KR20210043448A - Apparatus and method for motion detecting - Google Patents

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KR20210043448A
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주식회사 케이티
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Abstract

The present application relates to a device and method for motion detection. The device for motion detection according to one embodiment of the present invention may comprise: a sound wave generator that periodically outputs sound waves in a secure space; a sound wave receiver that measures the reflected sound waves in the secure space, and generates a plurality of sound wave signals for each frequency; an analysis unit that generates analysis data by signal processing the sound wave signals, and generates an adaptive threshold value reflecting the environmental characteristics of the secure space; and a determination unit that compares the analysis data with an adaptive threshold value to detect an operation in the secure space. Therefore, the present invention is capable of allowing for the possibility of detecting actions such as intrusions in the secure space.

Description

동작감지장치 및 동작감지방법 {Apparatus and method for motion detecting}Motion detection device and motion detection method {Apparatus and method for motion detecting}

본 출원은 동작감지장치 및 동작감지방법에 관한 것으로, 보안공간 내에서 반사된 음파를 이용하여, 보안공간 내의 침입 등의 동작을 감지할 수 있는 동작감지장치 및 동작감지방법에 관한 것이다. The present application relates to a motion detection device and a motion detection method, and to a motion detection device and a motion detection method capable of detecting a motion such as intrusion in a secure space using sound waves reflected in a secure space.

통상적으로 쓰이는 보안시스템으로는 IR 센서(적외선 센서), 영상 센서 및 열선 센서가 있다. 하지만, IR 센서의 경우에는 IR 차단복을 입고 침입 시 침입자를 감지하지 못하여 경계영역의 노출로 무용지물이 될 가능성이 있고, 영상센서의 경우에는 빛과 그림자에 의한 오보가 빈번하게 발생하고 야간에는 별도의 조명장치가 필요하며, 열선 센서의 경우에는 주변 온도변화에 민감하게 반응하여 오보가 발생할 확률이 높아 보안시스템으로 맹점이 있다.Commonly used security systems include an IR sensor (infrared sensor), an image sensor, and a heat sensor. However, in the case of an IR sensor, it is possible to become useless due to exposure of the boundary area as it cannot detect an intruder when intruding wearing an IR shielding suit. In the case of an image sensor, misinformation due to light and shadow occurs frequently, and at night Lighting equipment is required, and the heat ray sensor reacts sensitively to changes in the surrounding temperature, and there is a high probability of misinformation, so there is a blind spot as a security system.

또한, 보안 시스템을 구축하기 위해서는 앞서 언급한 각종 센서 구입비용뿐만 아니라 구축하기 위한 시간 및 인건비를 포함하는 비용이 지출되기에 일반인들이 쉽게 접근할 수 없는 문제점이 있다.In addition, in order to build a security system, not only the purchase cost of various sensors mentioned above, but also the cost including time and labor cost for the construction are expended, there is a problem that the general public cannot easily access it.

따라서, 보안 시스템을 구축하여 사용 시 시간과 비용이 절감되며, 오보가 발생하지 않고, 별도의 추가장치가 필요하지 않으며, 침입자 발생시 어떤 형태로든 감지할 수 있는 보안시스템의 개발 필요성이 대두된다.Therefore, when building and using a security system, time and cost are saved, no misinformation occurs, no additional device is required, and the necessity of developing a security system that can detect intruders in any form arises.

본 출원은 보안공간 내에서 반사된 음파를 이용하여, 보안공간 내의 침입 등의 동작을 감지할 수 있는 동작감지장치 및 동작감지방법을 제공하고자 한다. The present application is to provide a motion detection device and a motion detection method capable of detecting motions such as intrusion in a secure space by using sound waves reflected in a secure space.

