KR20170100892A - 위치 추적 장치 - Google Patents

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KR20170100892A
KR20170100892A KR1020160023331A KR20160023331A KR20170100892A KR 20170100892 A KR20170100892 A KR 20170100892A KR 1020160023331 A KR1020160023331 A KR 1020160023331A KR 20160023331 A KR20160023331 A KR 20160023331A KR 20170100892 A KR20170100892 A KR 20170100892A
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카즈마 후쿠다
김병기
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한화테크윈 주식회사
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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 위치 추적 장치는 감시 대상 물체를 탐지하여 상기 감시 대상 물체에 대한 정보를 획득하고, 상기 정보를 외부로 전송하는 중앙 서버 시스템; 상기 중앙 서버 시스템으로부터 상기 정보를 전송받아 상기 감시 대상 물체를 파악하고, 상기 감시 대상 물체를 촬영하는 적어도 하나의 카메라; 상기 중앙 서버 시스템으로부터 상기 정보를 전송받아 상기 감시 대상 물체를 파악하고, 상기 감시 대상 물체를 추적하는 적어도 하나의 이동체를 포함하되, 상기 적어도 하나의 이동체 및 상기 적어도 하나의 카메라는, 각각 상호간에 연동하여, 상기 적어도 하나의 이동체가 상기 감시 대상 물체의 위치를 상기 적어도 하나의 카메라에 실시간으로 전송하면, 상기 적어도 하나의 카메라는 상기 감시 대상 물체의 위치를 실시간으로 파악하여 상기 감시 대상 물체를 촬영하고, 상기 적어도 하나의 카메라가 상기 감시 대상 물체의 위치를 상기 적어도 하나의 이동체에 실시간으로 전송하면, 상기 적어도 하나의 이동체는 상기 감시 대상 물체의 위치를 실시간으로 파악하여 상기 감시 대상 물체를 추적한다.

Description

위치 추적 장치{Position Tracking Apparatus}
본 발명은 위치 추적 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라 및 이동체가 함께 감시 대상 물체를 감시하며, 중앙 서버 시스템과 각각 연동될 뿐만이 아니라 카메라 및 이동체 상호 간에도 연동되어 정보를 송수신할 수 있는 위치 추적 장치에 관한 것이다.
일반적으로 은행, 백화점, 일반 주택가를 비롯한 다양한 장소에서 감시 시스템이 널리 사용되고 있다. 이러한 감시 시스템은 범죄 예방, 보안을 목적으로 사용될 수 있으나, 최근에는 실내의 애완동물 또는 어린 아이를 실시간으로 감시하기 위해서도 사용되기도 한다. 그리고 이러한 감시 시스템으로 가장 많이 사용하는 시스템은, 감시를 원하는 영역을 촬영할 수 있도록 적절한 위치에 카메라를 설치하고, 사용자는 카메라가 촬영한 영상을 모니터링 함으로써 감시할 수 있는 폐쇄회로 텔레비전(Closed Circuit Television: CCTV) 시스템이다.
그러나, 카메라는 미리 임의의 지점에 설치되어야 하고, 감시를 하려는 대상이 이동을 하게 되면 카메라는 상기 감시 대상을 놓치지 않고 촬영해야 한다. 감시 대상은 빠르게 이동하는 물체이고, 카메라에도 사각지대가 존재하므로 카메라는 이러한 감시 대상을 놓치기 쉽다. 그리고 카메라가 팬, 틸트, 줌(Pan, Tilt, Zoom: PTZ) 기능을 제공하더라도 사용자가 직접 수동으로 명령을 내려야 하거나, 카메라가 자동으로 팬, 틸트, 줌 기능을 수행하더라도 카메라의 사각지대를 완전히 개선하는 것은 상당히 어려운 일이다.
따라서 최근에는 카메라뿐만 아니라 이동체가 함께 감시 대상을 감시하는 시스템이 소개되었다. 그러나 종래의 카메라 및 이동체의 감시 시스템은, 이동체에게 일일이 이동할 웨이포인트를 지정하여야 하는 불편함이 있었다. 그리고 복수의 카메라 및 이동체에게 중앙 시스템이 동시에 명령 신호를 전송하지 못하고, 선택적으로 일일이 지정하여 명령 신호를 전송하였다. 뿐만 아니라 카메라 및 이동체 상호간에 직접 통신이 불가능하여, 각각 획득한 정보들은 중앙 시스템을 거쳐야만 상호간에 정보 교환이 가능하였다.
또한, 이동체의 내부에는 이동체가 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 배터리가 포함되어 있다. 그러나 종래의 기술은 이동체의 배터리 잔량을 고려하지 않아 이동체가 감시 대상을 추적하는 도중에 배터리가 모두 소모되어 정지하는 사고도 발생하게 되었다.
미국특허등록 제 5608412 호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 카메라 및 이동체가 함께 감시 대상 물체를 감시하며, 중앙 서버 시스템과 각각 연동될 뿐만이 아니라 카메라 및 이동체 상호간에도 연동되어 정보를 송수신할 수 있는 위치 추적 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 위치 추적 장치는 감시 대상 물체를 탐지하여 상기 감시 대상 물체에 대한 정보를 획득하고, 상기 정보를 외부로 전송하는 중앙 서버 시스템; 상기 중앙 서버 시스템으로부터 상기 정보를 전송받아 상기 감시 대상 물체를 파악하고, 상기 감시 대상 물체를 촬영하는 적어도 하나의 카메라; 상기 중앙 서버 시스템으로부터 상기 정보를 전송받아 상기 감시 대상 물체를 파악하고, 상기 감시 대상 물체를 추적하는 적어도 하나의 이동체를 포함하되, 상기 적어도 하나의 이동체 및 상기 적어도 하나의 카메라는, 각각 상호간에 연동하여, 상기 적어도 하나의 이동체가 상기 감시 대상 물체의 위치를 상기 적어도 하나의 카메라에 실시간으로 전송하면, 상기 적어도 하나의 카메라는 상기 감시 대상 물체의 위치를 실시간으로 파악하여 상기 감시 대상 물체를 촬영하고, 상기 적어도 하나의 카메라가 상기 감시 대상 물체의 위치를 상기 적어도 하나의 이동체에 실시간으로 전송하면, 상기 적어도 하나의 이동체는 상기 감시 대상 물체의 위치를 실시간으로 파악하여 상기 감시 대상 물체를 추적한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
카메라 및 이동체가 함께 감시 대상 물체를 감시하며, 중앙 서버 시스템과 각각 연동될 뿐만이 아니라 카메라 및 이동체 상호간에도 연동되어 정보를 송수신할 수 있다. 따라서 중앙 서버 시스템을 거쳐 정보를 실시간으로 갱신하는 것 보다 정보의 갱신 속도가 빠르다.
