KR20190113360A - 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치 - Google Patents

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KR20190113360A
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Abstract

실시예는 개체를 포함하는 이미지로부터 생성된 영상 데이터를 이용하여 상기 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터를 생성하는 데이터 처리부; 상기 이미지 상의 소정의 위치에서 수신된 음성 데이터에서 이상 음성 데이터를 추출하는 추출부; 상기 이상 음성 데이터를 이용하여 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성하는 생성부; 및 상기 이상 음성 위치 분포 데이터 및 상기 위치 분포 데이터를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터를 생성하는 제어부를 포함하는 이상 개체 검출 장치를 개시한다.

Description

이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING ABNORMAL OBJECT AND IMAGING DEVICE COMPRISING THE SAME}
실시 예는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치에 관한 것이다.
축산물에 대한 소비가 늘어나면서,　가축을 효율적으로 관리하는 방법에 대한 다양한 방안들이 제안되고 있다.
종래에는 사람이 각각의　가축의 상태를 파악하여, 이상 징후가 나타나는　가축에 대하여 진료를 받게 하거나 따로 격리시켰다. 다만,　가축의 수가 많은 경우 모든　가축을 관리하기 위해서는 많은 인력이 필요하다는 문제점이 있었다.
또한, 일부　가축에 전염병이 발생하면　가축의 대부분이 폐사하는 결과가 초래될 수 있으므로,　가축의 이상 여부를 빠르고 정확하게 판단할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
또한, 교통 수단의 발달로 인하여 특정 지역에서 발생된　질병은 특정한 장소에 한정되지 않고 전국적으로 빠른 시간 내에 전염되는 현실에서 초기에 빠른　질병　판단이 요구되고 있다. 가축의　질병　판단에 있어서 발열에 따른 온도측정 방식이 질병　유무 판단의 기준으로 활용되고 있다. 그러나 많은　가축에 대한 일률적인 온도측정이 이루어지기 때문에,　가축　개체 각각의 상태에 따른　질병　판단에 대한 어려움이 있다. 또한, 이러한 온도 측정에 의한 질병 판단 방식은 질병 발생 초기 단계에 개체를 검출하는데 어려움이 있다.
실시 예는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.
또한, 점등 및 소등에서 용이하게 이상 개체를 감지하는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.
또한, 이상 개체에 대한 추적이 가능한 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.
또한, 이상 개체를 시각적으로 표시하는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.
또한, 이상 개체 감지 시 관리자에게 알림 또는 경로를 제공하는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 이상 개체 검출 장치는 개체를 포함하는 이미지로부터 생성된 영상 데이터를 이용하여 상기 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터를 생성하는 데이터 처리부; 상기 이미지 상의 소정의 위치에서 수신된 음성 데이터에서 이상 음성 데이터를 추출하는 추출부; 상기 이상 음성 데이터를 이용하여 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성하는 생성부; 및 상기 이상 음성 위치 분포 데이터 및 상기 위치 분포 데이터를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터를 생성하는 제어부를 포함한다.
상기 추출부는,
상기 음성 데이터에서 상기 개체의 정상 음성에서 소정의 주파수 대역 내 크기를 비교하여 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다.
상기 생성부는,
상기 이상 음성 데이터의 발생 시점과 상기 이상 음성 데이터에 대응하는 위치 정보를 이용하여 이상 음성이 발생한 위치를 나타낸 상기 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다.
상기 생성부는,
상기 위치 정보에 상기 이상 음성 데이터의 발생 시점의 시간차를 TDOA(time difference of arrival)에 의해 상기 이상 음성이 발생한 위치를 산출할 수 있다.
상기 위치 분포 데이터는 상기 이상 음성 위치 분포 데이터에서 이상 음성이 발생한 시점의 영상 데이터로부터 생성될 수 있다.
상기 제어부는,
상기 위치 분포 데이터 상에서 상기 이상 음성 위치 분포 데이터의 이상 음성 발생 위치와 대응된 위치에 존재하는 개체에 대한 정보를 나타내는 상기 이상 개체 데이터를 생성할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 이상 개체 데이터에 따라 상기 영상 데이터 상에서 상기 개체에 대한 픽셀 표시를 제어할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 개체에 대한 복수 개의 이상 음성 발생 횟수를 연산하고, 상기 이상 음성 발생의 누적 횟수에 따라 이상 개체 데이터를 생성할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 이상 음성 발생의 누적 횟수에 따라 대응되는 개체의 픽셀값을 단계적으로 변경할 수 있다.
실시예에 따른 이상 개체 검출 방법은 복수 개체를 포함하는 이미지를 촬영하여 영상 데이터를 생성하고, 개체로부터 음성으로부터 음성 데이터를 생성하는 단계; 상기 영상 데이터를 이용하여 상기 복수 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터와 상기 음성 데이터로부터 이상 음성이 발생한 위치를 나타내는 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성하는 단계; 및상기 이상 음성 위치 분포 데이터 및 상기 위치 분포 데이터를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
실시 예에 따르면, 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 구현할 수 있다.
또한, 점등 및 소등에서 용이하게 이상 개체를 감지하는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제작할 수 있다.
또한, 이상 개체에 대한 추적이 가능한 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제작할 수 있다.
또한, 이상 개체를 시각적으로 표시하는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제작할 수 있다.
또한, 이상 개체 감지시 관리자에게 알림 또는 경로를 제공하는 이상 개체 검출 장치 및 방법, 이를 포함하는 촬상 장치를 제작할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사육장 관리 시스템의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치의 블록도이고,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 추출부의 동작을 설명하는 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 생성부의 동작을 설명하는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 도 5의 변형예이고,
도 7은 다른 실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 또 다른 실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이상 개체 검출 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사육장의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치의 블록도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 먼저 사육장(10)은 가축을 사육하는 축사를 의미한다. 가축은 닭, 오리 등의 가금류뿐만 아니라, 소, 돼지 등 축사 내에서 집단으로 사육되는 다양한 종류의 동물일 수 있다.
촬상 장치(100)는 사육장(10) 내의 환경을 검출하고, 이를 관리 서버(200) 및 공조 장치(300) 중 적어도 하나에 전송할 수 있다. 이를 위하여, 촬상 장치(100)는 관리 서버(200) 및 공조 장치(300)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 여기서, 촬상 장치(100)가 관리 서버(200) 및 공조 장치(300)와 각각 통신하는 것으로 도시되어 있으나, 이로 제한되지 않으며, 촬상 장치(100)가 관리 서버(200)와 통신하고, 관리 서버(200)가 공조 장치(300)와 통신할 수도 있다.