본 출원은 음파신호 사이의 코사인 유사도(cosine similarity)를 이용하여, 침입 등에 의한 패턴 변화와 공기흐름 등 환경변화에 의한 패턴 변화를 용이하게 구분할 수 있는 동작감지장치 및 동작감지방법을 제공하고자 한다. An object of the present application is to provide a motion detection device and a motion detection method capable of easily distinguishing a pattern change due to environmental changes such as air flow and a pattern change due to intrusion using cosine similarity between sound wave signals.

본 출원은 보안공간 내의 동작을 감지하기 위한 임계값을 적응적으로 적용할 수 있는 동작감지장치 및 동작감지방법을 제공하고자 한다. The present application is to provide a motion detection device and a motion detection method capable of adaptively applying a threshold for detecting motion in a secure space.

본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치는, 보안공간 내에 주기적으로 음파를 출력하는 음파발생부; 상기 보안공간 내에서 반사된 음파를 측정하여, 각 주파수별로 복수의 음파신호를 생성하는 음파수신부; 상기 음파신호들을 신호처리(signal processing)하여 분석데이터를 생성하고, 상기 보안공간의 환경특성을 반영한 적응적 임계값(adaptive threshold)을 생성하는 분석부; 및 상기 분석데이터와 적응적 임계값을 비교하여, 보안공간 내의 동작을 감지하는 판별부를 포함할 수 있다. A motion detection device according to an embodiment of the present invention includes: a sound wave generator for periodically outputting sound waves in a secure space; A sound wave receiver configured to measure sound waves reflected in the secure space and generate a plurality of sound wave signals for each frequency; An analysis unit for generating analysis data by signal processing the sound wave signals, and generating an adaptive threshold reflecting the environmental characteristics of the secure space; And a discriminating unit that compares the analysis data with an adaptive threshold value and detects a motion in the secure space.

여기서 상기 음파발생부는, 단파신호를 상기 보안공간 내에 출력한 후 측정한 잔향신호를 이용하여, 상기 음파의 파형을 설정할 수 있다. Here, the sound wave generator may output a short wave signal in the secure space and then use the measured reverberation signal to set the waveform of the sound wave.

여기서 상기 음파발생부는, 상기 보안공간 내에 출력한 상기 음파의 잔향신호를 이용하여, 다음 주기의 음파의 파형을 재설정할 수 있다.Here, the sound wave generator may reset the waveform of the sound wave of the next period by using the reverberation signal of the sound wave output in the secure space.

여기서 상기 음파발생부는, 상기 잔향신호의 파형을 시간의 역순으로 재배열하여, 상기 음파의 파형으로 설정할 수 있다.Here, the sound wave generator may rearrange the waveform of the reverberation signal in the reverse order of time and set it as the waveform of the sound wave.

여기서 상기 음파수신부는, FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여, 각각의 음파들에 대한 주파수별 복수의 음파신호를 생성할 수 있다. Here, the sound wave receiver may perform Fast Fourier Transform (FFT) to generate a plurality of sound wave signals for each frequency of each sound wave.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치는, 상기 음파수신부에서 수신한 음파를 분석하여, 상기 음파발생부가 출력하는 음파의 볼륨 또는 상기 음파수신부의 수신감도를 조절하는 초기셋팅부를 더 포함할 수 있다. Here, the motion detection device according to an embodiment of the present invention further includes an initial setting unit for analyzing the sound wave received by the sound wave receiving unit and adjusting the volume of the sound wave output by the sound wave generating unit or the reception sensitivity of the sound wave receiving unit can do.

여기서 상기 분석부는 상기 음파신호들 사이의 코사인 유사도(cosine similarity)를 각각 연산하여 상기 분석데이터를 생성할 수 있다. Here, the analysis unit may generate the analysis data by calculating cosine similarity between the sound wave signals, respectively.

여기서 상기 적응적 임계값은, 과거에 수신한 음파신호들의 분석데이터들인 과거데이터를 기준으로 하는 환경적응도(Adaptivity)와, 상기 환경적응도의 변동폭을 조절하는 민감도(Sensitivity)를 이용하여 설정할 수 있다. Here, the adaptive threshold may be set by using an environmental adaptation based on past data, which is analysis data of sound wave signals received in the past, and a sensitivity for adjusting a fluctuation range of the environmental adaptation. have.

