펜스 시스템(wireless fence system)이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3(미국특허 제6,903,682호 공보)에는 애완견의 목에 자극 인가 기능과 GPS 수신 기능과 메모리를 구비한 수신기를 달고, 상기 메모리에는 특정 영역의 경계를 저장(설정)해 두어, 상기 수신기가 위성으로부터 GPS 신호를 수신함으로써 애완견의 현재 위치를 파악하여 설정된 특정 영역의 경계에 접근했을 때 특허문헌 1에서와 같이 애완견에 자극을 인가하는 시스템이 개시되어 있다.

그러나, 상술한 특허문헌 1 내지 3에 개시된 시스템의 경우, 다음과 같은 문제가 있다.

먼저, 특허문헌 1의 시스템의 경우, 특정 영역의 경계를 따라 전선(송신 안테나)을 묻어야 하는 번거로움이 있고, 한번 설치한 전선(울타리)을 옮겨 묻기도 번거로우며, 예기치 않게 단선된 전선을 일반인(애완견의 소유자)이 찾아서 보수하기도 어렵다. 또한, 특허문헌 2의 시스템의 경우, 특정 영역의 경계를 중앙 기지국으로부터 일정 반경을 가진 원형으로밖에 설정할 수 없고, 경계 내에 건물 등의 장애물이 있는 경우 원하는 경계와 실제 구현된 경계가 다를 수 있게 된다. 또한, 특허문헌 3의 시스템의 경우, 실내에서는 사용할 수 없고, 기상 상황에 따라 위성으로부터의 신호 수신에 영향을 받을 수 있으며, GPS 시스템에 의한 위치 측정의 오차가 있다.

그리고, 전술한 각 시스템은 각각의 고유한 문제점들에 더해, 기본적으로 고주파 통신 기술에 기반하여 동물의 현재 위치를 측정하고 있기 때문에 장애물이나 노이즈 등의 주변 환경의 외란과 고주파 신호의 방향성 등에 기인한 위치 측정의 오차가 무시할 수 없다는 문제가 있다. 물론, 이러한 오차는 높은 정확도를 갖는 고가의 통신 부품을 사용하면 어느 정도 줄일 수 있지만, 이는 시스템 구축과 유지보수 비용의 증가라는 다른 문제를 야기한다.

특허문헌 1: 미국특허 제5,870,973호 공보 특허문헌 2: 미국특허 제8,297,233호 공보 특허문헌 3: 미국특허 제6,903,682호 공보

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명은 동물이 이탈해서는 아니 되거나 접근해서는 아니 되는 특정 영역의 경계 설정과 변경이 자유로우며, 상대적으로 간단하고 저렴한 비용으로 높은 정확도로 동물의 위치 측정을 할 수 있는, 특정 영역에의 동물 구속 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 고주파 통신 기술 대신에 화상 인식 기술을 이용하여, 애완동물이나 가축과 같이 인간에 의해 관리되는 동물의 위치를 측정한다.

즉, 본 발명의 일 측면에 따른 동물 접근 방지 시스템은, 인간에 의해 관리되는 동물이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하는 동물 구속 시스템으로서, 지상 또는 지상의 구조물에 설치되어 상기 특정 영역을 촬상하는 카메라; 미리 정해진 색상, 형상, 또는 색상 및 형상을 가지고, 상기 동물에 착용되는 마커; 상기 동물에 자극을 인가하는 자극 인가수단을 구비하고, 상기 동물에 착용되는 장치; 및 상기 특정 영역의 경계 및 상기 마커의 화상을 저장하는 메모리를 구비하고, 상기 카메라 및 동물에 착용되는 장치를 제어하는 제어 장치;를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상을 인식하여 상기 마커의 화상이 상기 특정 영역의 경계에 접근하는 경우, 상기 동물에 착용되는 장치의 자극 인가수단을 구동하여 상기 동물에 자극을 인가하도록 제어한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 동물 접근 방지 방법은, 인간에 의해 관리되는 동물이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하는 방법으로서, 상기 동물에, 미리 정해진 색상, 형상, 또는 색상 및 형상을 가지는 마커, 및 자극 인가수단을 구비한 장치를 착용하는 단계; 상기 특정 영역을 포함하는 범위를 촬상가능하도록 카메라를 설치하는 단계; 상기 카메라에 의해 상기 특정 영역을 포함하는 범위를 촬상하는 단계; 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 특정 영역을 설정하는 단계; 제어 장치에 의해, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상을 인식하는 단계; 및 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상이 상기 특정 영역의 경계에 접근하는 경우, 상기 자극 인가수단에 의해 상기 동물에게 자극을 인가하는 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 시스템 및 방법은, 상기 특정 영역을 설정하기 위해 지상에 설치되는 적어도 하나의 경계 표지를 더 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 경계 표지를 잇는 곡선 또는 상기 경계 표지를 중심으로 한 소정 반경의 원 또는 타원으로 이루어진 곡선을 특정하고, 이 곡선을 상기 특정 영역의 경계로서 설정하여 상기 메모리에 저장할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 시스템 및 방법에서, 상기 자극 인가수단은 상기 동물에게 적어도 2종 이상의 서로 다른 종류의 자극 또는 서로 다른 강도의 자극을 인가하는 것이 가능하고, 상기 제어 장치는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상이 상기 특정 영역의 경계에 접근한 정도에 따라, 상기 자극 인가수단이 서로 다른 종류의 자극 또는 서로 다른 강도의 자극을 상기 동물에게 인가하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 동물에 인가되는 자극은, 소리, 진동 및 전기 충격 자극의 적어도 하나 이상이다.

또한, 본 발명에 따른 시스템에서, 상기 카메라는 적외선 카메라인 것이 바람직하다.

또는, 상기 마커는 적어도 그 표면이 형광 물질, 축광 물질 또는 광반사 물질로 코팅되어 있을 수 있다. 또는, 상기 마커는 소정의 색상 또는 형상으로 발광하는 발광 소자를 구비할 수도 있다. 이 경우, 상기 마커 또는 동물에 착용되는 장치는 주변 광량을 감지하는 광량 센서를 더 구비하고, 상기 광량 센서가 감지한 광량이 소정 기준치 이하일 때 상기 발광 소자를 동작시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 시스템 및 방법에서, 상기 카메라 또는 상기 제어 장치는, 주변 광량을 감지하는 광량 센서; 및 상기 특정 영역을 조명하는 조명수단;을 구비하고, 상기 카메라 또는 상기 제어 장치는 상기 광량 센서가 감지한 광량이 소정 기준치 이하일 때 상기 조명수단으로 상기 특정 영역을 조명할 수 있다.