사육장(10) 내에는 복수 개의 촬상 장치가 배치될 수 있다. 촬상 장치(100)는 촬영부(111)에서 촬영한 영상 데이터를 관리 서버(200)로 전송할 수 있다. 또는, 사육장(10)내에는 별도의 데이터 수집장치(150)가 배치되어 복수 개의 촬상 장치(100)로부터 영상 데이터를 수집하여 관리 서버(200)로 전송할 수 있다. 사육장(10) 내부의 상태를 정밀하게 분석하기 위하여 촬상 장치(100)의 영상 데이터는 고화질, 고용량의 특성을 가질 수 있다. 따라서, 복수 개의 촬상 장치(100)에서 촬영된 영상 데이터를 실시간으로 원격의 관리 서버(200)로 전송하기 위하여서는 큰 대역폭이 요구될 수 있으며, 이에 따라 전송 속도가 저하될 수 있다. 따라서, 별도의 데이터 수집장치(150)에서는 사육장(10)내의 촬상 장치(100)로부터 영상 데이터를 수집하여 인코딩 한 후 관리 서버(200)로 전송함으로써 통신 대역폭을 저감시키고, 전송 속도를 향상시킬 수 있다. 또는 촬상 장치(100)는 영상 데이터를 이용하여 사육장(10)의 상태를 분석하기 위한 1차 분석을 수행한 후, 가공된 데이터를 데이터 수집장치에 전달하거나 또는 관리 서버(200)에 전송할 수 있다. 즉, 촬상 장치(100)는 사육장(10)의 상태 분석을 위하여 필요한 데이터만을 선별하여 데이터 수집장치(150)에 전달하거나 또는 관리 서버(200)에 전송함으로써 통신 자원을 효율적으로 관리할 수 있다. 또는 촬상 장치(100)는 사육장(10)을 촬영한 영상 데이터를 이용하여 사육장(10) 내부 상태를 1차적으로 분석하여 그 결과를 데이터 수집장치(150)에 전달하거나 또는 관리 서버(200)에 전송할 수 있다.
또한, 사육장(10) 내에 복수 개의 음성 입력 장치(20)가 배치될 수 있다. 음성 입력 장치(20)는 마이크 등으로 구현될 수 있으며, 사육장(10) 내의 개체들이 발화한 음성을 입력될 수 있다. 그리고 음성 입력 장치(20)는 촬상 장치(100)에 의해 촬상된 이미지 내의 소정의 위치에 배치될 수 있으며, 이로 인해 실시예에 따른 이상 개체 검출 장치는 이미지 상의 음성 입력 장치(20)의 위치를 통해 산출된 이상 음성이 발생한 위치를 이미지에 의한 영상 데이터 내 개체와 매칭하여 이상 개체의 위치를 나타낼 수 있다.
음성 입력 장치(20)는 복수 개의 촬상 장치(100)에 내장되어 일체형으로 이루어지거나, 촬상 장치(100)와 분리된 형태로 구현될 수 있다. 분리된 형태로 구현되는 경우, 음성 입력 장치(20)는 사육장(10) 내에 소정의 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 음성 입력 장치(20)는 사육장(10) 내에서 이격 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 음성 입력 장치(20)는 서로 동일한 이격 거리를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 음성 입력 장치(20)는 개체로부터 발화된 음성에 대한 음성 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 음성 데이터는 주파수에 대한 크기(데시벨), 시간에 대한 주파수(스펙토그램)으로 나타날 수 있으나, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
관리 서버(200)는 퍼스널 컴퓨터(personal computer, PC), 태블릿 PC, 휴대단말 등을 포함하는 서버일 수 있다. 촬상 장치(100)가 관리 서버(200)에게 사육장(10) 내의 환경을 전송하는 경우, 관리자는 관리 서버(200)에 출력된 화면 등을 통하여 사육장(10) 내의 환경을 인지할 수 있다. 예를 들어, 촬상 장치(100)가 사육장(10) 내의 이상상황을 포착하여 이를 관리 서버(200)에게 전송한 경우, 관리자는 관리 서버(200)에 출력된 화면을 통하여 사육장(10) 내에 이상상황이 발생하였음을 인지할 수 있으며, 이상상황에 대하여 초기에 대응할 수 있다. 여기서, 이상상황은, 예를 들어 질병에 걸린 가축의 발생, 가축의 임신, 가축의 생장 기간, 사육장(10) 내 습도, 온도, 특정 분자의 농도 이상 등일 수 있다.
관리 서버(200)가 복수의 사육장(10)으로부터 정보를 전송 받는 중앙 서버일 경우에 관리자는 관리 서버(200)와이 접근성이 용이 하지 않을 수 있다. 이런 경우 관리 서버(200)는 별도의 관리자의 휴대단말 등을 통하여 사육장(10) 내에 이상상황에 대한 정보를 전달 할 수 있다.
또한, 관리 서버(200)는 촬상 장치(100) 또는 데이터 수집장치(150)에서 전송한 데이터를 이용하여 사육장 상태를 분석할 수 있다. 예를 들면, 관리 서버(100)는 복수 개의 촬상 장치(100) 또는 데이터 수집장치(150)에서 1차적으로 가공된 데이터를 수신하여 사육장 상태에 대한 보다 정밀한 분석을 수행할 수 있다. 관리 서버(200)는 촬상 장치(100)의 통신부(117)와 데이터 통신을 수행하거나 또는 데이터 수집장치(150)에 장착된 통신 모듈(미도시)과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 관리 서버(200)는 촬상 장치(100)에서 촬영한 원본 영상과 1차적으로 가공된 가공 영상 데이터를 수신할 수 있다. 이 때, 가공 영상 데이터는 사육장 관리 장치(100) 또는 촬상 장치(100)에서 원본 영상에 대하여 1차적인 분석을 수행하고, 이를 인코딩한 데이터를 의미할 수 있다.
공조 장치(300)는 사육장(10)의 온도를 조절하는 장치이다. 촬상 장치(100)가 사육장(10) 내 온도이상을 포착하여 관리 서버(200)에게 전송한 경우, 관리자는 관리 서버(200)에 출력된 화면을 통하여 사육장(10) 내 온도이상이 발생하였음을 인지할 수 있으며, 공조 장치(300)를 제어하여 사육장(10) 내 온도를 정상화할 수 있다. 또는, 촬상 장치(100)가 사육장(10) 내 온도이상을 검출하여 공조 장치(300)에게 직접 전달한 경우, 공조 장치(300)가 직접 사육장(10) 내 온도를 정상화할 수도 있다. 예를 들어, 사육장(10) 내의 온도가 가축이 생활하기에 적절한 온도보다 낮거나, 높은 경우, 가축들의 움직임이 둔화되는 경향이 있다. 이에 따라, 촬상 장치(100), 관리 서버(200), 또는 공조 장치(300)는 사육장(10) 내 온도이상을 검출하여 사육장(10) 내 온도를 정상화할 수 있다.
공조 장치(300)는 사육장(10)의 습도를 조절할 수 있다. 사육장(10) 내의 습도 이상이 발생한 경우, 공조 장치(300)를 제어하여 사육장(10) 내 습도를 정상화할 수 있다.