여기서 상기 분석부는 기 설정된 과거시점까지의 과거데이터들을 수집하고, 각각의 과거데이터들에 가중치를 적용한 후 합산하여, 상기 환경적응도를 연산할 수 있다. Here, the analysis unit may calculate the environmental adaptation degree by collecting past data up to a preset past time point, applying a weight to each of the past data, and adding them.

여기서 상기 분석부는 상기 환경적응도와 상기 분석데이터 사이의 차가 허용되는 범위를 상기 민감도로 설정할 수 있다. Here, the analysis unit may set a range in which a difference between the environmental adaptation and the analysis data is allowed as the sensitivity.

여기서 상기 판별부는 상기 보안공간에서 기 설정된 동작이 감지된 이벤트발생상태 및 상기 보안공간 내의 이벤트 발생이 없는 정상상태 중 어느 하나로 판별할 수 있다. Here, the determination unit may determine one of an event occurrence state in which a preset motion is detected in the secure space and a normal state in which no event occurs in the secure space.

여기서 상기 판별부는 상기 정상상태로 판별되면, 상기 음파신호 또는 분석데이터를 기 설정된 예외상황과 비교하여, 상기 보안공간 내의 온도변화 또는 이상기류 발생에 대응하는 환경변경상태에 해당하는지를 판별할 수 있다. Here, when the determination unit is determined to be in the normal state, the sound wave signal or the analysis data may be compared with a preset exception situation to determine whether it corresponds to an environment change state corresponding to a temperature change or an abnormal air current occurrence in the secure space.

여기서 상기 판별부는, 상기 음파신호 또는 분석데이터를 이용하여 상기 환경변경상태에 대응하는 각각의 환경변경종류를 분류할 수 있다. Here, the determination unit may classify each type of environment change corresponding to the environment change state by using the sound wave signal or analysis data.

여기서 상기 분석부는, 상기 정상상태로 판별되면, 상기 정상상태에 대응하는 분석데이터들을 상기 과거데이터에 추가하며, 상기 적응적 임계값은 과거에 수신한 음파신호들의 분석데이터들인 과거데이터를 기준으로 하는 환경적응도(Adaptivity)와, 상기 환경적응도의 변동폭을 조절하는 민감도(Sensitivity)를 이용하여 설정할 수 있다. Here, when the analysis unit is determined to be the normal state, the analysis data corresponding to the normal state is added to the past data, and the adaptive threshold is based on the past data, which is analysis data of sound wave signals received in the past. It can be set using an environmental adaptation and a sensitivity that adjusts the fluctuation range of the environmental adaptation.

본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지방법은, 동작감지장치를 이용한 보안공간 내의 동작감지방법에 관한 것으로, 보안공간 내에 주기적으로 음파를 출력하는 단계; 상기 보안공간 내에서 반사된 음파를 측정하여, 각 주파수별로 복수의 음파신호를 생성하는 단계; 상기 음파신호들 사이의 신호처리(signal processing)를 수행하여, 분석데이터를 생성하는 단계; 상기 보안공간의 환경특성을 반영한 적응적 임계값(adaptive threshold)을 생성하는 단계; 및 상기 분석데이터와 적응적 임계값을 비교하여, 보안공간 내의 동작감지를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. A motion detection method according to an embodiment of the present invention relates to a motion detection method in a secure space using a motion detection device, comprising: periodically outputting sound waves in the secure space; Measuring sound waves reflected in the secure space and generating a plurality of sound wave signals for each frequency; Generating analysis data by performing signal processing between the sound wave signals; Generating an adaptive threshold reflecting the environmental characteristics of the secure space; And comparing the analysis data with an adaptive threshold to detect motion in the secure space.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the solution to the above-described problem does not enumerate all the features of the present invention. Various features of the present invention and advantages and effects thereof may be understood in more detail with reference to the following specific embodiments.