이 경우, 상기 동물에 착용되는 장치는, 상기 동물의 움직임을 감지하는 움직임 센서; 및 상기 제어 장치와 무선 통신이 가능한 송수신기;를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 광량 센서가 감지한 광량이 소정 기준치 이하이고, 상기 동물에 착용되는 장치의 송수신기로부터 송신된 상기 움직임 센서의 정보에 의해 상기 동물의 움직임이 감지되었을 때 상기 조명수단으로 상기 특정 영역을 조명하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 시스템 및 방법에서, 상기 동물에 착용되는 장치는, 상기 동물의 움직임을 감지하는 움직임 센서; 및 상기 제어 장치와 무선 통신이 가능한 송수신기;를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 동물에 착용되는 장치의 송수신기로부터 송신된 상기 움직임 센서의 정보에 의해 상기 동물의 움직임이 감지되었을 때에만 상기 카메라 및 자극 인가수단을 동작시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 시스템 및 방법에서, 상기 자극 인가수단에 의해 상기 동물에게 인가하는 자극의 강도가 조절가능하고, 상기 제어 장치는, 상기 자극 인가수단이 구동될 때마다 상기 자극 인가수단이 구동된 시간을 상기 메모리에 저장해 두고, 상기 메모리에 저장된 상기 자극 인가수단이 구동된 시간을 기초로 자극의 강도를 조절하도록 상기 자극 인가수단을 제어할 수 있다.

본 발명의 동물 접근 방지 시스템 및 방법에서는 화상 인식 기술을 이용하여 동물의 현재 위치를 측정하므로, 고가의 통신 부품을 사용하지 않고 상대적으로 저렴한 비용으로 높은 정확도로 동물의 현재 위치를 측정할 수 있다.

또한, 경계 표지를 이용하거나 사용자 인터페이스를 이용하여 간단한 방법으로 동물이 이탈하거나 접근해서는 아니 되는 영역과 그 경계를 자유롭게 설정하고 변경할 수 있다.

본 발명의 다른 추가적인 수단과 유리한 점들은 이하의 구체적인 설명에 의해 명확해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 시스템을 구축한 상태를 도시한 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 동물에 착용되는 장치를 도시한 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 동물에 착용되는 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시스템 및 방법에서 특정 영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 및 방법에서 특정 영역의 설정 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 동물 구속 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 동물 구속 방법에서 마커 화상을 인식하여 동물이 특정 영역의 경계에 접근하였는지 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 자극의 강도를 조절하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동물 구속 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

한편, 이하의 설명에서 본 발명에 의해 특정 영역으로부터 이탈이 방지되는 동물로서는 전형적으로 애완견을 들어 설명하지만, 본 발명은 애완견 이외의 다양한 애완동물과 가축 등 인간에 의해 관리되는 동물로서 최소한의 학습 능력이 있는 동물이라면 어떠한 동물에도 적용가능하다.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 시스템을 구축한 상태를 도시한 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 동물에 착용되는 장치를 도시한 개략 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 동물에 착용되는 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른, 인간에 의해 관리되는 동물이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역(20)으로부터 이탈하는 것을 방지하는 동물 구속 시스템(이하, 간단히 '시스템'이라 한다)은, 동물(10)의 신체(예컨대, 목)에 착용되는 장치(100)(이하, '동물에 착용되는 장치' 또는 간단히 '착용 장치')와, 동물의 신체(예컨대, 몸통)에 착용되는 마커(200)와, 상기 특정 영역(20)을 촬상하는 카메라(300)와, 착용 장치(100)와 카메라(300)를 제어하는 제어 장치(400)를 포함한다.

즉, 본 발명의 시스템은, 동물(10)의 신체에, 카메라(300)에 의해 시인이 용이한 색상 및/또는 형상을 가지는 마커(200)와, 동물에게 자극을 인가하는 자극 인가수단을 구비한 장치(100)를 착용시켜 두고, 카메라(300)에 의해 특정 영역(20)을 촬상하여, 마커(200)의 화상이 특정 영역의 경계(20')에 접근하면 동물(10)이 특정 영역(20)을 이탈하려는 것으로 보아 착용 장치(100)의 자극 인가수단을 구동하여 동물(10)에 자극을 인가함으로써 동물(10)이 특정 영역(20)으로부터 이탈하는 것을 방지하게 된다.

이하, 본 발명의 시스템을 구성하는 각 요소, 즉 작용 장치(100), 마커(200), 카메라(300) 및 제어 장치(400)에 대해 상세히 설명한다.

착용 장치(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 벨트(170) 등의 착용수단에 의해 동물(10)의 신체(목)에 착용되며, 착용 장치(100)의 전체 구성요소들을 제어하는 마이크로프로세서(110), 자극 인가수단(120), 안테나(132)를 포함한 무선 송수신기(130), 및 배터리(140)를 구비한다.

자극 인가수단(120)은, 동물(10)이 특정 영역의 경계(20')에 접근하였을 때 동물(10)에게 적절한 자극을 인가하기 위한 수단으로서, 동물에게 경고 메시지를 전달할 수 있다면 그 종류는 한정되지 않는데, 전형적으로는 소리, 진동 또는 전기 충격 자극, 동물이 싫어하는 냄새 등을 어느 하나 또는 둘 이상 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 소리 자극을 인가할 수 있는 버저(122)와, 진동 자극을 인가할 수 있는 압전 소자나 진동 모터 등을 포함하는 진동수단(124)과, 저전류 고전압의(예를 들어, 50VAC 내지 10,000VAC) 전기 펄스를 생성하는 전기 충격 자극 생성기(126)와 이에 의해 생성된 전기 펄스를 동물(10)의 목에 인가하는 전극(127)을 포함한다. 전기 충격 자극 생성기(126)는, 전형적으로 배터리(140)로부터의 저전압 전력을 받아 고전압 펄스로 변환하는 변압기를 포함한다.

이와 같이 자극의 종류를 복수로 마련함으로써, 동물(10)이 특정 영역의 경계(20')에 접근한 정도에 따라 서로 다른 종류의 자극을 동물(10)에게 인가할 수 있다.

한편, 복수 또는 단일 종류의 자극 인가수단(120)을 구비하는 것과는 독립적으로, 각각의 자극 인가수단(120)에 의해 인가되는 자극의 강도는 제어 장치(400)에 의해 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 특히 단일 종류의 자극 인가수단(120)을 구비하는 경우에, 동물(10)이 특정 영역의 경계(20')에 접근한 정도에 따라 다른 강도의 자극을 인가할 수 있게 된다. 또한, 인가 자극의 강도를 조절 가능하게 함으로써, 상세히는 후술하지만, 동물(10)이 특정 영역의 경계(20')에 접근한 빈도에 따라, 자주 접근할수록 더 강한 자극을 인가할 수 있다.