또한, 이동체의 전력 잔량을 고려하여 이동체의 추적을 제어하므로, 이동체에 전력이 공급되지 않아 도중에 정지하는 사고가 발생하지 않고 효율적으로 이동체들이 운영될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)의 작동 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서(103, 111, 125)를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라(10)의 배치에 따라 감시 대상 물체(2)를 촬영하는 방법 중에 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입한 경우를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라(10)의 배치에 따라 감시 대상 물체(2)를 촬영하는 방법 중에 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입하지 않는 경우를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 감지 센서(112, 126) 중 라이다(LIDAR)의 기본 원리를 나타낸 참고도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 이동체(11)가 감시 대상 물체(2)를 추적하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)를 실시하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙 서버 시스템(12), 적어도 하나의 카메라(10), 적어도 하나의 이동체(11)를 포함한다.
중앙 서버 시스템(12)은 감시 대상 물체(2)를 탐지하여 상기 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 획득하고, 상기 정보를 카메라(10) 및 이동체(11)에 전송한다. 중앙 서버 시스템(12)은 물체 탐지부(121), 제어부(122), 통신부(123), 영상 출력부(124)를 포함한다.
여기서 감시 대상 물체(2)는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)가 위치 추적을 하려는 대상으로 특정한 물체이다. 예를 들면, 감시 대상 물체(2)가 차량이라면 도난 차량, 죄수 호송 차량, 현금 수송 차량 등의 다양한 차량이 포함되며, 감시 대상 물체(2)가 사람이라면 도둑, 무단 침입자 등의 다양한 사람이 포함된다. 상기 위치 추적 장치(1)는 범죄 예방을 위해 사용된 것으로 설명하였다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)는 범죄 예방을 위한 경우뿐만 아니라 다양한 과제를 해결하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들면, 실내에 보호자가 없는 애완동물 또는 어린 아이를 감시하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에는 감시 대상 물체(2)는 애완동물 또는 어린 아이가 될 수 있다. 이하 감시 대상 물체(2)는 도주하는 범죄자인 사람인 것으로 설명한다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)는 일부 목적에 제한되지 않고 감시 대상 물체(2)가 이동하는 것을 실시간으로 추적하기 위해서는 다양한 목적을 위해 사용될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따른 감시 대상 물체(2)는 위치 추적 장치(1)의 사용 목적에 따라 다양할 수 있다.
물체 탐지부(121)는 감시 대상 물체(2)를 탐지하고 인식하여 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 추출한다. 일반적으로 물체를 탐지하기 위해 물체의 특성에 따라 다양한 센서를 사용한다. 예를 들면, 물체의 온도를 탐지하기 위한 온도 센서, 물체의 이동 속도를 탐지하기 위한 속도 센서 등이 있다. 그러나 물체 탐지부(121)는 감시 대상 물체(2)로부터 다양한 정보를 획득한다. 여기서 다양한 정보는 감시 대상 물체(2)의 외형, 크기, 색상 등에 관한 정보뿐만 아니라, 감시 대상 물체(2)의 위치, 이동 방향, 이동 속도 등에 관한 정보들도 포함한다. 따라서 감시 대상 물체(2)로부터 이러한 다양한 정보를 획득하기 위해서, 물체 탐지부(121)는 다양한 센서를 복합적으로 사용하는 것이 바람직하다. 그 중 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지부(121)는 비전(Vision) 센서(125), 거리 감지 센서(126)를 포함한다.
비전 센서(125)는 기계에 시각과 판단 기능을 부여한 것으로 이미지 센서를 이용하여 영상을 촬영함으로써, 하드웨어와 소프트웨어의 시스템이 대상 물체(2)를 인지하고 판단하는 기능을 하는 것이다. 비전 센서(125)는 3차원 공간은 2차원 영상정보로 변환하므로 거리를 측정하기 위해서는 추가적인 센서나 스테레오 카메라(10)가 필요하고 단독으로는 거리측정이 어렵지만, 촬영한 영상에서 대상을 인식하고 추출하는 능력이 뛰어나다. 비전 센서(125)가 감시 대상 물체(2)를 촬영하여 영상 데이터를 획득하면, 영상 데이터로부터 감시 대상 물체(2)를 특정한다. 그리고 감시 대상 물체(2)의 외형, 색상 등에 대한 정보를 추출한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서(103, 111, 125)는 물체 탐지부(121) 만이 아니라 상기 카메라(10) 및 이동체(11)에도 포함된다. 비전 센서(103, 111, 125)에 대한 자세한 내용은 후술한다.
거리 감지 센서(126)는 대상 물체(2)의 위치 및 거리를 측정하여 정보를 획득한다. 거리 감지 센서(126)는 구동 원리에 따라 다양한 종류가 있다. 그러나 일반적으로 거리 감지 센서(126)는 대상 물체(2)에 대하여 파동 에너지를 발산하고, 상기 파동 에너지가 대상 물체(2)와 충돌한 후 되돌아오는 시간을 역연산하여 대상 물체(2)와의 거리를 측정한다. 상기 파동 에너지의 종류에 따라, 파동 에너지로써 초음파를 이용한 레이더(RADAR) 센서, 레이저를 이용한 라이다(LIDAR) 센서 등이 존재한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 감지 센서(126)는 제한되지 않고 대상 물체(2)의 위치 및 거리를 측정할 수 있다면 다양한 센서를 사용할 수 있다. 거리 감지 센서(126)는 감시 대상 물체(2)가 특정되면, 상기 감시 대상 물체(2)와의 거리, 크기 등에 대한 정보를 추출한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 감지 센서(112, 126)는 물체 탐지부(121) 만이 아니라 상기 이동체(11)에도 포함된다. 거리 감지 센서(112, 126)에 대한 자세한 내용은 후술한다.
제어부(122)는 물체 탐지부(121)가 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 추출하면, 상기 정보에 대한 데이터 및 신호를 받아 처리를 하고, 중앙 서버 시스템(12) 내의 다른 구성요소에 데이터를 전송하며, 중앙 서버 시스템(12)의 동작을 전체적으로 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(122)로는 CPU(Central Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 DSP(Digital Signal Processor) 등을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고 다양한 논리 연산 프로세서가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(122)는 이동 객체 감지(Moving Object Detecting, MOD) 기능을 수행한다. 이동 객체 감지(MOD) 기능이란, 사용자 주변의 움직이는 물체를 자동으로 감지하여 사용자에게 알려주는 기능이다. 일반적으로 이동 객체 감지(MOD) 기능은 영상을 촬영하고, 각 프레임의 변화 값을 감지함으로써 움직임을 판단한다. 그러나 최근에는 물체의 크기 등을 종합적으로 실시간 분석하여 원거리에서도 물체의 움직임을 정확히 판단하는 기술이 제안되었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(122)는, 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 토대로 감시 대상 물체(2)를 특정하고, 비전 센서(125)가 촬영한 영상으로부터 감시 대상 물체(2)의 움직임을 감지하여, 감시 대상 물체(2)를 계속 추적할 수 있다.