촬상 장치(100)는 촬영부(111), 데이터 처리부(112), 모션 검출부(113), 추출부(114), 생성부(115), 제어부(116), 통신부(117), 표시부(118), 유저 인터페이스부(119), 인코딩부(120), 데이터 베이스(121), 광원부(122), 팬틸트부(123)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 데이터 처리부(112), 모션 검출부(113), 제어부(116), 통신부(117)를 포함하는 이상 개체 검출 장치가 촬상 장치(100)에 포함되어 구성되는 것으로 도시하였다. 그러나, 이상 개체 검출 장치는 별도의 모듈 형태로 제작되어 데이터 수집장치(150) 또는 관리 서버(200)에 포함되어 구성될 수 있다. 또는, 이상 개체 검출 장치는 별도의 디바이스 형태로 독립된 제품으로 실시될 수 있다. 이상 개체 검출 장치가 촬상 장치(100)와 별도의 모듈 또는 디바이스 형태로 적용되는 경우 이상 개체 검출 장치는 통신부(117)를 통하여 촬상 장치(100)로부터 영상 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 데이터 처리부(112) 및 모션 검출부(113)는 제어부(116)에 포함되어 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 데이터 처리부, 추출부, 생성부, 제어부의 기능을 나누어 설명하기로 한다.
이하에서는, 이상 개체 검출 장치가 촬상 장치(100)내에 포함되어 있음을 예로 들어 설명하기로 한다.
촬상 장치(100)는 사육장(10)내에 복수 개로 설치될 수 있다. 예를 들어, 촬상 장치(100)는 사육장(10)의 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 촬상 장치 및 사육장의 측부에 배치된 적어도 하나의 측부 촬상 장치를 포함할 수 있다. 상부 촬상 장치 및 측부 촬상 장치 각각은 유선 또는 무선으로 통신이 가능하여 실시간 영상의 송출이 가능한 IP 카메라일 수 있다. 본 실시예에서는 사육장 상부에 하나의 촬상 장치(100)가 배치되어 있는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
촬영부(111)는 복수 개체를 포함하는 이미지를 촬영하여 영상 데이터를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 복수 개체는 사육장 내부에서 사육되는 가금류를 의미할 수 있다.
촬영부(111)는 순차적으로 촬영되는 복수 개의 이미지를 이용하여 복수 개의 영상 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 촬영부(111)는 복수 개체를 포함하는 제1 이미지를 촬영하여 제1 영상 데이터를 생성할 수 있으며, 복수 개체를 포함하는 제2 이미지를 촬영하여 제2 영상 데이터를 생성할 수 있다. 제1 이미지 및 제2 이미지는 각각 시간상으로 연속적으로 촬영된 이미지일 수 있으며, 하나의 영상 데이터는 단일 프레임을 의미할 수 있다. 촬영부(111)는 순차적으로 촬영되는 제1 이미지 및 제2 이미지를 이용하여 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 생성할 수 있다.
촬영부(111)는 COMS(complementary metal-oxide semiconductor) 모듈 또는 CCD(charge coupled device) 모듈 등을 이용하여 피사체를 촬영하는 이미지 센서일 수 있다. 이때, 입력되는 영상 프레임은 렌즈를 통해 촬영부(111) 내의 COMS 모듈 또는 CCD 모듈로 제공되고, COMS 모듈 또는 CCD 모듈은 렌즈를 통과한 피사체의 광신호를 전기적 신호(영상 데이터)로 변환하여 출력한다.
촬영부(111)는 시야각이 넓은 어안렌즈 또는 광각렌즈를 포함할 수 있다. 이에 따라, 하나의 촬상 장치(100)가 사육장(10) 내부의 전체 공간을 촬영하는 것이 가능하다.
또한, 촬영부(111)는 깊이 카메라일 수 있다. 촬영부(111)는 다양한 깊이 인식 방식 중 어느 하나의 방식으로 구동될 수 있으며, 촬영부(111)를 통하여 촬영된 영상에는 깊이 정보가 포함될 수 있다. 촬영부(111)는 예를 들어, 키넥트 센서일 수 있다. 키넥트 센서는 구조광 투영 방식의 깊이 카메라로서, 프로젝터나 레이저를 이용하여 정의된 패턴 영상을 투영시키고 카메라를 통하여 패턴이 투영된 영상을 획득함으로써 장면의 삼차원 정보를 획득할 수 있다. 이러한 키넥트 센서는 적외선 레이저를 이용해 패턴을 조사하는 적외선 방사체, 및 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라를 포함하며, 일반적인 웹캠과 같은 기능을 하는 RGB 카메라가 적외선 방사체와 적외선 카메라 사이에 배치되어 있다. 이 외에도, 키넥트 센서에는 마이크 배열과 카메라의 각도를 조절하는 팬틸트부(123)가 더 구성될 수 있다.
키넥트 센서의 기본적인 원리는, 적외선 방사체에서 조사된 레이저 패턴이 물체에 투영되어 반사되면, 반사 지점에서의 패턴의 위치 및 크기를 이용해 물체 표면까지의 거리를 구하게 된다. 이러한 원리에 따라, 촬영부(111)는 축사 내 공간으로 레이저 패턴을 조사하고, 개체에서 반사된 레이저 패턴을 센싱하여 개체 별 깊이 정보를 포함하는 영상 데이터를 생성할 수 있다.
데이터 처리부(112)는 영상 데이터를 이용하여 복수 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다. 데이터 처리부(112)는 예를 들면, 복수 개체를 포함하여 생성된 제1 영상 데이터를 이용하여 복수 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터를 생성하고, 복수 개체를 포함하여 생성된 제2 영상 데이터를 이용하여 복수 개체의 위치 분포를 나타내는 제2 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 위치 분포 데이터란, 영상 데이터상에서 검출된 가금류의 히트맵(heat map)을 의미할 수 있다.
예를 들면, 데이터 처리부(112)는 영상 데이터에서 개체의 외곽선을 검출하고, 검출된 외곽선과 데이터 베이스(121)에 미리 저장된 동물 개체의 외형을 비교하여 미리 저장된 동물 개체의 외형과 매칭되는 외곽선을 가진 개체를 동물 개체로서 검출할 수 있다. 이때, 데이터 베이스(121)에 저장된 동물 개체의 외형은 적어도 하나 이상의 동물 개체의 외형일 수 있으며, 데이터 처리부(112)는 상술한 바와 같이 매칭되는 외곽선을 가진 개체를 동물 개체로서 검출함과 동시에 해당 동물 개체의 종류도 판단할 수 있다.
또한, 예를 들면, 데이터 처리부(112)는 영상 데이터 내의 개체의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점이 데이터 베이스(121)에 미리 저장된 동물 개체의 특징점에 임계치 이상의 근접도로 매칭되면, 해당 영상 데이터 내의 개체를 동물 개체로서 검출할 수 있다. 이때, 데이터 처리부(112)는 비교 대상이 되는 두 개체의 영상에서 특징점을 추출하고, 추출된 두 개체의 특징점 기술자(descriptor)를 매칭하는 SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 또는SURF(Speeded Up Robust Features) 알고리즘을 사용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 데이터 처리부(112)는 영상 데이터에서 개체들의 윤곽을 기초로 동물 개체를 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 데이터 처리부(112)는 영상 데이터에서 개체들의 윤곽을 검출하여 에지 영상을 생성하고, 데이터 베이스(121)에 미리 저장된 사육장의 배경 영상인 전경 영상 데이터로부터 윤곽을 검출하여 배경 에지 영상을 생성하며, 에지 영상에서 배경 에지 영상을 뺀 차 영상(different image) 에서 동물 개체를 검출할 수 있다. 이때, 데이터 처리부(112)는 영상 데이터 프레임의 그래디언트(gradient) 정보를 이용하여 프레임 내에 나타나는 개체의 윤곽을 에지로 검출하여 에지 영상을 생성한다. 여기서, 그래디언트 정보는 프레임에서 소정의 화소들 중 인접하는 화소들 간의 차이값으로부터 생성된 값으로서 차이의 절대값의 합을 의미하고, 에지는 그래디언트 정보를 이용한 개체 간의 경계선을 의미한다.