인가 자극의 강도를 조절하는 것은, 자극 인가수단(120)의 종류에 따라 다르지만, 전형적으로 자극의 인가 시간을 증감하거나, 소리 자극(버저)의 경우에는 경고음의 세기나 주파수를 조절함으로써, 진동 자극(진동수단)의 경우에는 진동의 세기나 주파수를 조절함으로써, 또한 전기 충격 자극의 경우에는 전기 펄스의 진폭(전압)이나 펄스폭, 듀티 비(duty ratio) 등을 조절함으로써 가능하다.

무선 송수신기(130)는 제어 장치(400)와의 무선 통신을 위한 것으로서, 본 실시예에서는 양방향 통신, 즉 제어 장치(400)로부터의 신호 수신뿐만 아니라 제어 장치(400)로의 신호 송신도 가능한 것으로서 설명하지만, 장치(100)의 간소화와 저전력 소비를 위해 일방향 통신, 즉 수신기능만을 구비한 수신기로 구성해도 된다. 구체적으로, 무선 송수신기(130)는, 제어 장치(400)로부터의 자극 인가 신호 등의 RF 신호를 수신하고, 제어 장치(400)로의 착용 장치(100)의 상태 정보 등의 RF 신호를 송신하는 안테나(132)와, 미약한 RF 신호를 증폭하기 위한 증폭기, 잡음 제거를 위한 필터, 마이크로프로세서(110)로부터 출력된 신호를 송신 RF 신호로 또는 수신된 RF 신호로부터 마이크로프로세서(110)가 인식가능한 신호로 변환하는 변/복조기 등을 구비한다.

배터리(140)는 착용 장치(100)의 전력을 소모하는 각 구성부품에 전력을 공급한다. 이 배터리(140)는 충전이 가능한 2차 전지를 이용하는 것이 바람직하다. 나아가, 착용 장치(100)는 디스플레이(160)를 구비하여, 이 디스플레이(160)에 배터리(140)의 잔량을 표시함으로써 사용자가 적절한 시기에 배터리(140)를 교체 또는 충전하도록 할 수 있다. 또한, 배터리(140)의 잔량 정보는 전술한 무선 송수신기(130)를 통해 제어 장치(400)에 전달함으로써, 사용자가 착용 장치(100)를 직접 확인하지 않더라도 제어 장치(400)의 사용자 인터페이스(440)를 통해 배터리(140)의 적절한 교체 또는 충전 시기를 알 수 있게 할 수도 있다.

또한, 착용 장치(100)는 움직임 센서(150)를 구비하는 것이 바람직하다. 움직임 센서(150)는, 한정되지는 않지만, 전형적으로 가속도 센서로 구현될 수 있다. 이렇게 움직임 센서(150)를 구비하여, 동물(10)의 움직임이 감지되면 전술한 무선 송수신기(130)를 통해 제어 장치(400)에 전달함으로써, 동물(10)이 움직일 때에만 본 시스템을 동작시켜, 시스템의 전력 소모를 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 착용 장치(100)는 주변 광량을 감지하는 광량 센서(152)를 더 구비할 수 있다. 이 광량 센서(124)로는 통상적인 수광 소자를 이용할 수 있다. 광량 센서(152)는 주변이 어두울 때(광량 센서(124)가 감지한 주변 광량이 소정 기준치 이하일 때)에, 마이크로프로세서(110)로 하여금 마커(200)의 발광 소자를 동작시키도록 할 수 있다. 즉, 광량 센서(152)는 마커(200)가 발광 소자를 구비(상세히는 후술함)하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 착용 장치(100)의 마이크로프로세서(110)에 전기적으로 연결되어 있는 구성에서 필요하고, 마커(200)가 발광 소자를 구비하지 않는 경우에는 착용 장치(100)가 광량 센서(152)를 구비할 필요는 없다. 나아가, 광량 센서(152)는 착용 장치(100)에 구비되지 않고, 마커(200)가 발광 소자 및 별도의 배터리를 구비하는 경우 마커(200)에 구비될 수도 있다.

또한, 착용 장치(100)는 배터리(140)로부터의 전원의 공급/차단 또는 장치(100)의 동작/정지를 설정할 수 있도록 스위치(142)를 구비할 수 있고, 나아가 착용 장치(100)의 설정(예컨대, 인가 자극의 종류나 초기 강도 등의 설정)을 위한 버튼이나 스위치 등의 사용자 인터페이스(미도시)를 구비할 수도 있다.

마이크로프로세서(110)는, 이상과 같이 구성된 착용 장치(100)의 각 구성요소들의 동작을 제어한다. 마이크로프로세서(110)는, 기본적으로, 무선 송수신기(130)를 통해 제어 장치(400)로부터 자극 인가 신호가 수신되면, 그 신호를 해독하여 그 신호에 따른 종류와 강도의 자극을 동물(10)에게 인가한다. 또한, 전술한 구성의 실시예에서 움직임 센서(150)에 의한 동물의 움직임 정보, 배터리(140)의 잔량 정보 등을 무선 송수신기(130)를 통해 제어 장치(400)에 송신한다. 나아가, 광량 센서(152)에 의해 감지된 광량에 따라 마커(200)의 발광 소자를 동작시킨다.

동물(10)의 신체에 착용되는 마커(200)는, 후술하는 카메라(300)에 의해 시인이 용이하도록 미리 정해진 색상, 형상, 또는 색상 및 형상을 가진다. 도 1에 도시된 본 실시예에서 마커(200)는 원형의 형상을 가지고 동물(10)의 몸통에 벨트 등의 착용수단에 의해 좌우 하나씩 한 쌍이 착용되는 것으로 도시되고 설명되나, 마커의 색상, 형상, 착용 개소나 개수는, 카메라(300)에 의한 시인성이 좋고 화상 인식에 적합하도록 주변 사물과의 식별이 용이하다면, 다양하게 변경할 수 있다. 한편, 마커(200)의 화상은, 후술하는 제어 장치(400)가 카메라(300)에 의해 촬상된 화상에서 마커(200)의 화상을 인식할 수 있도록 제어 장치(400)의 메모리(420)에 미리 저장되어 있다.

한편, 특히 후술하는 카메라(200)로서 가시광선 카메라를 사용하는 경우, 어두운 야간에는 카메라(300)에 의해 촬상되는 화상에서 마커의 화상을 식별, 인식하기가 어려울 수 있다. 이에 대비하여, 마커(200)의 적어도 표면 부분을 형광 물질, 축광 물질 또는 광반사 물질로 형성하거나, 표면에 형광 물질, 축광 물질 또는 광반사 물질로 코팅할 수 있다. 또는, 마커(200)는, 소정의 색상 또는 형상으로 발광하는 발광 소자를 구비할 수도 있다. 또한 이 경우, 전술한 바와 같이, 마커(200) 또는 착용 장치(100)는 주변 광량을 감지하는 광량 센서(152)를 구비하고, 이 광량 센서(152)가 감지한 광량이 소정 기준치 이하일 때만 상기 발광 소자를 동작시키도록 할 수도 있다.