제어부(122)는 어떤 카메라(10)가 감시 대상 물체(2)에 대한 영상을 촬영할 것인지를 판단한다. 또한, 해당 카메라(10)가 회동해야 할 각도값을 연산한다. 하기 기술할 바, 카메라(10)는 두 축을 기준으로 팬 및 틸트를 하므로, 상기 각도값은 적어도 팬의 각도 및 틸트의 각도 두 가지가 필요하다. 상기 각도값의 연산은 현재 카메라(10)의 방향과 감시 대상 물체(2)가 위치한 지점을 토대로 연산한다. 통신부(123)가 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 카메라(10)에 전송하며, 동시에 제어부(122)에서 연산한 각도값도 전송하고 해당 카메라(10)가 상기 각도값에 대응하여 회동하도록 명령을 한다.
한편, 제어부(122)는 어떤 이동체(11)가 감시 대상 물체(2)를 추적할 것인지도 판단한다. 또한, 해당 이동체(11)가 이동해야 할 최단 경로를 연산한다. 통신부(123)가 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 이동체(11)에 전송하며, 동시에 제어부(122)에서 연산한 최단 경로를 전송하고 해당 이동체(11)가 상기 최단 경로에 따라 이동하도록 명령을 한다.
통신부(123)는 제어부(122)의 명령에 따라 감시 대상 물체(2)에 대한 정보들을 상기 카메라(10) 및 이동체(11) 전송한다. 통신부(123), 카메라(10) 및 이동체(11)는 상호 간에 무선 네트워크를 이용하여 통신하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)가 실내에 설치되는 경우에는 유선 네트워크를 이용하여 통신할 수도 있다.
그리고 카메라(10) 및 이동체(11)는 상기 통신부(123)가 전송한 감시 대상 물체(2)에 대한 정보들을 수신하기 위해 별도의 통신 모듈(미도시)을 각각 포함할 수 있다. 따라서 카메라(10)는 중앙 서버 시스템(12) 및 이동체(11)로부터 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 실시간으로 수신하고, 실시간으로 갱신된 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 다시 중앙 서버 시스템(12) 및 이동체(11)에 전송할 수 있다. 그리고 이동체(11)는 중앙 서버 시스템(12) 및 카메라(10)로부터 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 실시간으로 수신하고, 실시간으로 갱신된 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 다시 중앙 서버 시스템(12) 및 카메라(10)에 전송할 수 있다.
영상 출력부(124)는 제어부(122)의 제어에 따라, 영상 처리된 영상을 시각적으로 디스플레이함으로써 사용자가 감시할 수 있도록 한다. 상기 영상은 물체 탐지부(121)에 포함된 비전 센서(125)로부터 획득된 영상일 수도 있고, 카메라(10)로부터 획득된 영상일 수도 있으며, 이동체(11)로부터 획득된 영상일 수도 있다. 이는 사용자가 영상 출력부(124)에 대한 설정을 변경함으로써 다양한 영상이 디스플레이 될 수 있다.
영상 출력부(124)에는 각각 설정되는 내용이 존재한다. 상기 설정되는 내용은 사용자가 자신에게 적합하도록 인터페이스를 설정한 내용뿐만 아니라 자체 소프트웨어의 업데이트 등의 내용을 포함한다. 그리고 상기 인터페이스의 설정 내용은 화면의 줌, 해상도, 밝기, 색도, 채도를 포함하고, 회전, 흑백, 스타일, 뷰 모드 등 사용자가 원하는 영상이 출력될 수 있도록 설정할 수 있는 모든 내용들을 포함한다. 또한, 상기 복수의 영상 가운데 어느 영상이 디스플레이 되는 것인지, 또는 화면의 분할 여부를 설정하는 내용도 포함한다. 이러한 설정을 통해, 하나의 영상 출력부(124)에서 복수의 영상이 순차적으로 하나씩 디스플레이 될 수도 있으나, 하나의 영상 출력부(124)의 영역이 분할되어 복수의 영상이 동시에 디스플레이 될 수도 있다. 이를 조절하기 위해 영상 출력부(124)에는 입력부(미도시)가 형성되어, 사용자는 입력부(미도시)를 통해 영상 출력부(124)의 내용들을 설정할 수 있다. 상기 입력부(미도시)는 복수의 버튼이 하나의 모듈에 형성되는 조절 버튼 모듈을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 터치, 제스처 인식 등 영상 출력부(124)의 내용을 설정할 수 있다면 다양한 방식이 사용될 수 있다.
영상 출력부(124)는 LCD, LED, OLED 등 다양한 방식이 사용될 수 있으며, 나아가 터치가 가능한 터치패널의 기능을 가질 수도 있다. 만약 터치가 사용된다면 영상 출력부(124)의 패널은 터치가 가능한 터치패널로 형성되어, 손가락 등에 의한 접촉 위치를 감압식이나 정전식으로 감지하여 로케이션 데이터로 추출하고 이를 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)의 작동 방법을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(10)는 일반적으로 사용되는 감시 카메라(10)이다. 따라서 특별한 기능을 추가하지 않고도 종래에 이미 설치되어 있는 카메라(10)가 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(10)로써 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(10)는 팬, 틸트, 줌(PTZ) 기능을 제공하여 감시 대상 물체(2)가 어느 지점에 위치하더라도 감시 대상 물체(2)를 촬영할 수 있는 것이 바람직하다.
중앙 서버 시스템(12)에서 감시 대상 물체(2)를 탐지하고 특정하여, 통신부(123)를 통해 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 카메라(10)에 전송한다. 그리고 해당 카메라(10)가 회동해야 할 각도값 및 회동 명령 신호도 함께 전송한다. 카메라(10)는 통신 모듈을 통해 감시 대상 물체(2)에 대한 정보, 회동 명령 신호 및 회동할 각도값을 수신한다. 그리고 상기 각도값에 대응하여 회동한다. 상기 카메라(10)가 회동하여 최종적으로 향하는 방향에 감시 대상 물체(2)가 위치한다. 한편, 상기 정보에는 감시 대상 물체(2)의 외형, 크기, 색상 등 다양한 정보가 포함되어 있다. 카메라(10)는 상기 전송받은 정보를 통해, 상기 카메라(10)가 향하는 방향에 위치한 감시 대상 물체(2)를 인식한다. 따라서 카메라(10)는 감시 대상 물체(2)를 촬영한다.