또한, 데이터 처리부(112)는 기촬영된 사육장 내 전경의 영상 데이터에서 배경에 해당하는 개체의 에지를 검출하여 배경 에지 영상을 생성할 수 있다. 이때의 배경 에지 영상은 기설정된 영역의 개체들의 윤곽을 배경에지로 검출한 영상일 수 있으나, 기촬영된 사육장(10) 내 전경의 복수 개의 영상 데이터 프레임을 비교하여 소정의 횟수이상 반복하여 동일하게 나타나는 개체의 윤곽을 배경에지로 검출한 영상일 수도 있다.
또한, 데이터 처리부(112)는 개체 검출 분류기를 이용하여 영상 데이터에서 동물 개체를 검출할 수 있다. 이때, 개체 검출 분류기는 동물 개체의 자세나 외부 환경을 달리하여 기촬영한 동물 개체의 영상들로부터 훈련 DB 를 구축하여 학습된 것으로서, 이러한 개체 검출 분류기는 SVM(Support Vector Machine), 신경망, AdaBoost 알고리즘 등을 포함하는 다양한 학습 알고리즘을 통해 동물 개체의 DB 를 생성한다. 구체적으로, 데이터 처리부(112)는 기 촬영된 사육장 내 배경의 영상 데이터에서 전경에 해당하는 개체의 에지를 검출하고, 영상 데이터에서 검출된 전경 개체의 에지를 적용하고, 전경 개체의 에지가 적용된 영상 데이터의 영역에 개체 검출 분류기를 적용하여 동물 개체를 검출할 수 있다.
또한, 데이터 처리부(112)는 촬영부(111)에서 촬영한 영상 데이터에서 노이즈를 저감하고, 감마 보정(Gamma Correction), 색필터 배열보간(color filter array interpolation), 색 메트릭스(color matrix), 색보정(color correction), 색 향상(color enhancement) 등의 화질 개선을 위한 영상 신호 처리를 수행할 수 있다. 데이터 처리부(112)는 색채 처리, 블러처리, 에지 강조 처리, 영상 해석 처리, 영상 인식 처리, 영상 이펙트 처리 등도 수행할 수 있다.
모션 검출부(113)는 영상 데이터를 이용하여 복수 개체 중 동작 개체의 움직임을 나타내는 동작 데이터를 생성할 수 있다. 모션 검출부(113)는 단일 영상 데이터 또는 복수 개의 연속된 영상 데이터를 이용하여 분포도상의 특정 지점, 특정 개체 또는 특정 픽셀에서의 움직임을 검출할 수 있다.
모션 검출부(113)는 Dense Optical Flow방식을 이용하여 동작 개체의 움직임을 검출할 수 있다. 모션 검출부(113)는 영상 데이터상의 모든 픽셀에 대해서 모션 벡터(Motion Vector)를 연산하여 각 픽셀에 대한 움직임을 검출할 수 있다. Dense Optical Flow방식의 경우 모든 픽셀에 대하여 모션 벡터를 연산하기 때문에 검출 정확도는 향상되지만 상대적으로 연산량은 증가하게 된다. 따라서, Dense Optical Flow방식은 이상상황이 발생된 것으로 의심되는 사육장이나 개체 숫자가 매우 많은 사육장 등 검출 정확도가 매우 높게 요구되는 특정 영역에 적용될 수 있다.
또는 모션 검출부(113)는 Sparse Optical Flow방식을 이용하여 동작 개체의 움직임을 검출할 수 있다. 모션 검출부(113)는 영상 내 에지와 같은 움직임 추적이 쉬운 특징적인 일부 픽셀에 대해서만 모션 벡터를 연산하여 움직임을 검출할 수 있다. Sparse Optical Flow방식은 연산량이 감소하지만 한정적인 픽셀에 대한 결과만 얻을 수 있다. 따라서, Sparse Optical Flow방식은 개체 숫자가 적은 사육장 또는 개체가 중복되어 나타나지 않는 특정 영역에 적용될 수 있다.
또는 모션 검출부(113)는 Block Matching을 이용하여 동작 개체의 움직임을 검출할 수 있다. 모션 검출부(113)는 영상을 균등하게 또는 비균등하게 분할하여 분할 영역에 대해 모션 벡터를 연산하여 움직임을 검출할 수 있다. Block Matching은 분할 영역별로 모션 벡터를 연산하기 때문에 연산량이 감소하지만 영역별 모션 벡터에 대한 결과를 산출하기 때문에 검출 정확도가 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, Block Matching방식은 개체 숫자가 적은 사육장 또는 개체가 중복되어 나타나지 않는 특정 영역에 적용될 수 있다.
또는 모션 검출부(113)는 Continuous Frame Difference방식을 이용하여 동작 개체의 움직임을 검출할 수 있다. 모션 검출부(113)는 연속하는 영상 프레임을 픽셀 별로 비교하고, 그 차이만큼의 값을 연산하여 움직임을 검출할 수 있다. Continuous Frame Difference방식은 프레임간 차이값을 이용하여 움직임을 검출하기 때문에, 전체적인 연산량은 감소하지만 부피가 큰 개체 또는 중복되어 나타나는 개체에 대한 검출 정확도가 상대적으로 낮을 수 있다. 또한, Continuous Frame Difference방식은 배경 영상과 움직이지 않는 개체를 구분할 수 없어 정확도가 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, Continuous Frame Difference방식은 개체 숫자가 적은 사육장 또는 개체가 중복되어 나타나지 않는 특정 영역에 적용될 수 있다.
또는 모션 검출부(113)는 Background Subtraction방식을 이용하여 개체의 움직임을 검출할 수 있다. 모션 검출부(113)는 배경 영상을 초기에 학습한 상태에서 연속하는 영상 프레임을 픽셀 별로 비교하고, 그 차이만큼의 값을 연산하여 움직임을 검출할 수 있다. Background Subtraction방식은 배경 영상을 미리 학습하고 있기 때문에 배경 영상과 움직이지 않는 개체를 구분할 수 있다. 따라서, 배경 영상을 필터링하는 별도의 과정이 필요하여 연산량은 증가하지만 정확도는 향상된다. 따라서, Background Subtraction방식은 이상상황이 발생된 것으로 의심되는 사육장이나 개체 숫자가 매우 많은 사육장 등 검출 정확도가 매우 높게 요구되는 특정 영역에 적용될 수 있다. Background Subtraction방식에서 배경 영상은 지속적으로 업데이트 될 수 있다.
모션 검출부(113)는 사육장내의 환경과 외부의 설정에 따라 적절한 방식을 이용하여 분포도상에서 움직임을 검출한다.
추출부(114)는 전술한 바와 같이 음성 입력 장치(20)로부터 음성 데이터를 수신하고, 음성 데이터에서 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다.