카메라(300)는 동물(10)이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역(20)을 포함하는 범위의 지상을 촬상가능하도록 지상 또는 지상 구조물에 설치되는데, 전형적으로 시야가 좋은 지붕이나 처마에 설치할 수 있다. 카메라(300)는 예를 들어 CCD(Charge-Coupled Device) 촬상 소자로 구현될 수 있다. 또한, 카메라는 가시광선 파장 영역의 빛을 감지하여 촬상하는 가시광선 카메라나, 적외선 영역의 빛을 감지하여 촬상하는 적외선 카메라를 이용할 수 있는데, 야간에도 동물(10)의 움직임(마커의 움직임)을 쉽게 시인, 식별할 수 있도록 적외선 카메라를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 최근 각종 시설물 등에 보안용으로 설치되고 있는 폐쇄회로 카메라를 이용할 수 있다. 나아가, 상세히는 후술하지만, 카메라(300)에 의해 촬상하는 화상은 감상용의 동영상이 아니므로 굳이 고가의 고성능 카메라를 사용할 필요는 없고, 마커 화상의 식별, 인식에 충분한 정도의 해상도와 프레임수를 가지는 것이면 된다.

한편, 특히 카메라(300)로서 가시광선 카메라를 사용하는 경우, 야간에 가로등이나 실외등 등의 별도의 조명이 없는 환경에서 촬상된 화상은 어두워서 마커(200)의 화상을 식별, 인식하기 어려울 수 있다. 이에 대비하여 본 실시예의 시스템(카메라(300) 또는 제어 장치(400))은 하나 이상의 조명수단(310)을 더 구비할 수 있다. 이 조명수단(310)으로는 촬상범위의 지상을 적절히 비춰줄 수 있다면 그 구체적인 종류, 설치 개소나 개수는 한정되지 않는다. 다만, 이 조명수단(310)은 제어 장치(400)에 의해 점등 및 소등 제어가 가능하도록 제어 장치(400)의 마이크로프로세서(110)에 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

나아가, 본 실시예의 시스템(카메라(300) 또는 제어 장치(400))은 주변 광량을 감지하는 광량 센서(320)를 더 구비하여, 이 광량 센서(320)가 감지한 광량이 소정 기준치 이하일 때에만 조명수단(310)을 동작하도록 할 수 있다. 또는, 별도의 광량 센서를 구비하지 않고, 카메라(300)에 의해 촬상된 화상의 밝기를 제어 장치(400)가 인식함으로써, 카메라(300)가 광량 센서를 겸할 수도 있다.

또한, 마커(200)를 특정한 색상으로 구성한 경우, 카메라(300)는 상기 특정한 색상의 파장대역의 빛만을 통과시키는 필터를 구비할 수 있다.

제어 장치(400)는, 전술한 착용 장치(100) 및 카메라(300)를 포함한 본 실시예의 시스템을 구성하는 요소들을 제어하여 본 발명의 동물 구속 방법을 실행한다. 이를 위해 제어 장치(400)는, 마이크로프로세서(410), 메모리(420), 무선 송수신기(430) 및 사용자 인터페이스(440)를 구비한다. 여기서, 전술한 카메라(300), 광량 센서(320) 및 조명수단(310)과, 제어 장치(400)를 구성하는 각 구성요소들은 논리적인 구분으로서 서로 전기적으로 연결되어 있으면 되며, 물리적으로 반드시 각각의 장치에 일체화되거나 인접하여 설치될 필요는 없다. 따라서, 예를 들어, 무선 송수신기(430)는 카메라(300)와 일체로 또는 카메라에 인접하여 설치되고, 무선 송수신기(430)를 제외한 마이크로프로세서(410), 메모리(420) 및 사용자 인터페이스(440)는 통상의 퍼스널 컴퓨터나 스마트 단말기로 구현될 수 있다. 이 경우, 무선 송수신기(430)를 포함하는 카메라(300)와 퍼스널 컴퓨터 또는 스마트 단말기는, 유선 연결 또는 Wi-Fi 등의 무선랜 방식으로 연결될 수 있다.

제어 장치(400)의 각 구성요소들을 상세히 보면, 먼저 메모리(420)는 전술한 마커(200)의 화상, 상세히는 후술하지만 설정된 특정 영역(20) 및 그 경계(20')에 관한 정보, 착용 장치(100)의 ID 정보나 상태 정보, 동물(10)에게 자극이 인가된 이력 데이터 등을 포함하는 데이터와, 마이크로프로세서(410)에 의해 실행되는 프로그램 등을 저장한다.

무선 송수신기(430)는 착용 장치(100)와의 무선 통신을 위한 것으로서, 본 실시예에서는 양방향 통신, 즉 착용 장치(100)로의 신호 송신뿐만 아니라 착용 장치(100)로부터의 신호 수신도 가능한 것으로서 설명하지만, 장치(100, 400)의 간소화와 저전력 소비를 위해 일방향 통신, 즉 신호 송신기능만을 구비한 송신기로 구성해도 된다. 구체적으로, 무선 송수신기(430)는, 착용 장치(100)로 자극 인가 신호 등의 RF 신호를 송신하고, 착용 장치(100)로부터 착용 장치(100)의 상태 정보 등의 RF 신호를 수신하는 안테나(432)와, 미약한 RF 신호를 증폭하기 위한 증폭기, 잡음 제거를 위한 필터, 마이크로프로세서(410)로부터 출력된 신호를 송신 RF 신호로 또는 수신된 RF 신호로부터 마이크로프로세서(410)가 인식가능한 신호로 변환하는 변/복조기 등을 구비한다.

사용자 인터페이스(440)는 사용자가 본 실시예의 시스템에 접근하여 초기 설정, 설정 변경, 온/오프 등의 동작 제어를 할 수 있도록 하는 입출력 수단으로서, 모니터, 키보드, 스피커, 마이크, 키패드, 마우스, 버튼, 터치 펜 등 다양한 부품을 포함할 수 있다. 또한, 모니터는 터치 스크린 기능을 겸하도록 함으로써, 상세히는 후술하지만, 특정 영역(20)의 설정이나 변경을 더욱 편리하게 할 수 있다.

마이크로프로세서(410)는, 이상과 같이 구성된 제어 장치(400)의 각 구성요소들의 동작을 제어한다. 마이크로프로세서(410)는, 기본적으로, 카메라(300)에 의해 촬상된 화상에서 특정 영역(20)을 설정하고, 카메라(300)에 의해 촬상된 화상에서 마커(200)의 화상을 인식하여 마커(200)의 화상이 특정 영역(20)의 경계(20')에 접근하는 경우, 무선 송수신기(430)를 통해 착용 장치(100)에, 동물(10)에게 인가할 자극의 종류 및 강도 등을 특정하여 자극 인가 신호를 송신한다. 또한, 마이크로프로세서(410)는, 전술한 구성의 실시예에서 착용 장치(100)로부터 움직임 센서(150)에 의한 동물의 움직임 정보, 배터리(140)의 잔량 정보 등을 무선 송수신기(130)를 통해 수신하고, 그에 기초하여 전체 시스템의 동작/정지를 제어하고, 사용자 인터페이스(440)를 통해 사용자에게 필요한 정보를 통보한다. 마이크로프로세서(410)의 보다 구체적인 동작에 대해서는 후술한다.