카메라(10)는 복수인 것이 바람직하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)의 사용 목적에 따라 다양한 개수가 사용될 수 있다. 즉, 감시 대상 물체(2)가 차량인 경우와 같이 위치 추적 장치(1)가 광범위한 장소에서 사용된다면, 상기 카메라(10)는 상대적으로 많은 개수가 필요하다. 반대로 감시 대상 물체(2)가 어린 아이인 경우와 같이 위치 추적 장치(1)가 협소한 장소에서 사용된다면 상기 카메라(10)는 상대적으로 적은 개수가 필요하다.
감시 대상 물체(2)가 도주하는 사람이라면 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(10)는 여러 영역을 촬영할 수 있도록 광범위에 걸쳐서 산발적으로 설치된다. 바람직하게는, 감시 대상 물체(2)가 이동할 것으로 예상되는 도주로에 미리 설치될 수 있다. 그리고 카메라(10)의 개수도 상대적으로 많이 필요하다. 그러나 경제적, 물리적인 한계 때문에 카메라(10)의 개수를 무한정으로 늘릴 수 없다. 다만, 카메라(10) 마다 각각 촬영이 가능한 영역이 정해져 있다. 사용자는 각각의 카메라(10)들의 촬영 가능 영역(101)을 고려하여, 상기 촬영 가능 영역(101)들 상호 간에 겹치는 영역을 최소화하고, 카메라(10)들의 촬영 가능 영역(101)이 커버할 수 없는 사각지대를 최소화 하도록 카메라(10)들을 배치하여야 한다. 즉, 사용자는 감시 대상 물체(2), 감시 대상 물체(2)가 이동하는 장소, 카메라(10)의 성능 등을 종합적으로 고려하여 카메라(10)의 개수, 카메라(10)들의 배치 등을 판단하여야 한다. 촬영 가능 영역(101)에 대한 자세한 내용은 후술한다.
중앙 서버 시스템(12)에서 감시 대상 물체(2)를 탐지하고 특정하여 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 이동체(11)에 전송한다. 그리고 해당 이동체(11)가 이동해야 할 최단 경로 및 이동 명령 신호도 함께 전송한다. 이동체(11)는 통신 모듈을 통해 감시 대상 물체(2)에 대한 정보, 이동 명령 신호 및 최단 경로를 수신한다. 그리고 상기 최단 경로에 따라 이동한다. 상기 이동체(11)가 이동하여 초기 감시 대상 물체(2)가 위치했던 지점에 도달하면, 현재 감시 대상 물체(2)는 상기 지점의 근방에 위치한다. 한편, 상기 정보에는 감시 대상 물체(2)의 외형, 크기, 색상 등 다양한 정보가 포함되어 있다. 이동체(11)는 상기 전송받은 정보를 통해, 상기 이동체(11)가 도달한 지점의 근방에 위치한 감시 대상 물체(2)를 인식한다. 따라서 이동체(11)는 감시 대상 물체(2)를 추적한다.
이동체(11)는 복수인 것이 바람직하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)의 사용 목적에 따라 다양한 개수가 사용될 수 있다. 즉, 감시 대상 물체(2)가 차량인 경우와 같이 위치 추적 장치(1)가 광범위한 장소에서 사용된다면, 상기 이동체(11)는 상대적으로 많은 개수가 필요하다. 반대로 감시 대상 물체(2)가 어린 아이인 경우와 같이 위치 추적 장치(1)가 협소한 장소에서 사용된다면 상기 이동체(11)는 상대적으로 적은 개수가 필요하다.
중앙 서버 시스템(12)이 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 이동체(11)에 전송하면, 이동체(11)는 상기 정보를 토대로 감시 대상 물체(2)가 위치한 지점을 향해 이동한다. 이 때, 모든 이동체(11)가 동시에 이동할 필요가 없이, 감시 대상 물체(2)와 일정 거리 이내에 존재하는 이동체(11)가 이동하는 것이 바람직하다.
이동체(11)가 초기 배치된 지점으로부터 상기 감시 대상 물체(2)가 위치했던 지점으로 이동하는 데까지 소정의 시간이 소요된다. 한편 상기 소정의 시간 동안, 감시 대상 물체(2)는 상기 위치했던 지점에서 벗어나 다른 지점으로 이동한다. 따라서 이동체(11)가 상기 일정 거리 외에 존재하는 경우에는, 상기 감시 대상 물체(2)가 위치한 지점으로 이동하여 도착하였을 때에는 이미 감시 대상 물체(2)가 상기 지점으로부터 너무 많이 벗어나 이동체(11)가 추적하지 못할 수도 있다. 따라서 감시 대상 물체(2)와 일정 거리 이내에 존재하는 이동체(11)가 이동하는 것이 바람직하다. 여기서 일정 거리는 이동체(11)가 이동하기 시작하여 감시 대상 물체(2)를 찾을 수 있는 거리이며, 이러한 일정 거리는 감시 대상 물체(2)의 이동 방향, 감시 대상 물체(2)의 이동 속도, 이동체(11)의 이동 속도 등에 따라 상이할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 감시 대상 물체(2)의 이동 속도가 상대적으로 빠르고, 이동체(11)의 이동 속도가 상대적으로 느리면, 상기 일정 거리는 상대적으로 짧다. 반면에 감시 대상 물체(2)의 이동 속도가 상대적으로 느리고, 이동체(11)의 이동 속도가 상대적으로 빠르면, 상기 일정 거리는 상대적으로 길다.
감시 대상 물체(2)가 도주하는 사람이라면 이동체(11)는 광범위에 걸쳐서 배치되어야 한다. 그리고 이동체(11)의 개수도 상대적으로 많이 필요하다. 그러나, 경제적, 물리적인 한계 때문에 이동체(11)의 개수를 무한정으로 늘릴 수 없다. 감시 대상 물체(2)가 위치할 수 있는 영역이 광범위한 경우, 일정 거리가 상대적으로 짧다면 이동체(11)는 감시 대상 물체(2)를 추적하지 못하고 놓칠 가능성이 높다. 따라서 이동체(11)의 개수가 상대적으로 많아야 한다. 반면에, 일정 거리가 상대적으로 길다면 이동체(11)는 감시 대상 물체(2)를 놓치지 않고 추적할 수 있을 가능성이 높다. 따라서 이동체(11)의 개수가 상대적으로 적을 수 있다. 사용자는 감시 대상 물체(2)의 예상 이동 속도, 감시 대상 물체(2)의 예상 이동 방향, 이동체(11)의 이동 속도 등을 종합적으로 고려하여 이동체(11)의 개수, 이동체(11)의 배치 등을 판단하여야 한다.