본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치 및 동작감지방법에 의하면, 보안공간 내에서 반사된 음파를 이용하여 보안공간 내의 침입 등의 동작을 감지하는 것이 가능하다. According to the motion detection apparatus and the motion detection method according to an embodiment of the present invention, it is possible to detect an intrusion in the secure space using sound waves reflected in the secure space.

본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치 및 동작감지방법에 의하면, 보안공간 내의 공기 흐름 등 환경변화에 의한 음파의 패턴변화와, 침입 등에 의한 패턴변화를 구별할 수 있으므로, 환경변화에 의한 오탐지를 줄일 수 있다. 또한, 보안공간 내의 환경변화를 각각의 종류별로 분류하는 것이 가능하다. According to the motion detection device and the motion detection method according to an embodiment of the present invention, since it is possible to distinguish a pattern change of sound waves due to environmental changes such as air flow in a secure space and a pattern change due to intrusion, etc. It can reduce detection. In addition, it is possible to classify environmental changes in the secure space for each type.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치를 나타내는 블록도이다.
도2는 본 발명의 일 실시에에 의한 동작감지장치를 이용한 보안공간 내 침입, 환경변경의 감지 등을 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 단파신호 및 잔향신호를 나타내는 그래프이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 잔향신호 및 음파를 나타내는 그래프이다.
도5 내지 도8은 각각의 실시예에 따른 동작감지장치의 성능을 나타내는 그래프이다.
도9 및 도10은 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지방법을 나타내는 순서도이다.
1 is a block diagram showing a motion detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing an intrusion into a secure space and detection of an environment change using a motion detection device according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a short wave signal and a reverberation signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a reverberation signal and a sound wave according to an embodiment of the present invention.
5 to 8 are graphs showing the performance of the motion detection device according to each embodiment.
9 and 10 are flow charts showing a motion detection method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. In addition, throughout the specification, when a part is said to be'connected' with another part, it is not only'directly connected', but also'indirectly connected' with another element in the middle. Includes. In addition, "including" a certain component means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "~ unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치를 나타내는 블록도이다. 1 is a block diagram showing a motion detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치(100)는, 음파발생부(110), 음파수신부(120), 초기셋팅부(130), 분석부(140) 및 판별부(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a motion detection device 100 according to an embodiment of the present invention includes a sound wave generator 110, a sound wave receiver 120, an initial setting unit 130, an analysis unit 140, and a determination unit ( 150) may be included.

이하 도l을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치를 설명한다. Hereinafter, a motion detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

음파발생부(110)는 보안공간 내에 주기적으로 음파를 출력할 수 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 보안공간(s) 내에서 전파된 음파는 보안공간(s) 내에 포함된 구조물 등에 의하여 반사될 수 있으며, 이후 반사된 음파를 이용하여 보안공간(s) 내의 침입 등의 동작을 감지할 수 있다. 즉, 음파발생부(110)는 보안공간(s) 내의 침입 등의 감지를 위하여 보안공간(s) 내에서 음파를 출력할 수 있으며, 실시예에 따라서는 주기적으로 음파를 출력하여, 보안공간(s)에 대한 동작감지를 주기적으로 반복하여 수행도록 할 수 있다. The sound wave generator 110 may periodically output sound waves in the secure space. As shown in Fig. 2, the sound waves propagated in the security space (s) can be reflected by structures included in the security space (s), and then, using the reflected sound waves, intrusion into the security space (s), etc. Can detect the motion of That is, the sound wave generator 110 may output sound waves in the security space (s) to detect intrusion in the security space (s), and according to the embodiment, the sound waves are periodically output to the security space ( The motion detection for s) can be repeatedly performed periodically.

