KR20200098755A - 표적 추적 기반의 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법 - Google Patents
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Abstract
인간, 발열체 등의 표적을 추적하면서 화재를 감시하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치는, 화재 위험 요인에 해당하는 표적을 인식하고, 상기 표적의 위치 정보를 수집하는 감시부; 및 상기 표적의 이동에 따라 상기 감시부를 이동시켜 상기 표적을 추적하는 이동부를 포함한다. 상기 감시부는 미리 학습된 정보에 근거하여 상기 표적의 행동과 다중 센서에 의해 획득된 정보를 기반으로 상기 표적의 상황을 파악하고 화재 발생 가능성을 예측한다.
Description
본 발명은 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인간, 발열체 등의 표적을 추적하면서 화재를 감시하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법에 관한 것이다.
화재는 인명 피해 및 재산 피해를 일으키는 재해로서 화재 발생 가능성이 높은 장소 및 현장에 대해서는 실시간 감시가 필수적이다. 화재 감시 기술은 재산의 물질적 손해를 방지하는 중요한 기술로, 폐쇄회로 TV나 열 및 연기 감시 센서 등의 다양한 감시 제품들이 출시되어 있다. 종래의 화재 방지 시스템은 화재 감시가 가능한 영역이 한정되고, 연기 감시 장치나 폐쇄회로 TV 상에서 감시되는 상황만 판단할 수 있으며, 사각 지대에 대한 실시간 화재 감지가 어렵다. 화재는 인간의 행동이나 발열체의 문제로 발생할 수 있다. 발열체의 경우 위치가 고정될 경우 CCTV 등을 설치하여 감시가 가능하지만 이동이 용이한 발열기구나 전기용품 등과 같은 발열체는 위치가 유동적이므로 감시에 한계가 있다. 인간도 흡연이나 조리 및 방한 등 다양한 행위에서 화재를 유발할 수 있지만 CCTV의 사각지대에서는 감시가 불가능하다.
본 발명은 인간, 발열체 등의 표적을 추적하면서 화재를 감시하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 연기와 패턴 조명의 상호 작용에 의한 산란 및 영상 왜곡을 통해 연기를 정확하게 인식할 수 있는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치는, 화재 위험 요인에 해당하는 표적을 인식하고, 상기 표적의 위치 정보를 수집하는 감시부; 및 상기 표적의 이동에 따라 상기 감시부를 이동시켜 상기 표적을 추적하는 이동부를 포함한다. 상기 감시부는 미리 학습된 정보에 근거하여 상기 표적의 행동과 다중 센서에 의해 획득된 정보를 기반으로 상기 표적의 상황을 파악하고 화재 발생 가능성을 예측한다.
상기 이송부는 선로를 따라 상기 감시부를 이동시키는 선로 이동형 이송장치 또는 프로펠러를 이용하여 상기 감시부를 이동시키는 비행형 이송장치를 포함할 수 있다.
상기 감시부는 상기 표적에 패턴 조명을 방사형으로 조사하는 패턴 조명부를 포함할 수 있다.
상기 감시부는, 상기 표적에 조사된 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 측정하여 상기 표적까지의 거리를 측정하고; 상기 표적을 촬영한 영상에서 산란에 의한 상기 패턴 조명의 왜곡을 감지하여 연기 발생을 감시할 수 있다.
상기 감시부는, 상기 패턴 조명의 상기 패턴 간격을 기준 간격과 비교하고, 상기 패턴 간격과 상기 기준 간격의 차이에 따라 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 조절할 수 있다.
상기 감시부는 미리 지정된 위치의 기준 영상 영역과 상기 표적의 영상 영역 간의 면적 편차 및 위치 편차를 산출할 수 있다. 상기 이동부는 상기 면적 편차 및 상기 위치 편차를 보상하도록 상기 감시부를 이동시킬 수 있다.