한편, 도 1에서 참조부호 '30'은, 후술하는 특정 영역(20)의 설정시 사용하거나, 동물(10)의 학습 효과를 증진하기 위한 경계 표지로서, 특히 시스템 구축이나 변경 초기에 유용하다. 즉, 동물이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역(20)의 경계에 동물(10) 및 카메라(300)에게 시인성이 좋은 경계 표지(30)을 설치해 두면, 본 발명의 시스템에 의해 동물이 특정 영역의 경계(20')에 접근했을 때 동물(10)의 시각에 경계 표지(30)가 시인됨과 함께 자극이 인가되는 동작이 반복으로써, 동물(10)은 자연스럽게 특정 영역(20)의 범위를 학습하게 된다. 이 경계 표지(30)는 선택적인 수단으로서 경계 표지(30)에 의해 충분한 학습 효과가 달성되었다고 판단된 경우에는 철거, 생략할 수 있다. 한편, 도 1에서 경계 표지(30)로서 깃발을 예로 들어 도시하였지만, 반드시 깃발일 필요는 없고, 시인성이 좋은 표지이면 어느 것이라도 된다.

이어서, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 이용하여 특정 영역(20)으로부터 동물이 이탈하는 것을 방지하는 동물 구속 방법의 바람직한 실시예를 도 5 내지 도 13을 참조하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 구축한다. 이 시스템의 구축은, 전술한 바와 같은 마커(200)와 착용 장치(100)를 동물의 신체(예컨대, 각각 몸통과 목)에 착용하고, 특정 영역(20)을 포함하는 범위를 촬상가능하도록 카메라(300)를, 예컨대 지붕이나 처마에 설치한다. 또한, 카메라(300)에 의해 촬상된 화상에서 특정 영역(20)을 설정함으로써 시스템의 구축 및 초기 설정이 완료된다. 여기서, 초기 설정에는 착용 장치(100)의 초기 설정, 특히 여러 가지의 자극 인가수단(120)을 구비하는 경우 인가할 자극의 선정이나 그 인가 순서, 자극 강도 등의 설정을 포함할 수 있고, 이러한 자극 인가수단(120)의 초기 설정은 착용 장치(100)에 마련된 버튼 등을 통해 수행하거나 제어 장치(400)의 사용자 인터페이스(440)를 통해 수행할 수 있다.

이어서, 초기 설정 작업 중, 특정 영역(20)의 설정 과정에 관해서, 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 다음의 과정은 제어 장치(400)의 메모리(420)에 저장되어 있는 특정 영역 설정 프로그램을 마이크로프로세서(410)가 실행함으로써 수행된다. 이 프로그램은 사용자 인터페이스(440)를 활용하여 대화식으로(interactively) 실행되도록 하는 것이 바람직하다. 다만, 이하의 단계 S10과 같이 사용자의 물리적인 행위가 필요한 경우는, 사용자 인터페이스(모니터) 상에 사용자의 행위를 요구하는 메시지를 표시하고, 사용자가 요구된 행위를 완료한 후 계속 실행 버튼을 누르면 다음 단계로 진행되는 형태로 구현한다.

특정 영역(20)의 설정은 기본적으로 카메라(300)에 의해 촬상된 화상 내에서 이루어지는데, 경계 표지(30)를 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우가 있다. 먼저, 경계 표지(30)를 이용하는 경우에 대해 설명한다.

먼저, 동물(10)이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역의 경계를 나타내는 적어도 하나의 경계 표지(30)를 사용자가 지상에 설치한다(S10). 이어서, 카메라(300)를 이용하여 경계 표지(30)가 설치된 지상을 촬상하도록 한다(S20). 그러면, 도 6에 도시된 바와 같은 화상(500)이 얻어진다. 한편, 도 6에 도시된 예에서는 5개의 경계 표지(30)를 특정 영역(20)의 모서리에 각각 설치한 경우를 예로 들었지만, 경계 표지(30)는 1개나 2개만을 설치할 수도 있다(경계 표지를 하나만 설치한 예는 도 9를 참조하여 후술한다).

이어서, 특정 영역의 경계(20')를 설정하게 되는데(S30), 구체적으로, 먼저 제어 장치(특정 영역 설정 프로그램)는 카메라(300)에 의해 촬상된 화상(500) 안에서 경계 표지(30)의 화상을 인식한다. 이를 위해, 메모리(420)에는 본 시스템이 사용하는 경계 표지의 화상이 미리 저장되어 있다. 따라서, 본 예에서는 5개의 경계 표지(30)가 인식되고, 이어서 이 5개의 경계 표지(30)들을 잇는 폐곡선(5각형)을 추출한다. 그런데, 도 7에 도시된 바와 같이, 5개의 경계 표지(30)를 이어서 만들어지는 폐곡선은 모두 4가지가 있기 때문에, 제어 장치(마이크로프로세서(410))는 4가지의 폐곡선을 모두 모니터에 표시하고 사용자의 선택에 따라 사용자가 원하는 폐곡선(예컨대, 도 7의 (a)에 도시된 점 P1~P5를 잇는 5각형)을 특정 영역의 경계(20')로서 설정한다.

이어서, 설정된 특정 영역의 경계, 즉 도 7의 (a)에 도시된 점 P1~P5를 잇는 5각형에 의해 구분되는 두 영역(5각형의 안쪽 영역과 바깥쪽 영역) 중 어느 영역을 동물(10)이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역(20)으로 할 것인지를 사용자에게 선택하게 함으로써 특정 영역을 설정하고, 이를 메모리에 저장함으로써(S40) 특정 영역(20)과 그 경계(20')의 설정이 완료된다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 사용자는 지상에 경계 표지(30)를 설치하고, 영역을 선택하는 간단한 과정만으로 특정 영역(20)과 그 경계(20')를 원하는 형태로 설정할 수 있다.