한편, 음파발생부(110)는 다양한 주파수를 가지는 음파를 보안공간(s) 내에 출력할 수 있으며, 실시예에 따라서는 비가청 주파수 대역의 주파수를 가지는 음파를 활용할 수 있다. 비가청 주파수 대역의 주파수를 활용하는 경우, 사용자들은 동작감지를 위한 음파를 인식할 수 없으므로, 사용자들이 보안공간(s) 내에 위치하는 경우에도 불편함없이 동작감지를 수행하는 것이 가능하다. 예를들어, 스마트 스피커(smart speaker) 등의 전자기기에 동작감지장치(100)를 포함시킬 수 있으며, 이때 비가청 주파수 대역의 음파를 활용하도록 할 수 있다. 이 경우, 사용자는 스마트 스피커에 음성명령을 입력하거나, 스마트 스피커가 제공하는 음향이나 음성안내 등의 기능을 제공받을 수 있으며, 동시에 동작감지장치(100)로부터 보안공간(s) 내의 사용자의 움직임 감지 등의 서비스를 제공받을 수 있다. Meanwhile, the sound wave generator 110 may output sound waves having various frequencies in the secure space s, and according to embodiments, sound waves having a frequency of an inaudible frequency band may be utilized. In the case of using a frequency in an inaudible frequency band, since users cannot recognize sound waves for motion detection, it is possible to perform motion detection without inconvenience even when users are located in the secure space (s). For example, the motion detection device 100 may be included in an electronic device such as a smart speaker, and at this time, sound waves in an inaudible frequency band may be utilized. In this case, the user can input a voice command to the smart speaker or receive a function such as sound or voice guidance provided by the smart speaker, and at the same time, the motion detection device 100 detects the user's movement in the secure space (s). You can receive services such as.

실시예에 따라서는, 음파발생부(110)가 출력하는 음파는 복수의 주파수 성분을 가지는 사인(sine)파의 선형합으로 구성된 멀티톤 음파일 수 있다. 이 경우, 음파발생부(110)는 각각의 주파수 성분들의 크기 등을 설정하여, 출력하는 음파가 주파수 영역에서 특정한 패턴을 가지도록 형성할 수 있다. 예를들어, 비가청 주파수 대역을 활용하는 경우, 비가청 대역에서 최적의 동작인식을 수행할 수 있는 특정한 패턴을 가지도록 음파를 형성하는 것도 가능하다. Depending on the embodiment, the sound wave output from the sound wave generator 110 may be a multitone sound file composed of a linear sum of sine waves having a plurality of frequency components. In this case, the sound wave generator 110 may set the size of each frequency component, and the like, so that the output sound wave may have a specific pattern in the frequency domain. For example, when using the inaudible frequency band, it is possible to form sound waves to have a specific pattern capable of performing optimal motion recognition in the inaudible band.

또한, 음파발생부(110)가 보안공간(s) 내 음파를 출력하는 경우, 반사된 음파가 보안공간(s) 내부의 온도 변화나 공기흐름에 의해 영향을 받는 경우가 발생할 수 있다. 예를들어, 도2에 도시한 바와 같이, 보안공간(s) 내 냉난방기가 동작하는 경우, 음파의 전송속도 등이 내부 온도에 따라 변화할 수 있다. 즉, 온도가 높을수록 전송속도가 높아져 음파의 주파수가 고주파 방향으로 천이할 수 있으며, 온도가 낮을수록 전송속도가 낮아져 음파의 주파수가 저주파 방향으로 천이할 수 있다. 이 경우, 출력한 음파의 주파수 특성이 변화할 수 있으므로, 음파를 이용한 침입 감지시 영향이 있을 수 있다. 이와 같이 보안공간(s) 내 온도변화나 공기흐름 등 환경적 요인에 의한 오감지를 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치(100)는 적응적 임계값(adaptive threshold)를 도입할 수 있다. 적응적 임계값에 대하여는 이후 구체적으로 설명한다. In addition, when the sound wave generator 110 outputs sound waves in the secure space (s), the reflected sound waves may be affected by a temperature change or air flow inside the secure space (s). For example, as shown in FIG. 2, when the air conditioner in the secure space (s) operates, the transmission speed of sound waves and the like may change according to the internal temperature. That is, the higher the temperature, the higher the transmission speed, so that the frequency of the sound wave can shift in the high-frequency direction, and the lower the temperature, the lower the transmission speed, so that the frequency of the sound wave can shift in the low-frequency direction. In this case, since the frequency characteristic of the output sound wave may change, there may be an effect when detecting intrusion using sound waves. In this way, in order to prevent false detection due to environmental factors such as temperature change or air flow in the security space (s), the motion detection device 100 according to an embodiment of the present invention introduces an adaptive threshold. can do. The adaptive threshold will be described in detail later.