상기 감시부는, 제1 시점에서 획득된 제1 영상과, 제2 시점에서 획득된 제2 영상 간의 차영상을 생성하고; 상기 차영상의 에지영상을 생성하고, 상기 에지영상을 문턱치화하여 이진영상을 생성하고; 상기 이진영역을 영역화하여 영역크기를 산출하고, 상기 영역크기를 기설정된 최소영역크기와 비교하고; 상기 영역크기가 상기 최소영역크기보다 큰 경우 표적 표본 집합에서 표적 표본을 선택하고; 상기 영역크기에 대해 상기 표적 표본의 크기를 조정한 후, 상기 표적 표본의 합성곱을 계산하여 영상 좌표의 값을 임계치와 비교하고; 그리고 상기 영상 좌표의 값이 상기 임계치보다 큰 경우 표적 출현을 인지하고, 표적이 출현한 영상 좌표를 저장하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 감시부에 의해, 화재 위험 요인에 해당하는 표적을 인식하고, 상기 표적의 위치 정보를 수집하는 단계; 상기 표적의 이동에 따라 상기 감시부가 상기 표적을 추적하도록 상기 감시부의 이동을 제어하는 단계; 및 상기 감시부에 의해, 미리 학습된 정보에 근거하여 상기 표적의 행동과 다중 센서에 의해 획득된 정보를 기반으로 상기 표적의 상황을 파악하고 화재 발생 가능성을 예측하는 단계를 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 방법은 상기 표적에 패턴 조명을 방사형으로 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는, 상기 표적에 조사된 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 측정하여 상기 표적까지의 거리를 측정하는 단계; 및 상기 표적을 촬영한 영상에서 산란에 의한 상기 패턴 조명의 왜곡을 감지하여 연기 발생을 감시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는, 상기 패턴 조명의 상기 패턴 간격을 기준 간격과 비교하고, 상기 패턴 간격과 상기 기준 간격의 차이에 따라 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는, 미리 지정된 위치의 기준 영상 영역과 상기 표적의 영상 영역 간의 면적 편차 및 위치 편차를 산출하는 단계; 상기 면적 편차 및 상기 위치 편차를 보상하도록 상기 감시부의 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는, 제1 시점에서 획득된 제1 영상과, 제2 시점에서 획득된 제2 영상 간의 차영상을 생성하는 단계; 상기 차영상의 에지영상을 생성하고, 상기 에지영상을 문턱치화하여 이진영상을 생성하는 단계; 상기 이진영역을 영역화하여 영역크기를 산출하고, 상기 영역크기를 기설정된 최소영역크기와 비교하는 단계; 상기 영역크기가 상기 최소영역크기보다 큰 경우 표적 표본 집합에서 표적 표본을 선택하는 단계; 상기 영역크기에 대해 상기 표적 표본의 크기를 조정한 후, 상기 표적 표본의 합성곱을 계산하여 영상 좌표의 값을 임계치와 비교하는 단계; 그리고 상기 영상 좌표의 값이 상기 임계치보다 큰 경우 표적이 출현한 영상 좌표를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 표적 추적 기반의 화재 감시 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 인간, 발열체 등의 표적을 추적하면서 화재를 감시하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 연기와 패턴 조명의 상호 작용에 의한 산란 및 영상 왜곡을 통해 연기를 정확하게 인식할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치를 구성하는 감시부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재 감시 장치의 시스템 구성도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 표적(인간)을 추적하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 표적(발열체)을 추적하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치를 구성하는 조명부의 개념도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따라 표적 주위에서 발생하는 연기를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 표적을 추적하는 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치를 구성하는 감시부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재 감시 장치의 시스템 구성도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 표적(인간)을 추적하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 표적(발열체)을 추적하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치를 구성하는 조명부의 개념도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따라 표적 주위에서 발생하는 연기를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 표적을 추적하는 방법의 순서도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
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", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 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.
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, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
본 발명은 화재 예방을 위한 것으로, 인간, 발열체 등의 화재 원인을 표적으로 미리 지정하고, 감시부에서 표적 출현을 인식하면 표적의 이동을 따라 추적하면서 실시간으로 표적의 행동과 주변 상황을 수집 분석하여 화재 발생 가능성을 감시하여 화재를 미연에 예방하도록 하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치(100)는 감시부(110)와, 회전부(120) 및 이동부(130)를 포함한다. 감시부(110)는 화재 위험 요인에 해당하는 표적(10)을 인식하고, 표적(10)의 위치 정보를 수집한다. 감시부(110)는 표적(10)의 위치, 표적(10)의 행위(행동), 표적(10) 주변의 상황을 2차원 또는 3차원 정보로 정보화할 수 있다. 감시부(110)에 의해 수집된 정보들은 화재 가능성을 판단하거나 화재 진압 및 원인 분석 등에 활용될 수 있다. 감시부(110)에 의해 획득된 정보는 데이터베이스로 구축되고, 대량 데이터 분석에 기반을 둔 화재 예측 학습에 활용되어 감시부의 상황감시 능력 향상에 활용될 수 있다.