먼저, 추출부(114)는 음성 데이터에서 해당 개체의 음성을 추출할 수 있다. 이하에서 해당 개체는 닭일 수 있다. 닭의 발성음이 저주파수 대역을 갖는 경우, 추출부(114)는 상기 저주파수 대역에 대한 음성 데이터를 필터링하여 닭의 발성음에 대한 음성 데이터만 추출할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 개체의 발성음 이외의 노이즈 부분을 제거할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 이상 개체 검출 장치는 음성 데이터가 개체의 발성음만으로 이루어지도록 하여 개체의 이상 상태를 정확하게 판별할 수 있다. 또한, 음성 데이터는 전술한 바와 같이 시간 뎡역(time domain), 주파수 영역(frequency domain) 등 다양한 형태일 수 있다.
그리고 추출부(114)는 음성 데이터 중 닭의 이상 음성에 대한 음성 데이터인 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다. 예컨대, 추출부(114)는 기 저장된 닭의 정상 음성 또는 이상 음성에 대한 스펙트럼과 음성 데이터를 비교하여 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다.
구체적으로, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 추출부의 동작을 설명하는 도면이다. 도 3a를 참조하면, 닭의 정상 음성에 대한 음성 데이터(V1)와 닭의 이상 음성(예컨대, 기침 소리)에 대한 음성 데이터(V2)는 일정한 주파수 대역(F1)에서 크기가 일정 비율 이상 상이하므로, 이를 통해 추출부(114)는 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다. 예컨대, 닭의 이상 음성(예컨대, 기침 소리)에 대한 음성 데이터(V2)는 크기가 5kHz 내지 20kHz 영역에서 닭의 정상 음성에 대한 음성 데이터(V1)의 크기 대비 25% 이상 크기 차이가 발생할 수 있다. 이에, 추출부(114)는 해당 주파수 대역에서 크기 비교를 통해 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다.
또한, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 스펙트로그램(spectrogram)으로 나타난 음성 데이터로, 닭의 정상 음성에 대한 음성 데이터(V3)와 닭의 이상 음성에 대한 음성 데이터(V4)는 소정의 시간 대역(F2)에서 주파수가 일정 비율 이상 상이할 수 있다. 예컨대, 닭의 이상 음성에 대한 음성 데이터(V4)는 주파수가 닭의 정상 음성에 대한 음성 데이터(V3)의 주파수 대비 40% 이상 주파수 크기가 상이한 시간 대역을 가지는 여부로 구분될 수 있다. 추출부(114)는 이를 통해 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다.
생성부(115)는 이상 음성 데이터를 이용하여 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다.
먼저, 전술한 바와 같이, 음성 입력 장치(20)는 복수 개로 사육장(10) 내에서 소정의 위치 별로 배치되고, 복수 개의 음성 데이터가 추출부(114)로 제공될 수 있으며, 생성부(115)는 이상 음성 데이터를 수신할 수 있다. 그리고 생성부(115)는 이상 음성 데이터에 대응하는 음성 입력 장치(20)의 위치 정보도 수신할 수 있다. 이 때, 생성부(115)는 이상 음성 데이터와 음성 입력 장치의 위치 정보를 이용하여 이상 음성이 발생한 위치를 표시한 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다.
구체적인 설명에 앞서, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 생성부의 동작을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 사육장(10)에 제1 내지 제12 음성 입력 장치(20-1 내지 20-12)가 위치할 수 있으며, 각각 위치 좌표를 가질 수 있다. 여기서, 음성 입력 장치의 위치 좌표는 각 음성 입력 장치 간의 거리 차를 반영한 값으로, 실제 거리에 대한 비율로 나타낸 값일 수 있다. 그리고 전술한 바와 같이 음성 입력 장치의 위치 좌표는 실제 거리 차를 반영하여 이미지 내에서 음성 입력 장치의 위치를 적용한 지점일 수 있다. 예컨대, 제1 음성 입력 장치(20-1)는 위치 좌표가 (1,1)이고, 제5 음성 입력 장치(20-5)는 위치 좌표가 (2,2)이고, 제9 음성 입력 장치(20-9)는 위치 좌표가 (3,3)이고, 제12 음성 입력 장치(20-12)는 위치 좌표가 (4,3)일 수 있다.
그리고 생성부(115)는 각 음성 입력 장치로부터 수신한 음성 데이터 중 이상 음성 데이터의 발생 시점을 연산할 수 있다. 예를 들어, 제1 지점(A)에서 닭이 이상 음성을 발생한 경우, 추출부(114)는 제1 내지 제12 음성 입력 장치(20-1 내지 20-12)에서 각각 생성된 음성 데이터에서 제1 내지 제12 이상 음성 데이터로 추출할 수 있다. 또한, 제1 지점(A)과 제1 내지 제12 음성 입력 장치(20-1 내지 20-12) 간의 거리에 따라, 제1 내지 제12 이상 음성 데이터의 발생 시점이 같거나 상이할 수 있다. 예컨대, 제1 지점(A)과의 거리가 동일한 경우 이상 음성 데이터의 발생 시점도 동일할 수 있다. 하지만, 제1 내지 제12 이상 음성 데이터 중 적어도 하나는 발생 시점이 상이할 수 있다.
또한, 생성부(115)는 제1 내지 제12 이상 음성 데이터 중 소정의 개수 이상의 이상 음성 데이터를 선택할 수 있다. 예컨대, 생성부(115)는 복수 개의 이상 음성 데이터 중 적어도 3개 이상의 이상 음성 데이터를 선택할 수 있으며, 이상 음성 데이터의 발생 시점이 가장 빠른 순서에 따라 이상 음성 데이터를 선택할 수 있다. 이하에서는 3개의 이상 음성 데이터를 기준으로 설명하며, 3개의 이상 음성 데이터에 대응하는 음성 입력 장치는 제1, 2, 4 음성 입력 장치(20-1, 20-2, 20-4)이다.
이로써, 생성부(115)는 복수 개의 이상 음성 데이터의 발생 시점과 이상 음성 데이터에 대응하는 이상 음성 장치의 위치 좌표를 이용하여 닭의 이상 음성이 발생한 위치를 나타내는 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다.
구체적으로, 생성부(115)는 전술한 바와 같이 닭의 이상 음성이 발생하면 3개의 이상 음성 데이터(예컨대, 제1,2,4 이상 음성 데이터)의 발생 시점과 제1,2,4 이상 음성 데이터에 대응하는 제1, 2, 4 음성 입력 장치(20-1, 20-2, 20-4)의 위치 좌표를 이용하여 이상 음성이 발생한 위치를 연산할 수 있다.
먼저, 생성부(115)는 각 이상 음성 데이터의 발생 시점 사이의 시간차를 산출할 수 있다. 이러한 각 이상 음성 데이터의 발생 시점 사이의 시간차를 "이상 음성 지연차"라고 정의한다. 생성부(115)는 이상 음성 지연차를 이용하여 이상 음성 위치를 산출할 수 있다.