상기와 같은 방법으로 카메라(10)는 감시 대상 물체(2)를 촬영하고, 이동체(11)는 감시 대상 물체(2)를 추적한다. 이 때, 카메라(10)는 감시 대상 물체(2)의 현재 위치, 이동하는 방향 등 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 실시간으로 갱신하여 중앙 서버 시스템(12) 및 이동체(11)에 실시간으로 전송한다. 그러면 이동체(11)는 감시 대상 물체(2)를 추적하는 도중에 비전 센서(111)의 시야에서 감시 대상 물체(2)가 사라지더라도, 감시 대상 물체(2)의 위치 정보를 실시간으로 전송받으므로 다시 감시 대상 물체(2)를 찾아 추적을 할 수 있다. 한편, 이동체(11)도 감시 대상 물체(2)의 현재 위치, 이동하는 방향 등 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 실시간으로 갱신하여 중앙 서버 시스템(12) 및 카메라(10)에 실시간으로 전송한다. 그러면 카메라(10)는 감시 대상 물체(2)를 촬영하는 도중에 비전 센서(103)의 시야에서 감시 대상 물체(2)가 사라지더라도, 감시 대상 물체(2)의 위치 정보를 실시간으로 전송받으므로 다시 감시 대상 물체(2)를 찾아 촬영을 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(10) 및 이동체(11)는 상호 간에도 통신이 가능하다. 따라서 중앙 서버 시스템(12)을 거쳐 상기 정보를 실시간으로 갱신하는 것 보다 정보의 갱신 속도가 빠르다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서(103, 111, 125)를 나타낸 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지부(121), 카메라(10) 및 이동체(11)는 각각 비전 센서(103, 111, 125)를 포함한다. 비전 센서(103, 111, 125)는 자신을 중심으로 360도로 회전을 하며 주위의 영상을 촬영할 수 있으며, 사용자가 일정한 방향만을 설정한 경우에는 해당 방향만을 향하며 영상을 촬영할 수도 있다. 비전 센서(103, 111, 125)는 해당 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 영상 획득부(1031, 1111, 1251), 상기 획득한 영상을 처리하여 감시 대상 물체(2)를 추출하는 물체 추출부(1032, 1122, 1252)를 포함한다.
영상 획득부(1031, 1111, 1251)는 이미지 센서를 활용하여 해당 영역을 촬영함으로써 2차원의 영상을 획득하며, 일반적인 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)소자 또는 CCD(Charge-Coupled Device)소자 등의 피사체를 촬영할 수 있는 카메라 소자가 사용될 수 있다. 여기서 상기 해당 영역은 감시 대상 물체(2)가 존재하는 공간을 말하며, 일반적으로 3차원 공간이 된다.
물체 추출부(1032, 1112, 1252)에서는 우선 상기 획득한 영상으로부터 이미지 픽셀에 대한 엣지 정보를 추출한다. 상기 엣지 정보를 추출하기 위해서 일반적으로 사용되는 그라디언트 공식을 사용할 수 있다. 상기 추출한 엣지 정보를 통해 감시 대상 물체(2)의 윤곽선이 드러나게 되고, 상기 윤곽선을 기준으로 감시 대상 물체(2)의 외형, 크기 등에 대한 정보를 추출한다. 바람직하게는, 비전 센서는 상기 획득한 영상 또는 각종 데이터를 저장하는 저장부(1033, 1113, 1253)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 저장부에 미리 윤곽선 정보에 대한 데이터를 저장하고, 상기 획득한 윤곽선 정보와 매칭하여 대상 물체(2)의 정체를 인식하고 판별할 수 있다. 상기 이미지 매칭을 위해 특징점을 추출하는 방법으로는 SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 또는 SURF(Speeded Up Robust Features)기법을 사용할 수 있으나, 본 발명은 시간을 단축하여 신속한 정보 획득이 목적이므로 보다 빠른 SURF 기법이 바람직하다.
중앙 서버 시스템(12)에 포함된 제어부(122)는 상기 윤곽선을 기준으로 카메라(10) 및 이동체(11)에 포함된 비전 센서가 촬영할 영역을 확정한다. 그리고 이동 객체 감지(MOD) 기능을 수행하여, 상기 윤곽선의 이동을 감지하여 감시 대상 물체(2)의 이동 방향 및 이동 속도 정보를 추출한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라(10)의 배치에 따라 감시 대상 물체(2)를 촬영하는 방법 중에 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입한 경우를 나타낸 개략도이다.
감시 대상 물체(2)가 탐지되면, 중앙 서버 시스템(12)은 상기 감시 대상 물체(2)가 위치한 지점, 이동 방향 및 이동 속도 등에 대한 정보를 토대로 감시 대상 물체(2)의 향후 예상 이동 경로를 추측한다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 감시 대상 물체(2)가 화살표 방향으로 이동하는 경우, 감시 대상 물체(2)는 향후 촬영 예비 영역(102)에 진입할 것으로 예상된다. 그리고 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입하면, 중앙 서버 시스템(12)은 상기 촬영 예비 영역(102)과 촬영 가능 영역(101)이 인접한 카메라(10)인 제1 카메라(10a) 및 제2 카메라(10b)에게 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 전송한다. 그리고 중앙 서버 시스템(12)은 상기 정보를 전송한 제1 및 제2 카메라(10a, 10b)에게, 시야를 확보하기 위하여 카메라(10)의 방향이 감시 대상 물체(2)를 향하도록 회동시키는 명령 신호를 전송하고, 회동해야 하는 각도값을 전송한다. 상기 제1 및 제2 카메라(10a, 10b)는 상기 명령을 받아 감시 대상 물체(2)가 위치한 지점을 향하여 회동을 하고, 해당 영역을 촬영한다.
촬영 가능 영역(101)은 카메라(10)의 성능마다 상이하다. 자세히 설명하면, 물체가 카메라(10)로부터 일정 거리 이내에 위치하고, 카메라(10)가 물체를 촬영하면 카메라(10)가 해당 물체를 특정할 수 있으며 사용자도 촬영한 물체를 명확히 식별할 수 있을 때, 카메라(10)로부터 상기 일정 거리 이내의 영역을 촬영 가능 영역(101)이라 한다. 그리고 상기 일정 거리는 카메라(10)의 성능마다 상이하다. 카메라(10)의 성능이 좋아, 해당 카메라(10)로 촬영한 영상의 해상도가 높은 경우에는, 해당 카메라(10)는 상대적으로 멀리 위치한 물체도 선명하게 촬영할 수 있다. 이 경우에는 상기 일정 거리가 상대적으로 길다. 반면에, 카메라(10)의 성능이 좋지 않아, 해당 카메라(10)로 촬영한 영상의 해상도가 낮은 경우에는, 해당 카메라(10)는 상대적으로 가까이 위치한 물체도 선명하지 않게 촬영할 수 있다. 이 경우에는 상기 일정 거리가 상대적으로 짧다. 그리고 일정 거리가 길수록 촬영 가능 영역(101)은 넓고, 일정 거리가 짧을수록 촬영 가능 영역(101)은 좁다.