회전부(120)는 감시부(110)를 수평 방향으로 360° 회전 구동시킨다. 이동부(130)는 표적(10)의 이동에 따라 감시부(110)를 이동시켜 감시부(110)가 표적(10)을 추적하게 한다. 회전부(120)는 감시부(110)와 이동부(130)의 연결자 역할을 하는 장치로, 감시부(110)가 디지털 사진기 및 디지털 열화상 사진기의 촬영 방향과 조명의 주사 방향을 자유롭게 변경하여 표적 추적을 원활하게 할 수 있도록 한다.
표적(10)은 인간이나 고정형 또는 이동형 발열체일 수 있다. 감시부(110)는 미리 학습된 정보에 근거하여 표적(10)의 행동과 다중 센서에 의해 획득된 정보를 기반으로 표적(10)의 상황을 파악하고 화재 발생 가능성을 예측한다. 감시부(110)는 영상을 통해 표적(10)의 외관, 외형을 분석하여 표적을 인식하거나, 표적(10)에 표시된 정보를 인식하는 표시 인식기에 의해 표적(10)을 인식하거나, 표적(10)에 부착된 RFID 등의 표적(10)의 ID를 이용하여 표적(10)을 인식할 수 있다. 감시부(110)는 영상 장치, 표시 인식기, ID 식별 장치 등에 의해 획득한 정보를 비교하여 표적의 출현을 인식할 수도 있다.
이동부(130)는 천정 등에 고정 설치된 선로(140)를 따라 감시부(110)를 이동시키는 선로 이동형 이송장치로 제공될 수 있다. 선로 이동형 이송장치는 실내 혹은 실외에 표적(10)이 이동하는 통로에 배치된 선로를 따라 이동 가능하게 설치되고, 표적(10)이 이동할 때 감시부(110)가 선로 이동형 이송장치를 통해 표적(10)을 추적할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치의 개략도이다. 도 2의 실시예에 따른 화재 감시 장치(100)는 감시부(110)와, 회전부(120) 및 이동부(130)를 포함하되, 이동부(130)는 프로펠러(150)를 이용하여 감시부(110)를 표적(10)을 따라 이동시켜 감시부(110)가 표적(10)을 추적하도록 하는 비행형 이송장치(드론)로 제공되는 점에서, 도 1의 실시예와 차이가 있다. 회전부(120) 및 이동부(130)에 의해, 감시부(110)는 표적(10)을 추적하면서 표적(10) 및 그 주위의 감시 영역(20)에 대해 화재 발생 위험을 감시한다. 비행형 이송 장치는 프로펠러의 회전력으로 부상력과 이동력을 확보하여, 선로가 배치되지 않은 지역으로 표적(10)이 이동할 때 감시부(110)가 자유롭게 표적(10)을 추적하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치를 구성하는 감시부의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 감시부(110)는 조명부(111), 신호획득부(112), 위치정보획득부(113), 정보분석부(114), 통신부(115), 저장부(116) 및 제어부(117)를 포함할 수 있다. 제어부(117)는 조명부(111), 신호획득부(112), 위치정보획득부(113), 정보분석부(114), 통신부(115) 및 저장부(116)를 제어하기 위한 하나 이상의 프로세서(processor)로 제공될 수 있다.
조명부(111)는 표적(10)을 정확하게 인식하여 추적하고, 화재 위험 요인을 정확하게 감지하도록 표적(10)에 조명을 제공할 수 있다. 실시예에서, 조명부(110)는 방사형 조명인 백색 조명을 조명하는 조명 장치, 적외선 조명과 레이저 빔을 이용하여 패턴 조명을 조사하는 패턴 조명부 등으로 구성될 수 있다.