한편, 이상의 설명에서는 경계 표지(30)들을 잇는 직선들로 이루어진 폐곡선을 그대로 특정 영역의 경계(20')로 설정하는 예를 들었지만, 숙련된 사용자나 보다 미세한 변경이 필요한 경우에는 추가적으로 경계(20')의 수정 과정을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 5개의 경계 표지(30)가 설치된 지점 P1~P5를 잇는 폐곡선 P에 대하여, 각 두 점을 잇는 직선들을 선택하고 평행이동함으로써 특정 영역의 경계를 폐곡선 P에서 Q로 변경할 수 있다. 나아가, 두 점간을 잇는 직선을 선택하고 중간 부분을 어느 일방으로 확장시킴으로써 두 점간을 잇는 직선을 곡선으로 변경할 수도 있다. 이러한 직선의 평행이동이나 곡선화는 사용자 인터페이스로서 마우스나 터치 펜의 드레그 & 드롭(drag & drop) 등의 방식으로 구현할 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는 복수의 경계 표지(30)를 이용하여 특정 영역의 경계(20')가 각 지점들을 잇는 직선들로 이루어진 폐곡선인 경우를 예로 들었지만, 경계 표지(30)를 1개나 2개만 사용하는 경우도 특정 영역(20)과 그 경계(20')를 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 경계 표지(30')를 1개만 설치한 경우(3개 미만 설치한 경우)에는 경계 표지들을 잇는 폐곡선이 추출되지 않는다. 따라서, 이 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이, 경계 표지(30')를 중심으로 하여 소정 반경의 원 R을 모니터 상에 표시한다. 이어서, 필요에 따라, 전술한 특정 영역의 경계를 변경하는 과정과 유사하게 사용자의 조작에 의해 원 R의 반경을 확대 또는 축소함으로써 특정 영역의 경계(20')를 설정할 수 있다. 또한, 경계 표지(30')를 2개 설치한 경우에는 두 설치 지점간의 중간점을 중심으로 하여 소정 반경의 타원을 특정 영역의 경계로서 표시하여 설정할 수 있다.

한편, 도 9에 도시된 예는, 도 8의 예와 달리, 특정 영역의 경계 R의 바깥쪽 영역을 특정 영역으로 설정한 예이다. 환언하면, 특정 영역의 경계 R의 안쪽은 금지 영역이 된다. 이와 같이, 본 발명에서 특정 영역은 상대적인 개념으로서, 본 발명의 동물을 특정 영역에 구속하는 시스템 및 방법은 동물을 특정 영역에 접근하지 못하게 하는 동물 접근 방지 시스템 및 방법이라고도 할 수 있다.

또한, 도 9에서 경계 표지(30')를 도 8의 경계 표지(30')와 다른 형태의 것을 사용한 것은, 도 9의 예가, 도 8에 의해 특정 영역을 설정하고 그 특정 영역 안에 금지 영역을 설정한 예이기 때문에, 설명의 편의와 프로그램 구현의 편의를 위한 것으로서, 도 8의 경계 표지(30)와 동일한 표지를 사용할 수도 있다.

이상, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 특정 영역의 설정과, 도 9를 참조하여 설명한 금지 영역의 설정을 종합하면, 도 10에 도시된 바와 같이 폐곡선 Q의 안쪽 영역과 원 R의 바깥쪽 영역이 중첩되는 부분(빗금친 부분)이 최종적인 특정 영역이 된다.

한편, 이상의 예에서는 경계 표지(30)를 이용하여 특정 영역(20)과 그 경계(20')를 설정하는 것으로 설명하였으나 경계 표지(30)를 이용하지 않고 특정 영역(20)과 그 경계(20')를 설정할 수도 있다. 즉, 경계 표지(30)가 없는 화상(500) 안에, 도 8과 도 9을 참조하여 설명한 바와 유사하게, 터치 펜이나 마우스 등의 사용자 인터페이스(440)를 사용하여 사용자가 직접 다각선의 꼭지점(P1~P5 또는 Q1~Q5)을 찍거나 폐곡선을 그려넣음으로써 특정 영역(20)과 그 경계(20')를 설정하고 변경할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 간단한 방법과 구성으로 사용자가 원하는 임의의 특정 영역의 설정이 가능하다.

이와 같이 시스템의 구축이 완료되고, 특정 영역(20)과 그 경계(20')의 설정이 완료되면, 시스템의 본격적인 사용으로서 동물 구속 방법을 실행하게 된다. 이때, 특정 영역의 경계(20')를 설정하기 위해 설치했던 경계 표지(30)는 바로 철거하거나, 당분간 그대로 둔 후 동물(10)의 학습 효과가 충분히 달성되었다고 판단되었을 때 철거하면 된다.

본 실시예의 동물 구속 방법은 착용 장치(100)의 전원 스위치(142)와 제어 장치(400)의 동작 스위치를 온함으로써 시스템이 동작하게 된다. 시스템이 동작하면, 카메라(300)에 의해 특정 영역(20)을 포함하는 범위를 촬상하고, 촬상된 화상(500) 안에서 동물(10)이 착용하고 있는 마커(200)의 화상을 인식하고, 이 마커(200)의 화상이 특정 영역(20)의 경계(20')에 접근하면, 제어 장치(400)는 착용 장치(100)에 자극 인가 신호를 송신하고, 그에 따라 착용 장치(100)의 자극 인가수단(120)에 의해 동물(10)에게 자극을 인가하게 된다.

구체적으로, 먼저 착용 장치(100)는 움직임 센서(150)로부터 동물(10)의 움직임이 감지되면, 이를 무선 송수신기(130)를 통해 제어 장치(400)에 통지한다(S110). 동물(10)의 움직임이 감지되면, 제어 장치(400)는 광량 센서(320)를 이용하여 주변이 충분히 밝은지를 판단한다(S120). 그 결과 주변이 충분히 밝으면(소정 기준치 이상의 광량이 감지되었으면) 조명수단(310)을 오프하고(S140), 주변이 어두우면(소정 기준치 이하의 광량이 감지되었으면) 조명수단(310)을 온시킨다(S130). 한편, 착용 장치(100) 또는 마커(200)가 광량 센서(152)를 구비하고 마커(200)가 발광 소자를 구비한 경우에는, 제어 장치(400)에 의한 주변 광량에 따른 조명수단(310)의 점등/소등이 아니라 착용 장치(100)나 마커(200)에 의한 발광 소자의 점등/소등이 이루어지게 된다. 어느 경우든 이렇게 움직임 센서(150)를 이용하여 동물의 움직임이 감지되었을 때에만 시스템을 동작시키고, 광량 센서(320, 152)를 이용하여 주변이 어두울 때에만 조명수단(310)이나 마커(200)의 발광 소자를 온시킴으로써 착용 장치(100), 마커(200), 카메라(300) 및 제어 장치(400)의 전력 소모를 최소한으로 억제할 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 카메라(300)로서 적외선 카메라를 사용하는 경우에는 광량 센서와 조명수단이나 발광 소자가 별도로 필요하지 않다.