촬영 예비 영역(102)은 각 카메라(10)의 촬영 가능 영역(101)과 인접하도록 형성되는 임의의 영역을 말한다. 촬영 예비 영역(102)의 넓이는 다양하게 형성될 수 있으나, 카메라(10)가 감시 대상 물체(2)를 촬영하여 감시 대상 물체(2)에 대한 영상을 획득할 수 있는 넓이인 것이 바람직하다. 촬영 예비 영역(102)은 하나의 촬영 가능 영역(101)과 인접하다면 어느 방향이라도 형성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 촬영 가능 영역(101)과 동시에 인접하도록 형성될 수도 있다. 감시 대상 물체(2)가 촬영 가능 영역(101)으로 진입하지 않더라도, 촬영 예비 영역(102)에 진입하면 촬영 가능 영역(101)이 인접한 카메라(10)가 상기 감시 대상 물체(2)를 촬영한다. 사용자가 감시 대상 물체(2)를 명확히 식별할 수 없더라도, 감시 대상 물체(2)에 대한 영상을 획득한다면 추후에 감시 대상 물체(2)의 이동 경로를 파악하는 데에 도움이 되기 때문이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라(10)의 배치에 따라 감시 대상 물체(2)를 촬영하는 방법 중에 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입하지 않는 경우를 나타낸 개략도이다.
중앙 서버 시스템(12)이 감시 대상 물체(2)를 탐지하면, 감시 대상 물체(2)의 위치를 파악할 수 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이 감시 대상 물체(2)가 어느 촬영 예비 영역(102)에라도 진입하지 않는 경우에는, 어떠한 카메라(10)가 감시 대상 물체(2)를 촬영하더라도 감시 대상 물체(2)가 명확히 식별되지 않는다. 그러나, 중앙 서버 시스템(12)은 일정 위치에 고정되어 있으므로, 감시 대상 물체(2)의 위치를 실시간으로 탐지할 수 없다. 즉, 감시 대상 물체(2)가 이동하여 중앙 서버 시스템(12)으로부터 소정의 거리 이상 멀어지면, 중앙 서버 시스템(12)은 더 이상 감시 대상 물체(2)를 탐지할 수 없다.
감시 대상 물체(2)가 중앙 서버 시스템(12)으로부터 탐지되지 않고, 어떠한 카메라(10)로도 촬영할 수 없는 지점에 위치하는 경우, 감시 대상 물체(2)의 위치 정보는 오로지 이동체(11)가 획득하는 정보에 의존해야 한다. 이 경우에는 이동체(11)가 획득한 정보에 기초하여, 감시 대상 물체(2)가 가장 빠르게 접근할 것으로 추정되는 카메라(10)가 감시 대상 물체(2)의 접근 방향을 향해 미리 회동을 하고 촬영한다.
상기 추정을 위해 우선, 이동체(11)가 획득한 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 분석한다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 이동체(11)가 획득한 정보에 의하면 현재 감시 대상 물체(2)가 V1의 속력으로, 왼쪽으로부터 오른쪽을 향해 이동할 때, 감시 대상 물체(2)는 상기 이동 방향과 이동 속도를 계속 일정하게 유지할 것이라고 가정한다. 그리고 각각의 카메라(10)에 대하여 감시 대상 물체(2)의 접근 속도를 계산한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 감시 대상 물체(2)의 이동 방향은 제1 카메라(10a)에 대한 방향과 일치하므로 사이각은 0°이다. 따라서 감시 대상 물체(2)가 제1 카메라(10a)에 접근하는 속도는 다음과 같다.
Figure pat00001
한편, 감시 대상 물체(2)의 이동 방향은 제2 카메라(10b)에 대한 방향과 어느 정도의 각도를 이루며, 이 사이각은 θ°이다. 따라서 감시 대상 물체(2)가 제2 카메라(10b)에 접근하는 속도는 다음과 같다.
Figure pat00002
상기와 같은 방법으로 나머지 카메라(10)들에 대하여 접근 속도를 계산한다. 그 결과, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 카메라(10a)에 대한 접근 속도가 가장 빠르다. 따라서 중앙 서버 시스템(12)은 제1 카메라(10a)에게 감시 대상 물체(2)에 대한 정보, 회동 명령 신호 및 회동할 각도값을 전송한다. 그리고 제1 카메라(10a)는 감시 대상 물체(2)가 접근할 것으로 추정되는 방향을 향해 회동하고 해당 영역을 촬영한다.
상기와 같은 방법에 의하면, 제1 카메라(10a)에 대한 감시 대상 물체(2)의 추정 접근 속도가 가장 빠르므로, 중앙 서버 시스템(12)은 감시 대상 물체(2)를 촬영할 카메라(10)로서 제1 카메라(10a)를 선정한 것이다. 그러나 이는, 제1 카메라(10a)가 감시 대상 물체(2)의 방향을 향해 촬영을 한다는 것일 뿐, 그 외의 나머지 카메라(10)는 촬영을 하지 않는다는 의미는 아니다. 즉, 제2, 제3 카메라(10)도 제1 카메라(10a)와 함께 감시 대상 물체(2)의 방향을 향해 회동하여, 해당 영역의 촬영을 수행할 수 있다. 따라서 중앙 서버 시스템(12)은 제1 카메라(10a) 뿐만이 아니라 제2, 제3 카메라(10b, 10c) 등 그 외의 나머지 카메라(10)에도 감시 대상 물체(2)에 대한 정보, 회동 명령 신호 및 회동할 각도값을 전송할 수 있다.
또한, 상기의 카메라(10)의 동작 방법은 본 발명에 따른 위치 추적 장치(1)를 실시하기 위한 하나의 예시일 뿐이며, 감시 대상 물체(2)가 어느 촬영 예비 영역(102)에라도 진입하지 않는 경우, 카메라(10)의 동작 방법은 상기의 예시에 제한되지 않고 다양하게 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 감지 센서(112, 126) 중 라이다(LIDAR)의 기본 원리를 나타낸 참고도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지부(121) 및 이동체(11)에는 거리 감지 센서(112, 126)가 포함된다. 따라서 감시 대상 물체(2)와의 거리, 크기 등의 정보를 추출할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 감지 센서(112, 126)는 라이다(LIDAR)를 사용하는 것으로 설명한다. 그러나 상기 기술한 바, 거리 감지 센서(112, 126)는 제한되지 않고 대상 물체(2)의 위치 및 거리를 측정할 수 있다면 다양한 센서를 사용할 수 있다.