구체적으로, 생성부(115)는 TDOA(time difference of arrival)에 의해 이상 음성 위치를 산출할 수 있다. 먼저, 생성부(115)는 이상 음성 지연차를 이용하여 음성 입력 장치에서 이상 음성 발생 위치 사이의 거리를 산출할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, c는 소리의 속도이고, Tij는 i번째 음성 입력 장치와 j번째 음성 입력 장치 사이의 이상 음성 지연차이고, Ri는 i번째 음성 입력 장치와 이상 음성 발생 위치 사이의 거리이고, R-j-는 j번째 음성 입력 장치와 이상 음성 발생 위치 사이의 거리이며, (Xi, Yi)는 i번 째 음성 입력 장치의 좌표이고, (Xj, Yj)는 j번 째 음성 입력 장치의 좌표이며, (x, y)는 이상 음성 발생 위치의 좌표를 나타낸다.
그리고 생성부(115)는 수학식 1에 따라 음성 입력 장치에 대하여 이상 음성 발생 위치 간의 복수 개의 거리(Ri)를 구하고, Ri를 각각의 반지름으로 다수 개의 원이 교차하는 지점을 이상 음성 발생 위치로 산출할 수 있다.
또한, 생성부(115)는 상기 수학식 1에 따라 이상 음성 발생 위치의 좌표를 산출하여 이상 음성 발생 위치를 산출할 수 있다.
예컨대, 도 4b를 참조하면, 생성부(115)는 수학식 1에 따라 제1,2,4 이상 음성 데이터 상호간 발생 시간의 지연차(d1, d2)를 이용하여 제1,2,4 이상 음성 입력 장치(20-1, 20-2, 20-4)와 이상 음성 발생 위치 사이의 거리를 산출할 수 있다. 여기서, ta는 제4 이상 음성 데이터의 발생 시간, d1은 제4 이상 음성 데이터와 제1 이상 음성 데이터 간의 지연차, d2는 제4 이상 음성 데이터와 제2 이상 음성 데이터 간의 지연차이다. 이 때, 생성부(115)는 제1,2,4 음성 입력 장치(20-1, 20-2, 20-4)와 이상 음성 발생 위치(X) 간의 복수 개의 거리(R1, R2, R3)를 산출할 수 있다. 그리고 생성부(115)는 제1,2,4 음성 입력 장치(20-1, 20-2, 20-4)에서 각각 거리(R1, R2, R3)를 반지름으로 하는 원의 교차 지점인 제1 지점(A)을 이상 음성 발생 위치로 산출할 수 있다.
또한, 생성부(115)는 수학식 1에 따라 이상 음성 발생 위치의 좌표를 산출할 수도 있다. 실시 예에서는 2차원 좌표(x y)를 이용하여 이상 음성 발생 위치를 산출하는 것을 예로 들었으나, 3차원 좌표 즉, (x, y, z)를 이용하는 경우에도 위에 기술된 바와 같은 동일한 방법이 적용될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 이상 음성이 복수 회 발생하고 제1,2,4 이상 음성 데이터 중 어느 하나에서 이상 음성 데이터 발생 시점이 하나로만 나타나는 경우, 생성부(115)는 제1, 2, 4 이상 음성 데이터의 발생 시점 간의 지연차로 도출 가능한 모든 경우의 이상 음성 발생 위치(A1, A2, A3)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 생성부(115)는 산출된 이상 음성 발생 위치를 이용하여 영상 데이터와 매칭 가능한 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 이상 음성 위치 분포 데이터는 이상 음성이 발생한 위치 좌표를 포함할 수 있다.
제어부(116)는 영상 데이터의 위치 분포 데이터 및 이상 음성 위치 분포 데이터를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터를 생성할 수 있다.
먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 제어부(116)는 예를 들면, 위치 분포 데이터(V1) 및 이상 음성 위치 분포 데이터(P1)를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터(E1)를 생성할 수 있다.
여기서, 위치 분포 데이터(V1)는 이상 음성 위치 분포 데이터(P1)에서 이상 음성이 발생한 시점의 영상 데이터로부터 생성된 데이터일 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 이상 개체 검출 장치는 이상 개체를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
제어부(116)는 위치 분포 데이터(V1)와 이상 음성 위치 분포 데이터(P1)를 비교하여, 위치 분포 데이터 상에서 이상 음성 위치 분포 데이터(P1)의 이상 음성 발생 위치와 대응된 위치에 존재하는 개체에 대한 정보를 나타내는 이상 개체 데이터(E1)를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(116)는 개체의 위치를 나타내는 위치 분포 데이터 상에서 이상 음성이 발생한 위치에 존재하는 개체를 질병에 걸린 것으로 추정하고, 이에 대한 이상 개체 데이터(E1)를 생성할 수 있다. 즉, 이상 개체 데이터(E1)는 단일 영상 데이터에 대한 개체의 위치 분포와 이상 음성 발생 위치를 이용하여 개체의 질병 여부를 판단한 결과 데이터를 의미할 수 있다. 즉, 도 5에서 이상 개체 데이터(E1)는 제1 지점(A)과 대응되는 개체(B-1)를 질병이 존재하는 이상 개체로 판단한 결과 데이터일 수 있다.
또한, 제어부(116)는 복수 개의 영상 데이터에 대한 위치 분포 데이터 및 이상 음성 발생 위치를 비교하여 개체에 대해 복수 개의 이상 음성 발생 횟수를 연산하고, 상기 이상 음성 발생 누적 횟수에 따라 이상 개체 데이터를 생성할 수 있다.
그리고 제어부(116)는 이상 개체 데이터에 나타난 이상 개체에 대한 픽셀 표시를 제어할 수 있다. 제어부(116)는 예를 들면, 이상 개체 데이터에 따라 영상 데이터 상에서 이상 개체에 대한 픽셀 표시를 제어할 수 있다. 여기서, 픽셀의 표시란 픽셀의 채도, 픽셀의 명암, 픽셀의 색상, 픽셀의 윤곽선, 마크 표시 등 임의의 지점에 대응되는 픽셀을 다른 픽셀과 구분하여 표시하기 위한 모든 개념을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 픽셀값의 조절을 통하여 픽셀의 표시를 제어할 수 있다. 픽셀값은 단계적으로 조절될 수 있으며, 픽셀값이 높은 픽셀의 경우, 픽셀값이 낮은 픽셀 보다 시각적으로 강조되어 표시될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 픽셀값이 낮은 픽셀이 픽셀값이 높은 픽셀보다 강조되어 표시되는 것으로 설정할 수 있다.
예컨대, 제어부(116)는 이상 개체에 대해서만 픽셀값을 변경하고, 이상 개체 데이터에 나타난 횟수를 누적하여 픽셀값을 단계적으로 조절할 수 있다. 이에 대해서는 도 8에서 설명한다.
도 6은 도 5의 변형예이다.
도 6을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(116)는 위치 분포 데이터(V1') 및 이상 음성 위치 분포 데이터(P1')를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터(E1')를 생성할 수 있다.
다만, 도 4c에서 설명한 바와 같이, 이상 음성 위치 분포 데이터(P1')는 모든 경우의 이상 음성 발생 위치(A1, A2, A3)를 포함할 수 있다. 이 때, 제어부(116)는 위치 분포 데이터(V1')에서 위치 분포 데이터(V1')의 이상 음성 발생 위치와 대응된 위치에 개체가 존재하는 개체에 대해서만 질병에 걸린 것으로 추정하고, 이에 대한 이상 개체 데이터(E1')를 생성할 수 있다.