신호획득부(112)는 화재 감시를 위한 정보를 수집하기 위한 것으로, 영상 획득용 디지털 사진기, 디지털 열화상 사진기, 무선 신호 수신기 등을 포함할 수 있다. 디지털 사진기는 컬러 영상 카메라와 근적외선 카메라로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 표적은 디지털 사진기를 통해 획득한 영상을 이용하여 인식될 수 있다. 인식에 사용되는 정보는 인간의 얼굴과 표적에 부착된 표식을 디지털 사진기를 통해 획득하여 표적 출현을 인식하는 영상 인식 정보와, 표적이 부착된 무선 신호 수신기를 이용한 무선 신호 인식 정보로 분류될 수 있다. 무선 신호 수신기의 경우, 특정 신호가 감지되면 표적의 출현을 인식하고 즉시 디지털 사진기를 이용하여 표적을 탐색하여 영상 인식을 시도하도록 구성될 수 있다. 표적이 인식되면 감시부(110)는 인식 정보를 기반으로 표적의 위치를 확인하고, 표적이 이동하면 표적의 이동 방향을 따라 이동하여 표적을 추적할 수 있다. 디지털 열화상 사진기는 표적 주변의 온도 정보를 수집하기 위해 제공될 수 있다. 디지털 열화상 사진기는 디지털 사진기와 영상을 중첩하여 영상 상의 표적 주변의 온도를 측정하여 정보화할 수 있으며, 온도 정보와 위치 좌표 정보를 실시간으로 수집하여 저장할 수 있다.
위치정보획득부(113)는 표적의 위치 정보를 획득한다. 정보분석부(114)는 디지털 열화상 사진기에 의해 수집된 정보를 실시간으로 판단하여 표적 표면의 온도뿐 아니라 표적 주변에 특이적으로 발생하는 고온을 감시하여 담배 불, 폭발 등 발화 상황을 판단할 수 있다. 통신부(115)는 중앙 통제 시스템과의 통신을 위해 제공될 수 있다. 저장부(116)는 감시부(110)를 제어하기 위한 프로그램, 감시부(110)에 의해 수집된 각종 정보와, 표적의 위치 정보, 화재 정보 등을 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화재 감시 장치의 시스템 구성도이다. 감시부(110)는 화재 감시 영역 별로 다수개 구비될 수 있으며, 각각의 감시부(110)는 화재 발생 위험도에 따라 결정되는 표적의 등급에 따라 다수의 표적 혹은 단일 표적을 추적하며 관리할 수 있다. 감시부(110)에서 수집하는 정보는 표적의 위치 정보, 표적의 행동, 표적 및 그 주변 온도, 연기의 유무 및 연기의 위치 등으로 구성되어 중앙 통제 시스템(160)으로 전송되어 관리될 수 있다. 중앙 통제 시스템(160)은 상황에 따라 표적의 감시를 현재 담당 중인 감시부에서 다른 감시부로 전환할 수도 있다. 중앙 통제 시스템(160)은 수집된 표적과 감시 공간의 위치에 기반하여 화재 발생 가능성 여부를 판단하여 화재를 예방하고 방재할 수 있다. 영상에서 표적이 갑자기 사라질 경우에는 표적의 최종 위치를 중앙 통제 시스템(160)으로 전송하고 감시부(110)는 미리 기억된 현장의 지도를 이용하여 표적을 찾을 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 표적(인간)을 추적하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 표적(발열체)을 추적하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 내지 도 10을 참조하면, 감시부는 획득한 영상(40)에서, 미리 지정된 위치의 기준 영상 영역(50)과 표적(10)의 영상 영역(예를 들어, 인간의 경우 얼굴이나 머리, 발열체의 경우 외관/외형에 해당하는 면적)(12) 간의 면적 편차 및 위치 편차를 산출할 수 있다. 이동부는 면적 편차 및 위치 편차를 보상하도록 감시부를 이동시킬 수 있다.