라이다(LIght Detection And Ranging,　LIDAR,　레이저 레이더)는 레이저　펄스를 쏘고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 대상 물체(2)의 위치좌표를 측정하는　레이더　시스템이다.　라이다는 물체 판별 정확성은 다소 떨어지나, 높은 에너지 밀도와 짧은 주기의 펄스 신호를 생성할 수 있는 능력을 활용하여 보다 정밀한 대기 중의 물성 관측 및 거리 측정 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
라이다(LIDAR)의 구성은 분야에 따라 다양하게 구성되지만 기본적인 구성은 도 6에 도시된 바와 같이 레이저를 발생하여 스캔하려는 영역에 레이저를 송신하는 레이저 송신부(1121, 1261), 반사되어 되돌아오는 상기 송신한 레이저를 검출하는 레이저 검출부(1122, 1262), 신호 및 데이터의 송수신 및 처리하기 위한 제어부(1123, 1263), 레이저 송신부(1121, 1261)와 레이저 검출부(1122, 1262)로 송수신되는 레이저를 굴절시켜 진행방향을 조절하는 렌즈(1124, 1264)로 구성된다.
라이다는 레이저 신호의 변조 방법에 따라 time-of-flight(TOF) 방식과 phase-shift 방식으로 구분될 수 있다. TOF 방식은 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 송신부(1121, 1261)가 레이저 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체(2)들로부터의 반사 펄스 신호들이 레이저 검출부(1122, 1262)에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 계산하는 방식이다. Phase-shift 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체(2)로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산하는 방식이다.
레이저 광원은 250nm부터 11?m까지의 파장 영역에서 특정 파장을 가지거나 파장이 가변될 수도 있으며, 최근에는 소형, 저전력을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드가 많이 사용된다. 레이저의 파장은 대기, 구름, 비 등에 대한 투과성과 안구보호에 직접적인 영향을 주므로 사용 분야에 따라 파장의 선택이 중요하다. 라이다의 성능을 결정하는 데에 있어서 기본적으로 레이저 출력, 파장, 스펙트럼 특성, 펄스 폭 및 모양 뿐만 아니라 수신기의 수신감도 및 다이내믹 레인지, 그리고 광학필터 및 렌즈(1124, 1264)의 특성 또한 주요 요인이다. 이와 함께 수신기의 측정 각도를 나타내는 Field Of View(FOV), 측정 범위를 선택하기 위한 Field Stop, 레이저빔과 수신기의 FOV overlap 특성 등도 중요한 요소이다.
기존의 라이다 기술들은 기상 관측 및 거리 측정을 목적으로 주로 연구되었으며, 최근에는 위성에서의 기상관측, 무인 로봇 센서 및 3차원 영상 모델링을 위한 기술들이 연구되고 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 이동체(11)가 감시 대상 물체(2)를 추적하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 감시 대상 물체(2)가 이동을 하면, 상기 감시 대상 물체(2)로부터 가장 가까이 위치하던 제1 이동체(11a)가 감시 대상 물체(2)를 추적한다. 이 때, 제1 이동체(11a)는 비전 센서(111)를 사용하여 실시간으로 감시 대상 물체(2)를 촬영하고, 거리 감지 센서(112)를 이용하여 실시간으로 감시 대상 물체(2)의 위치를 파악한다. 그렇게 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 실시간으로 획득하며 중앙 서버 시스템(12) 및 카메라(10)에 전송한다.
제1 이동체(11a)는 감시 대상 물체(2)를 추적하며, 동시에 제1 이동체(11a)에 포함된 제1 배터리(113a)의 잔량을 실시간으로 체크한다. 만약 제1 배터리(113a)의 잔량이 충분히 많으면 감시 대상 물체(2)를 계속 추적한다.
그러나 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 배터리(113a)의 잔량이 충분하지 않으면 제1 이동체(11a)는 감시 대상 물체(2)를 더 이상 추적할 수 없다. 제1 이동체(11a)가 이동을 하기 위해서는 충분한 전력이 공급되어야 하나, 제1 배터리(113a)의 잔량이 충분하지 않으면 제1 이동체(11a)가 이동하는 도중에 전력 공급이 차단되어 동작을 멈출 위험이 있기 때문이다. 여기서 배터리(113)의 잔량이 충분한 지 판단하는 기준은 20%를 기준으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 배터리(113)의 잔량이 20% 이상이면 배터리(113)의 잔량이 충분한 것이고, 배터리(113)의 잔량이 20% 미만이면 배터리(113)의 잔량이 충분하지 않은 것이다. 다만, 이에 제한되지 않고 상기 기준은 다양하게 변경될 수 있으며, 사용자가 기준을 직접 설정할 수도 있다.
중앙 서버 시스템(12)은 제1 이동체(11a)의 배터리(113)의 잔량이 충분하지 않다고 판단한 경우, 현재 감시 대상 물체(2)의 위치를 파악하고, 상기 위치로부터 가장 가까이 배치되어 있는 이동체(11)를 찾는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 위치로부터 가장 가까이 배치되어 있는 제2 이동체(11b)를 찾으면, 중앙 서버 시스템(12)은 제2 이동체(11b)에 포함된 제2 배터리(113b)의 잔량이 충분한지 체크한다. 제2 이동체(11b)가 현재 감시 대상 물체(2)의 위치로부터 가장 가까이 배치되어 있고, 제2 이동체(11b)에 포함된 제2 배터리(113b)의 잔량이 충분한 것으로 판단되면, 중앙 서버 시스템(12)은 제2 이동체(11b)에 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 전송하며, 감시 대상 물체(2)를 추적하도록 명령한다. 그리고 이와 동시에 기존에 추적을 하던 제1 이동체(11a)는 추적을 정지한다. 상기와 같은 방법으로 제1 이동체(11a)의 추적을 제2 이동체(11b)가 이어서 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 장치(1)를 실시하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 우선 중앙 서버 시스템(12)이 감시 대상 물체(2)를 탐지하여(S901) 상기 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 획득하고(S902), 상기 정보를 카메라(10) 및 이동체(11)에 전송한다.
구체적으로는, 중앙 서버 시스템(12)에 포함된 물체 탐지부(121)는 감시 대상 물체(2)를 탐지하고 인식하여 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 추출한다. 그리고 제어부(122)는 물체 탐지부(121)가 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 추출하면, 상기 정보에 대한 데이터 및 신호를 받아 처리를 한다. 통신부(123)가 제어부(122)의 명령에 따라 감시 대상 물체(2)에 대한 정보들을 상기 카메라(10) 및 이동체(11) 전송한다.