이어서, 카메라(300)에 의해 특정 영역(20)을 포함한 범위의 지상을 촬상한다(S150). 여기서, 카메라(300)에 의해 촬상된 화상은 감상용이 아니므로 고화질 동영상일 필요는 없고 마커 화상의 식별, 인식이 가능한 정지 화상으로 충분하다. 다만, 동물(10)의 이동 속도를 감안하면, 초당 20 프레임 이상의 동영상은 아니더라도 초당 수 프레임 정도(디지털 스틸 카메라의 연사 속도 정도)는 되는 것이 좋다.

이어서, 제어 장치(400)(마이크로프로세서(410))는 카메라(300)에 의해 촬상된 화상에서 마커(200)의 화상을 식별, 인식한다(S160). 이 마커 화상의 인식 과정은, 널리 알려진 화상 인식 기술을 이용하여 소프트웨어적으로 구현되는데, 도 12를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 12에서 참조부호 '500'은 카메라(300)에 의해 촬상된 한 프레임의 화상(정지 화상)인데, 제어 장치(400)는 카메라(300)로부터 이 화상(500)을 실시간으로 전달받아 화상(500) 안에서 마커의 화상(201~208)을 식별, 인식하게 된다. 도 12에는 하나의 화상(500) 안에 다수의 마커 화상(201~208)이 있는 것으로 도시하였지만, 실제로는 동물 수만큼의 마커 화상이 존재할 수 있다.

또한, 마커(200)의 형상이 원형이고 동물(10)의 몸통 좌우에 하나씩 한 쌍 착용했을 때, 화상(500) 안의 마커 화상(201~208)은 카메라(300)로부터의 거리와 촬상 각도나 동물(10)의 이동방향에 따라 개수, 크기, 진원도가 달라진다. 따라서, 메모리(420)에는 미리 실험에 의해 하나의 화상(500) 안에 존재할 수 있는 다양한 진원도의 원과 타원을 기준이 되는 마커 화상으로서 저장해 두는 것이 바람직하다. 그러면, 제어 장치(400)(마이크로프로세서(410))는, 카메라(300)에 의해 촬상된 화상(500) 안에서 원이나 타원을 추출하고. 추출된 원이나 타원을 필요에 따라 확대/축소 또는 회전시켜, 메모리(420)에 저장되어 있는 기준이 되는 마커 화상과 비교하여 인식함으로써 동물(10)이 화상(500) 안에 존재하는지를 판단한다. 이때, 화상(500) 안에 마커 화상이 존재하지 않거나, 화상(500) 안에 마커 화상이 존재하지만 특정 영역의 경계(20')를 이미 벗어난 경우에는, 사용자 인터페이스(440)를 통해 사용자에게 통보하여(S170) 필요한 조치를 취하도록 할 수 있다.

한편, 도 12에서는 마커(200)가 원형인 경우를 예로 들어 마커 화상 인식 과정을 설명했지만, 마커가 삼각형이나 사각형 등 다른 형상을 가진 경우에도 동일한 방법으로 마커 화상 인식을 행할 수 있음은 물론이다. 또한, 마커(200)가 특정한 형상이 아니라 특정한 색상으로 이루어진 경우에는, 화상(500) 안에서 상기 특정한 색상을 추출하여 동물(10)의 존재와 위치를 파악할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 카메라(300)에 구비된 상기 특정한 색상의 파장대역의 빛만을 통과시키는 필터를 사용하면 효율적으로 특정 색상의 마커 화상을 인식할 수 있다.

이와 같이 단계 S160에서 마커 화상이 인식된 경우, 제어 장치(400)(마이크로프로세서(410))는 마커의 화상(201~208)이 특정 영역의 경계(20' 또는 R)에 접근했는지 판단하여(S180), 소정 기준치 이하로 접근한 경우 무선 송수신기(430)를 통해 착용 장치(100)에 자극 인가 신호를 송신하고, 착용 장치(100)는 수신한 자극 인가 신호에 따른 종류와 강도의 자극을 동물(10)에게 인가한다(S190).

이때, 전술한 바와 같이, 자극 인가수단(120)이 2종 이상의 서로 다른 종류의 자극을 사용하거나, 자극의 강도를 조절가능하게 한 경우에, 마커 화상(201~208)이 특정 영역의 경계(20' 또는 R)에 접근한 정도에 따라 약한 자극에서 강한 자극으로 단계적으로(예를 들어, 소리 자극, 진동 자극, 전기충격 자극의 순으로, 또는 동일한 종류의 자극에서 강도를 점점 세게) 자극을 인가하여 동물(10)의 학습 효과를 증진시킬 수 있다. 이를 위해, 무선 송수신기(430)을 통해 송신하는 자극 인가 신호는 수신처인 착용 장치(100)의 ID(착용 장치, 즉 동물이 2마리 이상인 경우), 인가할 자극의 종류, 자극의 강도 등을 코드화하여 포함한다.

또한, 단계 S190에서는, 동물(10)이 이전에 특정 영역의 경계(20')에 접근한 이력(자극이 인가된 이력)을 참조하여 인가하는 자극의 강도나 종류를 조절할 수 있다. 즉, 제어 장치(400)는, 자극 인가 신호가 송신될 때마다 자극 인가 신호가 송신된 시간을 메모리(420)에 저장해 두고, 메모리에 저장된 자극 인가 신호가 송신된 시간을 기초로, 자극 인가 신호의 송신 빈도가 높을수록 자극의 강도를 높이거나, 직전의 송신 시점으로부터 경과한 시간이 짧을수록 자극의 강도를 높이는 등의 자극 강도를 조절할 수 있다.

구체적으로, 도 13에 도시된 그래프에서 보듯이, 직전의 자극 인가 시점으로부터 소정의 짧은 시간 이내에 다시 동물이 특정 영역의 경계(20' 또는 R)에 접근한 경우(t₂, t₃, t₇)에는 직전(각각 t₁, t₂, t₆)의 자극 강도보다 높은 강도의 자극을 인가하고, 상기 소정의 짧은 시간보다는 긴 시간 동안 특정 영역의 경계에의 접근이 없었던 경우에는 자극 강도를 직전 자극 강도와 동일한 수준으로 낮추고(t₄의 경우), 다시 이 시간보다 긴 소정 시간 동안 특정 영역의 경계에의 접근이 없었던 경우에는 자극 강도를 직전 자극 강도보다 낮은 수준 또는 초기 자극 강도(s₀)로 낮추도록 할(t₅, t₆의 경우) 수 있다.

이어서, 마지막으로 시스템 전원 스위치 또는 동작 스위치가 오프되었는지 판단하여(S200), 오프되었으면 시스템의 동작을 정지하고, 여전히 온 상태이면 단계 S110으로 되돌아가 상술한 과정을 반복한다.