도 5, 도 8을 참조하면, 감시부는 미리 지정된 위치의 기준 영상 영역(50)의 면적보다 표적(10)의 영상 영역(12)의 면적이 작은 경우, 표적(10)의 거리가 먼 것을 판단하여 감시부를 표적(10)을 향해 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 도 6, 도 9에 도시된 바와 같이, 기준 영상 영역(50)와 표적(10)의 영상 영역(12) 간의 면적 편차가 감소될 수 있다. 또한, 기준 영상 영역(50)과 표적(10)의 영상 영역(12)의 위치 편차에 따라 감시부를 이동 및/또는 회전시켜 도 7, 도 10에 도시된 바와 같이, 기준 영상 영역(50)과 표적(10)의 영상 영역(12)의 면적과 위치가 같아지도록 실시간으로 감시부의 위치 및/또는 방향을 제어할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 장치를 구성하는 조명부의 개념도이다. 도 11을 참조하면, 조명부(111)는 표적에 패턴 조명(30)을 방사형으로 조사하는 패턴 조명부로 제공될 수 있다. 패턴 조명부는 평행광을 생성하여 출력하는 평행광 생성기(118)와 평행광으로부터 패턴을 생성하는 패턴 생성기(119)를 포함할 수 있다. 패턴 조명(30)은 방사형으로 조사되기 때문에, 감시부의 조명부(111)로부터 표적까지의 거리가 멀수록 패턴 간격이 증가하게 된다. 조명부(111)와 비교적 가까운 거리(L1)에서는 패턴 조명(30a)의 패턴 간격(D1)이 상대적으로 작고, 조명부(111)와 비교적 먼 거리(L2)에서는 패턴 조명(30b)의 패턴 간격(D2)이 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 감시부는 표적에 조사된 패턴 조명(30)의 패턴 간격을 측정하여 표적까지의 거리를 측정할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따라 표적 주위에서 발생하는 연기를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 11 내지 도 13을 참조하면, 감시부는 표적을 촬영한 영상에서 산란에 의한 패턴 조명(30)의 왜곡을 감지하여 연기 발생을 감시할 수 있다. 패턴 조명(30)은 표적 주변에 발생한 연기와 상호 작용하게 되고, 사진기 영상 상에서 패턴이 왜곡되면서 산란으로 인해 밝아지게 되므로, 이로부터 연기 발생 여부를 감시한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 감시부에 의해 획득된 영상에서 표적(10) 주위에 발생하는 연기(60, 70, 80)에 의한 산란, 왜곡 현상이 패턴 조명(30)에 의해 강조되므로, 연기 발생 여부 및 연기 발생 위치를 정확하게 인식할 수 있다.
실시예에서, 감시부는 패턴 조명(30)의 패턴 간격을 기준 간격과 비교하고, 패턴 조명(30)의 패턴 간격과 기준 간격의 차이에 따라 패턴 조명의 패턴 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 패턴 조명(30)의 패턴 간격이 기설정된 기준 간격을 허용 범위 이상 초과하는 것으로 판단되면, 패턴 조명(30)에 의한 연기 감지 효과가 감소될 수 있다. 이러한 경우, 감시부는 표적에 조사된 패턴 조명(30)의 패턴 간격이 기준 간격으로 감소되도록, 또는 기준 간격으로부터 허용 범위 이내로 감소되도록, 조명부(111)에서 출력되는 패턴 조명(30)의 패턴 간격을 조절할 수 있다.
실시예에서, 패턴 조명(30)은 패턴 생성기(119)에서 패턴 간격을 조절하거나, 평행광 생성기(118)에서 패턴 간격을 조절하는 방법으로 조절될 수 있다. 또한, 오목렌즈 또는 볼록렌즈를 패턴 조명의 출력부에 배치시켜, 오목렌즈 또는 볼록렌즈를 패턴 조명의 출력부로 이동시키거나, 패턴 조명의 출력 방향으로 렌즈를 이동시키는 등의 방법으로 패턴 조명(30)의 패턴 간격을 조절할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 표적을 추적하는 방법의 순서도이다. 도 14를 참조하면, 감시부는 연속적으로 획득되는 영상들 중 제1 시점에서 획득된 제1 영상과, 제1 시점에 이어서 제2 시점에서 획득된 제2 영상 간의 차영상을 생성한 다음(S10), 차영상에서 에지영상을 생성하고(S12), 에지영상을 문턱치화하여 이진영상을 생성한다(S13). 이후, 감시부는 이진영상에서 참인 좌표가 존재하는지 판단하여(S14), 참인 좌표가 존재하지 않으면 단계 S10 ~ S13을 반복하고, 참인 좌표가 존재하면 이진영역을 영역화하고 라벨링하여 영역크기를 산출한 후(S15), 영역크기를 기설정된 최소영역크기와 비교한다(S16).