도 6에서는 이상 음성 발생 위치(A1, A2, A3)와 매칭되는 위치에 존재하는 개체(B-1)가 하나인 것으로 도시하고 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이상 음성 발생 위치(A1, A2, A3)와 매칭되는 위치에 존재하는 개체가 복수 개인 경우 이상 개체 데이터는 상기 복수 개의 개체를 모두 나타낼 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어부(116)는 전술한 바와 같이 위치 분포 데이터(V2) 및 이상 음성 위치 분포 데이터(P2)를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터(E2)를 생성할 수 있다.
마찬가지로, 위치 분포 데이터(V2)는 이상 음성 위치 분포 데이터(P2)에서 이상 음성이 발생한 시점의 영상 데이터로부터 생성된 데이터일 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 이상 개체 검출 장치는 이상 개체를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 제어부(116)는 위치 분포 데이터(V2)와 이상 음성 위치 분포 데이터(P2)를 비교하여, 위치 분포 데이터(V2) 상에서 이상 음성 위치 분포 데이터(P2)의 이상 음성 발생 위치와 대응된 위치에 존재하는 개체에 대한 정보를 나타내는 이상 개체 데이터(E2)를 생성할 수 있다.
다만, 이상 음성 위치 분포 데이터(P2)의 하나의 이상 음성 발생 위치와 대응된 위치에 존재하는 개체가 복수 개일 수 있다. 이 경우, 제어부(116)는 대응된 위치에 존재하는 복수 개의 이상 개체(B-1, B-4)에 대한 정보를 나타내는 이상 개체 데이터(E2)로 생성할 수 있다. 그리고 제어부(116)는 모션 검출부를 통해 이상 개체의 이동을 파악하고, 소정의 시간 동안 상기 이상 개체(B-1, B-4)가 소정의 횟수 이상 개체 데이터에 나타나지 않다면 이상 개체 데이터에서 제거할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 다른 실시예에 따른 이상 개체 검출 장치는 다수의 개체가 존재하더라도 이상 개체를 용이하게 구별할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제어부(116)는 전술한 바와 같이 소정의 시간 동안 복수 개의 영상 데이터에 대한 위치 분포 데이터 및 이상 음성 발생 위치를 비교하여 복수 개체의 이상 음성 발생 횟수를 연산하고, 상기 이상 음성 발생 누적 횟수에 따라 이상 개체 데이터를 생성할 수 있다. 이에, 제어부(116)는 이상 개체 데이터에 나타난 횟수를 누적하여 픽셀값을 단계적으로 조절할 수 있다.
예컨대, 도 8에서 제1 개체(B-1)가 이상 음성 발생 누적 횟수가 1회이고, 제2 개체(B-2)가 이상 음성 발생 누적 횟수가 3회이고, 제3 개체(B-3)가 이상 음성 발생 누적 횟수가 5회이고, 제4 개체(B-4)가 이상 음성 발생 누적 횟수가 4회일 수 있다. 이 때, 제어부(116)는 이상 음성 발생 누적 횟수가 가장 큰 제3 개체(B-3)에 대해 가장 큰 픽셀값을 반영할 수 있다. 다만, 이러한 방식에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제어부(116)는 소정의 임계값 이상의 누적 횟수를 갖는 이상 개체에 대해서만 픽셀값을 조절할 수 있다.
다시 도1 및 도2를 참고하면, 제어부(116)는 촬상 장치(100)의 동작을 위한 각종 명령을 수행할 수 있다.
제어부(116)는 예를 들면, 유저 인터페이스부(119) 또는 데이터 베이스(121)에 저장된 명령을 수행하여 촬상 장치(100)의 동작을 수행할 수 있다.
또는 제어부(116)는 관리 서버(200)로부터 수신한 명령을 이용하여 촬상 장치(100)의 각종 동작을 제어할 수 있다.
제어부(116)는 촬영부(11)를 제어하여 이상 음성 발생 누적 횟수가 설정값 이상인 지점 또는 개체를 추적 촬영할 수 있다. 설정값은 유저 인터페이스부(119)를 통하여 설정되거나 또는 관리 서버(200)의 제어 명령을 통하여 설정될 수 있다. 제어부(116)는 촬영부(111)를 제어하여 이상개체가 있는 특정 영역을 추적 촬영하여 영상 데이터를 생성하게 함으로써 지속적인 모니터링을 수행할 수 있게 한다.
이 때, 제어부(116)는 촬상 장치(100)의 팬틸트부(123)를 제어하여 추적 촬영을 수행할 수 있다. 팬틸트부(123)는 팬(Pan, 수평방향) 및 틸트(Tilt, 수직 방향) 2개의 모터를 구동하여 촬영부(111)의 촬영 영역을 제어할 수 있다. 팬틸트부(123)는 제어부(116)의 제어에 따라 특정 영역을 촬영하기 위하여 촬영부(111)의 지향 방향을 조절할 수 있다. 또한, 팬틸트부(123)는 제어부(116)의 제어에 따라 특정 개체를 트래킹하기 위하여 촬영부(111)의 지향 방향을 조절할 수 있다.
통신부(117)는 타 촬상 장치, 데이터 수집장치(150) 또는 관리 서버(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 통신부(117)는 무선랜(Wireless LAN: WLAN), 와이 파이(Wi-Fi), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등의 원거리 통신 기술을 사용하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.
또는 통신부(117)는 블루투스, RFID(RadioFrequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비, 인접 자장 통신(NFC) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는, USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등의 근거리 통신 기술을 사용하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.
예를 들면, 통신부(117)는 근거리 통신 기술을 사용하여 타 촬상 장치 또는 데이터 수집장치(150)와 데이터 통신을 수행하고, 원거리 통신 기술을 사용하여 관리 서버(200)와 데이터 통신을 수행할 수 있다, 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 사육장(10)의 제반 사항 등을 고려하여 다양한 통신 기술이 사용될 수 있다.
통신부(117)는 촬영부(111)에서 촬영한 원본 영상 데이터를 데이터 수집장치(150) 또는 관리 서버(200)에 전송할 수 있다.
또는 통신부(117)는 데이터 수집장치(150) 또는 원격의 관리 서버(200) 중 적어도 하나로 픽셀값이 조절된 영상 데이터, 위치 분포 데이터, 동작 데이터 및 좌표 정보 중 적어도 하나를 전송할 수 있다. 이 때, 좌표 정보는 이상개체로 의심되는 지점 또는 개체에 대한 좌표를 의미할 수 있다.
통신부(117)를 통하여 전송되는 데이터는 인코딩부(120)를 통하여 인코딩된 압축 데이터일 수 있다.
표시부(118)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display: TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
표시부(118)는 제어부(116)를 통하여 픽셀값이 조절된 영상 데이터 및 분포 데이터 중 적어도 하나를 디스플레이할 수 있다.
또한, 표시부(118)는 촬영부(111)에서 촬영한 원본 영상 데이터를 화면에 출력할 수 있다.
또한, 표시부(118)는 다양한 사용자 인터페이스 또는 그래픽 사용자 인터페이스를 화면에 출력할 수 있다.