한편, 상술한 실시예에서는 동물(10)이 1마리인 경우를 예로 들어 설명했지만, 2마리 이상의 동물(10)에도 본 발명은 적용가능하다. 이 경우 복수의 착용 장치(100)는 식별을 위해 각각의 ID를 가지고, 또한 마커(200)도 복수 종류를 사용할 필요가 있다. 나아가, 각 동물별로 특정 영역(20)과 그 경계(20')를 따로 설정할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에서는 카메라(300)가 1대인 경우를 예로 들어 설명했지만, 카메라를 2대 이상 포함할 수도 있다. 특히, 1대의 카메라로는 특정 영역(20)의 전체를 촬상하기 어려운 경우 카메라를 2대 이상 설치하여 각각의 사각지대를 촬상함으로써 보다 자유로운 특정 영역의 설정이 가능하다. 또한, 2대 이상의 카메라를 사용하면 동물의 위치를 더욱 정확하게 파악할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 동물
20 : 특정 영역
20': 특정 영역의 경계
30, 30': 경계 표지
100 : 동물에 착용되는 장치, 착용 장치
110 : 마이크로프로세서
120 : 자극 인가수단
130 : 무선 송수신기
140 : 배터리
150 : 움직임 센서
152 : 광량 센서
160 : 디스플레이
200 : 마커
201~208 : 마커 화상
300 : 카메라
310 : 조명수단
320 : 광량 센서
400 : 제어 장치
410 : 마이크로프로세서
420 : 메모리
430 : 무선 송수신기
440 : 사용자 인터페이스
500 : 카메라에 의해 촬상된 화상

Claims

인간에 의해 관리되는 동물이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하는 동물 구속 시스템으로서,
지상 또는 지상의 구조물에 설치되어 상기 특정 영역을 촬상하는 카메라;
미리 정해진 색상, 형상, 또는 색상 및 형상을 가지고, 상기 동물에 착용되는 마커;
상기 동물에 자극을 인가하는 자극 인가수단을 구비하고, 상기 동물에 착용되는 장치; 및
상기 특정 영역의 경계 및 상기 마커의 화상을 저장하는 메모리를 구비하고, 상기 카메라 및 동물에 착용되는 장치를 제어하는 제어 장치;를 포함하고,
상기 제어 장치는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상을 인식하여 상기 마커의 화상이 상기 특정 영역의 경계에 접근하는 경우, 상기 동물에 착용되는 장치의 자극 인가수단을 구동하여 상기 동물에 자극을 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항에 있어서,
상기 특정 영역을 설정하기 위해 지상에 설치되는 적어도 하나의 경계 표지를 더 포함하고,
상기 제어 장치는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 경계 표지를 잇는 곡선 또는 상기 경계 표지를 중심으로 한 소정 반경의 원 또는 타원으로 이루어진 곡선을 특정하고, 이 곡선을 상기 특정 영역의 경계로서 설정하여 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항에 있어서,
상기 자극 인가수단은 상기 동물에게 적어도 2종 이상의 서로 다른 종류의 자극을 인가하는 것이 가능하고,
상기 제어 장치는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상이 상기 특정 영역의 경계에 접근한 정도에 따라, 상기 자극 인가수단이 서로 다른 종류의 자극을 상기 동물에게 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항에 있어서,
상기 자극 인가수단에 의해 상기 동물에게 인가하는 자극의 강도가 조절가능하고,
상기 제어 장치는, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상이 상기 특정 영역의 경계에 접근한 정도에 따라, 상기 자극 인가수단이 서로 다른 강도의 자극을 상기 동물에게 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동물에 인가되는 자극은, 소리, 진동 및 전기 충격 자극의 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마커는 적어도 그 표면이 형광 물질, 축광 물질 또는 광반사 물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마커는 소정의 색상 또는 형상으로 발광하는 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제7항에 있어서,
상기 마커 또는 상기 동물에 착용되는 장치는 주변 광량을 감지하는 광량 센서를 더 구비하고, 상기 광량 센서가 감지한 광량이 소정 기준치 이하일 때 상기 발광 소자를 동작시키는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제8항에 있어서,
상기 마커 또는 상기 동물에 착용되는 장치는 상기 동물의 움직임을 감지하는 움직임 센서를 더 구비하고, 상기 광량 센서가 감지한 광량이 소정 기준치 이하이고, 상기 움직임 센서에 의해 상기 동물의 움직임이 감지되었을 때 상기 발광 소자를 동작시키는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라 또는 상기 제어 장치는, 주변 광량을 감지하는 광량 센서; 및 상기 특정 영역을 조명하는 조명수단;을 더 구비하고,
상기 카메라 또는 상기 제어 장치는 상기 광량 센서가 감지한 광량이 소정 기준치 이하일 때 상기 조명수단으로 상기 특정 영역을 조명하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제10항에 있어서,
상기 동물에 착용되는 장치는, 상기 동물의 움직임을 감지하는 움직임 센서; 및 상기 제어 장치와 무선 통신이 가능한 송수신기;를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 광량 센서가 감지한 광량이 소정 기준치 이하이고, 상기 동물에 착용되는 장치의 송수신기로부터 송신된 상기 움직임 센서의 정보에 의해 상기 동물의 움직임이 감지되었을 때 상기 조명수단으로 상기 특정 영역을 조명하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라는 적외선 카메라인 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동물에 착용되는 장치는, 상기 동물의 움직임을 감지하는 움직임 센서; 및 상기 제어 장치와 무선 통신이 가능한 송수신기;를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 동물에 착용되는 장치의 송수신기로부터 송신된 상기 움직임 센서의 정보에 의해 상기 동물의 움직임이 감지되었을 때에만 상기 카메라 및 자극 인가수단을 동작시키는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자극 인가수단에 의해 상기 동물에게 인가하는 자극의 강도가 조절가능하고,
상기 제어 장치는, 상기 자극 인가수단이 구동될 때마다 상기 자극 인가수단이 구동된 시간을 상기 메모리에 저장해 두고, 상기 메모리에 저장된 상기 자극 인가수단이 구동된 시간을 기초로 자극의 강도를 조절하도록 상기 자극 인가수단을 제어하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 시스템.
인간에 의해 관리되는 동물이 이탈해서는 아니 되는 특정 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하는 방법으로서,
상기 동물에, 미리 정해진 색상, 형상, 또는 색상 및 형상을 가지는 마커, 및 자극 인가수단을 구비한 장치를 착용하는 단계;
상기 특정 영역을 포함하는 범위를 촬상가능하도록 카메라를 설치하는 단계;
상기 카메라에 의해 상기 특정 영역을 포함하는 범위를 촬상하는 단계;
상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 특정 영역을 설정하는 단계;
제어 장치에 의해, 상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상을 인식하는 단계; 및
상기 카메라에 의해 촬상된 화상에서 상기 마커의 화상이 상기 특정 영역의 경계에 접근하는 경우, 상기 자극 인가수단에 의해 상기 동물에게 자극을 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 동물 구속 방법.