단계 S16에서, 감시부는 영역크기가 최소영역크기 이하인 것으로 확인되면 단계 S10 ~ S15를 반복하고, 영역크기가 최소영역크기보다 큰 경우 표적 표본 집합에서 표적 표본을 선택한다(S17). 이어서, 감시부는 영역크기에 대해 표적 표본의 크기를 조정한 후(S18), 표적 표본의 합성곱(convolution)을 계산하여 영상 좌표의 값을 임계치와 비교하고(S19, S20), 영상 좌표의 값이 임계치 보다 큰 경우에는 표적 출현을 인지하여 표적의 영상 좌표를 저장하고(S21, S22), 영상 좌표의 값이 임계치 이하이면 잔류 표적 표본에 대해 단계 S17 ~ S20을 반복한다(S23).
도 14의 실시예에 의하면, 연속적으로 획득되는 영상들의 차영상을 에지영상 및 이진영상으로 변환한 후, 이진영상에서의 일정 크기 이상의 영역크기를 가지는 표적 표본을 선택하고, 표적 표본의 합성곱 산출값을 기반으로 표적 출현을 감지함으로서, 실시간 획득되는 영상들로부터 표적 출현을 정확하면서도 효율적으로 인지할 수 있다. 감시부는 표적 표본의 합성곱 산출값으로부터 표적을 인간, 발열체 등으로 분류할 수 있으며, 이때 미리 설정된 표적들의 화재 위험도 분류 기준에 따라 위험도가 높은 순서대로 표적 표본을 순차적으로 선택하여 표적 출현을 감시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표적 추적 기반의 화재 감시 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 표적 추적 기반의 화재 감시 장치
110: 감시부
111: 조명부
112: 신호획득부
113: 위치정보획득부
114: 정보분석부
115: 통신부
116: 저장부
117: 제어부
118: 평행광 생성기
119: 패턴 생성기
120: 회전부
130: 이동부
140: 선로
150: 프로펠러
160: 중앙 통제 시스템
110: 감시부
111: 조명부
112: 신호획득부
113: 위치정보획득부
114: 정보분석부
115: 통신부
116: 저장부
117: 제어부
118: 평행광 생성기
119: 패턴 생성기
120: 회전부
130: 이동부
140: 선로
150: 프로펠러
160: 중앙 통제 시스템
Claims (14)
- 화재 위험 요인에 해당하는 표적을 인식하고, 상기 표적의 위치 정보를 수집하는 감시부; 및
상기 표적의 이동에 따라 상기 감시부를 이동시켜 상기 표적을 추적하는 이동부를 포함하고,
상기 감시부는 미리 학습된 정보에 근거하여 상기 표적의 행동과 다중 센서에 의해 획득된 정보를 기반으로 상기 표적의 상황을 파악하고 화재 발생 가능성을 예측하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 이송부는 선로를 따라 상기 감시부를 이동시키는 선로 이동형 이송장치 또는 프로펠러를 이용하여 상기 감시부를 이동시키는 비행형 이송장치를 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 감시부는 상기 표적에 패턴 조명을 방사형으로 조사하는 패턴 조명부를 더 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치. - 제3항에 있어서,
상기 감시부는,
상기 표적에 조사된 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 측정하여 상기 표적까지의 거리를 측정하고;
상기 표적을 촬영한 영상에서 산란에 의한 상기 패턴 조명의 왜곡을 감지하여 연기 발생을 감시하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치. - 제4항에 있어서,
상기 감시부는,
상기 패턴 조명의 상기 패턴 간격을 기준 간격과 비교하고, 상기 패턴 간격과 상기 기준 간격의 차이에 따라 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 조절하는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 감시부는 미리 지정된 위치의 기준 영상 영역과 상기 표적의 영상 영역 간의 면적 편차 및 위치 편차를 산출하고,
상기 이동부는 상기 면적 편차 및 상기 위치 편차를 보상하도록 상기 감시부를 이동시키는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 감시부는,
제1 시점에서 획득된 제1 영상과, 제2 시점에서 획득된 제2 영상 간의 차영상을 생성하고;
상기 차영상의 에지영상을 생성하고, 상기 에지영상을 문턱치화하여 이진영상을 생성하고;