카메라(10)는 중앙 서버 시스템(12)이 감시 대상 물체(2)를 탐지하면, 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입할 것인지 판단한다(S903). 만약 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입하면, 중앙 서버 시스템(12)은 상기 촬영 예비 영역(102)과 촬영 가능 영역(101)이 인접한 카메라(10)에게 감시 대상 물체(2)에 대한 정보, 회동 명령 신호 및 회동할 각도값을 전송한다. 상기 회동 명령 신호를 받은 카메라(10)는 감시 대상 물체(2)가 위치한 지점을 향하여 회동을 하고, 해당 영역을 촬영한다(S904).
그러나 만약 감시 대상 물체(2)가 촬영 예비 영역(102)에 진입하지 않으면, 어떠한 카메라(10)가 감시 대상 물체(2)를 촬영하더라도 감시 대상 물체(2)가 명확히 식별되지 않는다. 이 경우에는 감시 대상 물체(2)가 가장 빠르게 접근할 것으로 추정되는 카메라(10)가 감시 대상 물체(2)의 접근 방향을 향해 미리 회동을 하고 촬영한다(S905).
상기와 같은 방법으로 카메라(10)가 감시 대상 물체(2)를 촬영하여 감시 대상 물체(2)의 위치를 파악할 수 있다(S906).
한편, 중앙 서버 시스템(12)이 감시 대상 물체(2)를 탐지하면, 감시 대상 물체(2)로부터 가장 가까이 위치하던 제1 이동체(11a)가 감시 대상 물체(2)를 추적한다(S907). 동시에 제1 이동체(11a)에 포함된 제1 배터리(113a)의 잔량을 실시간으로 체크한다(S908). 만약 제1 배터리(113a)의 잔량이 충분히 많으면 감시 대상 물체(2)를 계속 추적한다(S909). 그러나 제1 배터리(113a)의 잔량이 충분하지 않으면 제1 이동체(11a)는 감시 대상 물체(2)를 더 이상 추적할 수 없다. 이 경우에는 현재 감시 대상 물체(2)의 위치를 파악하고, 상기 위치로부터 가장 가까이 배치되어 있는 제2 이동체(11b)가 감시 대상 물체(2)를 추적하며, 이와 동시에 기존에 추적을 하던 제1 이동체(11a)는 추적을 정지한다(S910). 상기와 같은 방법으로 제1 이동체(11a)의 추적을 제2 이동체(11b)가 이어서 수행할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 이동체(11)가 감시 대상 물체(2)를 추적하여 감시 대상 물체(2)의 위치를 파악할 수 있다(S911).
그리고 상기 카메라(10)와 이동체(11)는 실시간으로 상호간에 감시 대상 물체(2)에 대한 정보를 송수신한다(S912). 카메라(10)는 감시 대상 물체(2)를 촬영하는 도중에 비전 센서의 시야에서 감시 대상 물체(2)가 사라지더라도, 이동체(11)로부터 감시 대상 물체(2)의 위치 정보를 실시간으로 전송받으므로 다시 감시 대상 물체(2)를 찾아 촬영을 할 수 있다. 또한, 이동체(11)도 감시 대상 물체(2)를 추적하는 도중에 비전 센서의 시야에서 감시 대상 물체(2)가 사라지더라도, 카메라(10)로부터 감시 대상 물체(2)의 위치 정보를 실시간으로 전송받으므로 다시 감시 대상 물체(2)를 찾아 추적을 할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 위치 추적 장치 2: 감시 대상 물체
10: 카메라 11: 이동체
12: 중앙 서버 시스템 101: 촬영 가능 영역
102: 촬영 예비 영역 103: 비전 센서
111: 비전 센서 112: 거리 감지 센서
113: 배터리 121: 물체 탐지부
122: 제어부 123: 통신부
124: 영상 출력부

Claims (6)

  1. 감시 대상 물체를 탐지하여 상기 감시 대상 물체에 대한 정보를 획득하고, 상기 정보를 외부로 전송하는 중앙 서버 시스템;
    상기 중앙 서버 시스템으로부터 상기 정보를 전송받아 상기 감시 대상 물체를 파악하고, 상기 감시 대상 물체를 촬영하는 적어도 하나의 카메라;
    상기 중앙 서버 시스템으로부터 상기 정보를 전송받아 상기 감시 대상 물체를 파악하고, 상기 감시 대상 물체를 추적하는 적어도 하나의 이동체를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 이동체 및 상기 적어도 하나의 카메라는,
    각각 상호간에 연동하여,
    상기 적어도 하나의 이동체가 상기 감시 대상 물체의 위치를 상기 적어도 하나의 카메라에 실시간으로 전송하면, 상기 적어도 하나의 카메라는 상기 감시 대상 물체의 위치를 실시간으로 파악하여 상기 감시 대상 물체를 촬영하고,
    상기 적어도 하나의 카메라가 상기 감시 대상 물체의 위치를 상기 적어도 하나의 이동체에 실시간으로 전송하면, 상기 적어도 하나의 이동체는 상기 감시 대상 물체의 위치를 실시간으로 파악하여 상기 감시 대상 물체를 추적하는, 위치 추적 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 서버 시스템은,
    상기 감시 대상 물체를 탐지하여 상기 감시 대상 물체에 대한 정보를 획득할 수 있는 물체 탐지부를 더 포함하는, 위치 추적 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감시 대상 물체에 대한 정보는,
    상기 감시 대상 물체의 외형, 크기, 색상 및 위치에 대한 정보를 포함하는, 위치 추적 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 카메라 가운데,
    상기 감시 대상 물체로부터 기준 거리 이내에 위치한 카메라가 상기 감시 대상 물체를 촬영하는, 위치 추적 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감시 대상 물체가 이동을 하여 모든 상기 카메라가 상기 기준 거리 외에 위치하는 경우,
    상기 적어도 하나의 카메라 가운데,
    상기 감시 대상 물체가 가장 빠르게 근접하는 카메라가 상기 감시 대상 물체를 촬영하는, 위치 추적 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이동체는,
    배터리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 이동체 가운데 제1 이동체는,
    상기 제1 이동체에 포함된 제1 배터리의 전력 잔량이 기준 잔량 이하이면 상기 감시 대상 물체의 추적을 중지하고,
    상기 적어도 하나의 이동체 가운데 내부에 포함된 제2 배터리의 전력 잔량이 기준 잔량 이상인 제2 이동체가,
    상기 감시 대상 물체의 추적을 시작하는, 위치 추적 장치.
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