유저 인터페이스부(119)는 촬상 장치(100)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 유저 인터페이스부(119)는 키 패드, 돔 스위치, 터치 패드, 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다. 표시부(118)와 터치패드가 상호 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 표시부(118)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
유저 인터페이스부(119)는 촬상 장치의 동작을 위한 다양한 명령을 입력받을 수 있다.
인코딩부(120)는 촬영부(111)에서 촬영한 원본 영상 데이터 또는 데이터 처리부(112), 모션 검출부(113), 제어부(116) 등을 통하여 가공된 가공 영상 데이터를 디지털 신호로 부호화한다. 예를 들면, 인코딩부(120)는 H.264, H.265, MPEG(Moving Picture Experts Group), M-JPEG(Motion Joint Photographic Experts Group) 표준에 따라 영상 데이터를 인코딩할 수 있다.
데이터 베이스(121)는, 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 촬상 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 데이터 베이스(121)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 웹 스토리지와 관련되어 동작할 수도 있다.
데이터 베이스(121)는 촬영부(111)에서 촬영한 영상 데이터를 저장할 수 있으며, 과거 일정 기간 동안의 영상 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 데이터 베이스(121)는, 촬상 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장할 수 있다.
또한, 데이터 베이스(121)는, 다양한 사용자 인터페이스(User Interface: UI) 또는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface: GUI)를 저장할 수 있다.
광원부(122)는 제어부(116)의 제어에 따라 지향하는 방향으로 광을 조사할 수 있다. 예를 들면, 광원부(122)는 적어도 하나의 레이저 다이오드(LD), 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 광원부는 제어부의 제어에 따라 다양한 파장대의 광을 조사할 수 있다.
예를 들면, 광원부(122)는 야간 촬영을 위하여 적외선 파장대의 광을 조사할 수 있다. 또는, 광원부(122)는 사육장내 가축의 광화학 치료(photochemotherapy)를 위하여 자외선 파장대의 광을 조사할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이상 개체 검출 방법의 순서도이다.
먼저 촬영부는 복수 개체를 포함하는 이미지를 촬영한다. 촬영부는 사육장 내부에 배치되어 가금류를 포함하는 복수 개체를 촬영한다. 그리고 사육장 내부에 배치된 음성 입력 장치는 복수 개체로부터 개체의 음성인 발성음을 수신한다(S1601).
다음으로, 촬영부는 복수 개체를 포함하는 이미지를 이용하여 영상 데이터를 생성한다. 하나의 영상 데이터는 단일 프레임을 의미할 수 있다. 또한, 데이터 처리부는 순차적으로 촬영되는 이미지를 이용하여 복수개의 영상 데이터를 생성한다. 또한, 음성 입력 장치는 개체의 발성음으로부터 음성 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 음성 데이터는 전술한 바와 같이 주파수에 대한 크기(데시벨), 시간에 대한 주파수(스펙토그램)으로 나타날 수 있으나, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다 (S1602).
다음으로, 데이터 처리부는 영상 데이터를 이용하여 복수 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터를 생성한다. 데이터 처리부는 시계열적으로 생성된 복수개의 영상 데이터에 대한 위치 분포 데이터를 생성한다(S1603).
또한, 추출부는 전술한 바와 같이 음성 입력 장치로부터 음성 데이터를 수신하고, 음성 데이터에서 이상 음성 데이터를 추출할 수 있다. 그리고 생성부는 이상 음성 데이터를 이용하여 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성할 수 있다.(S1604)
위치 분포 데이터와 이상 음성 위치 분포 데이터는 선후 관계없이 생성될 수 있다. 예컨대, 위치 분포 데이터와 이상 음성 위치 분포 데이터는 동시에 생성될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 제어부는 위치 분포 데이터와 이상 음성 위치 분포 데이터를 비교하여 이상 개체 데이터를 생성한다(S1605). 또한, 전술한 바와 같이 제어부는 복수 개의 영상 데이터에 대한 위치 분포 데이터 및 이상 음성 위치 분포 데이터를 비교하여 복수 개체의 이상 음성 발생 횟수를 연산하고, 누적 횟수에 따라 이상 개체 데이터를 생성할 수 있다.
다음으로, 제어부는 이상 개체 데이터의 누적 횟수에 따라 영상 데이터 상에서 복수개의 개체에 대한 픽셀 표시를 제어한다. 제어부는 이상 음성 발생 여부에 따라 정상개체 및 이상개체로 분류하고, 영상 데이터 상에서 이상 발생의 누적 횟수에 따라 이상 개체의 픽셀값을 다르게 표시한다(S1606).본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 개체를 포함하는 이미지로부터 생성된 영상 데이터를 이용하여 상기 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터를 생성하는 데이터 처리부;
    상기 이미지 상의 소정의 위치에서 수신된 음성 데이터에서 이상 음성 데이터를 추출하는 추출부;
    상기 이상 음성 데이터를 이용하여 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성하는 생성부; 및
    상기 이상 음성 위치 분포 데이터 및 상기 위치 분포 데이터를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터를 생성하는 제어부를 포함하는 이상 개체 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추출부는,
    상기 음성 데이터에서 상기 개체의 정상 음성에서 소정의 주파수 대역 내 크기를 비교하여 이상 음성 데이터를 추출하는 이상 개체 검출 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생성부는,
    상기 이상 음성 데이터의 발생 시점과 상기 이상 음성 데이터에 대응하는 위치 정보를 이용하여 이상 음성이 발생한 위치를 나타낸 상기 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성하는 이상 개체 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 생성부는,
    상기 위치 정보에 상기 이상 음성 데이터의 발생 시점의 시간차를 TDOA(time difference of arrival)에 의해 상기 이상 음성이 발생한 위치를 산출하는 이상 개체 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 분포 데이터는 상기 이상 음성 위치 분포 데이터에서 이상 음성이 발생한 시점의 영상 데이터로부터 생성되는 이상 개체 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 위치 분포 데이터 상에서 상기 이상 음성 위치 분포 데이터의 이상 음성 발생 위치와 대응된 위치에 존재하는 개체에 대한 정보를 나타내는 상기 이상 개체 데이터를 생성하는 이상 개체 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이상 개체 데이터에 따라 상기 영상 데이터 상에서 상기 개체에 대한 픽셀 표시를 제어하는 이상 개체 검출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 개체에 대한 복수 개의 이상 음성 발생 횟수를 연산하고, 상기 이상 음성 발생의 누적 횟수에 따라 이상 개체 데이터를 생성하는 이상 개체 검출 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이상 음성 발생의 누적 횟수에 따라 대응되는 개체의 픽셀값을 단계적으로 변경하는 이상 개체 검출 장치.
  10. 복수 개체를 포함하는 이미지를 촬영하여 영상 데이터를 생성하고, 개체로부터 음성으로부터 음성 데이터를 생성하는 단계;
    상기 영상 데이터를 이용하여 상기 복수 개체의 위치 분포를 나타내는 위치 분포 데이터와 상기 음성 데이터로부터 이상 음성이 발생한 위치를 나타내는 이상 음성 위치 분포 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 이상 음성 위치 분포 데이터 및 상기 위치 분포 데이터를 비교하여 이상 개체를 나타내는 이상 개체 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 이상 개체 검출 방법.
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