상기 이진영역을 영역화하여 영역크기를 산출하고, 상기 영역크기를 기설정된 최소영역크기와 비교하고;
상기 영역크기가 상기 최소영역크기보다 큰 경우 표적 표본 집합에서 표적 표본을 선택하고;
상기 영역크기에 대해 상기 표적 표본의 크기를 조정한 후, 상기 표적 표본의 합성곱을 계산하여 영상 좌표의 값을 임계치와 비교하고; 그리고
상기 영상 좌표의 값이 상기 임계치보다 큰 경우 표적 출현을 인지하고, 표적이 출현한 영상 좌표를 저장하도록 구성되는 표적 추적 기반의 화재 감시 장치. - 감시부에 의해, 화재 위험 요인에 해당하는 표적을 인식하고, 상기 표적의 위치 정보를 수집하는 단계;
상기 표적의 이동에 따라 상기 감시부가 상기 표적을 추적하도록 상기 감시부의 이동을 제어하는 단계; 및
상기 감시부에 의해, 미리 학습된 정보에 근거하여 상기 표적의 행동과 다중 센서에 의해 획득된 정보를 기반으로 상기 표적의 상황을 파악하고 화재 발생 가능성을 예측하는 단계를 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 방법. - 제8항에 있어서,
상기 표적에 패턴 조명을 방사형으로 조사하는 단계를 더 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 방법. - 제9항에 있어서,
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는,
상기 표적에 조사된 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 측정하여 상기 표적까지의 거리를 측정하는 단계; 및
상기 표적을 촬영한 영상에서 산란에 의한 상기 패턴 조명의 왜곡을 감지하여 연기 발생을 감시하는 단계를 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 방법. - 제10항에 있어서,
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는,
상기 패턴 조명의 상기 패턴 간격을 기준 간격과 비교하고, 상기 패턴 간격과 상기 기준 간격의 차이에 따라 상기 패턴 조명의 패턴 간격을 조절하는 단계를 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 방법. - 제8항에 있어서,
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는,
미리 지정된 위치의 기준 영상 영역과 상기 표적의 영상 영역 간의 면적 편차 및 위치 편차를 산출하는 단계;
상기 면적 편차 및 상기 위치 편차를 보상하도록 상기 감시부의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 방법. - 제8항에 있어서,
상기 화재 발생 가능성을 예측하는 단계는,
제1 시점에서 획득된 제1 영상과, 제2 시점에서 획득된 제2 영상 간의 차영상을 생성하는 단계;
상기 차영상의 에지영상을 생성하고, 상기 에지영상을 문턱치화하여 이진영상을 생성하는 단계;
상기 이진영역을 영역화하여 영역크기를 산출하고, 상기 영역크기를 기설정된 최소영역크기와 비교하는 단계;
상기 영역크기가 상기 최소영역크기보다 큰 경우 표적 표본 집합에서 표적 표본을 선택하는 단계;
상기 영역크기에 대해 상기 표적 표본의 크기를 조정한 후, 상기 표적 표본의 합성곱을 계산하여 영상 좌표의 값을 임계치와 비교하는 단계; 그리고
상기 영상 좌표의 값이 상기 임계치보다 큰 경우 표적이 출현한 영상 좌표를 저장하는 단계를 포함하는 표적 추적 기반의 화재 감시 방법. - 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 표적 추적 기반의 화재 감시 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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|---|---|---|---|
| KR1020190015599A KR102320222B1 (ko) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | 표적 추적 기반의 화재 감시 장치 및 화재 감시 방법 |
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- 2019-02-11 KR KR1020190015599A patent/KR102320222B1/ko active IP Right Grant
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