한편, 다른 실시예에 의하면, 음파발생부(110)는 출력할 음파의 시간영역의 파형을 미리 설정할 수 있다. 즉, 음파발생부(110)는 보안공간(s)의 내부 환경이나 특성 등을 반영하여, 침입 등의 이벤트를 용이하게 감지할 수 있는 최적의 음파를 설정하여 활용할 수 있다. 이 경우, 고정된 특정의 음파가 아니라, 각각의 보안공간(s)에 적합한 음파를 생성하여 사용할 수 있으므로, 각 보안공간(s)들에 대한 음파의 수신 성능을 최적화하는 것이 가능하다.Meanwhile, according to another embodiment, the sound wave generator 110 may preset a waveform in a time domain of the sound wave to be output. That is, the sound wave generator 110 may set and utilize an optimal sound wave capable of easily detecting an event such as an intrusion by reflecting the internal environment or characteristics of the security space (s). In this case, not a specific fixed sound wave, but a sound wave suitable for each security space (s) can be generated and used, so it is possible to optimize the reception performance of sound waves for each of the security spaces (s).

구체적으로, 음파발생부(110)는 시간역전기법을 이용하여 음파의 파형을 설정할 수 있다. 여기서, 시간역전기법은 보안공간(s) 내에 출력한 단파신호에 대한 임펄스 응답인 잔향신호를 수신한 후, 잔향신호의 파형을 시간역전시킨 새로운 음파를 생성하여 재송신하는 기법에 해당한다.Specifically, the sound wave generator 110 may set a waveform of a sound wave using a time-reverse electric method. Here, the time-reverse electric method corresponds to a technique of receiving a reverberation signal, which is an impulse response to a short-wave signal output in the secure space (s), and then generating a new sound wave obtained by time-reversing the waveform of the reverberant signal and retransmitting it.

도3을 참조하면, 단파신호는 도3(a)에 도시한 바와 같이 미리 설정될 수 있다. 단파신호는 보안공간(s) 내에 출력될 수 있으며, 도3(b)에 도시한 바와 같이 보안공간(s) 내에서 반사된 단파신호를 잔향신호로 수신할 수 있다. Referring to FIG. 3, the shortwave signal may be preset as shown in FIG. 3(a). The short-wave signal may be output in the secure space (s), and as shown in FIG. 3(b), the short-wave signal reflected in the secure space (s) may be received as a reverberation signal.

이후, 수신한 잔향신호를 정합필터링하면 도4(a)와 같이 나타날 수 있으며, 이를 이용하여 도4(b)와 같이 음파의 파형을 설정할 수 있다. 즉, 음파발생부(110)는 수신한 잔향신호의 파형을 시간의 역순으로 재배열하는 방식으로, 음파의 파형을 설정할 수 있다.Thereafter, when the received reverberation signal is matched and filtered, it may appear as shown in Fig. 4(a), and the waveform of the sound wave can be set as shown in Fig. 4(b) by using this. That is, the sound wave generator 110 may set the waveform of the sound wave by rearranging the waveform of the received reverberation signal in the reverse order of time.

보안공간(s) 내에 출력된 음파는 보안공간(s) 내의 포함된 사물들에 반사되어 서로 다른 경로를 거치므로, 시간차를 갖고 수신될 수 있다. 이때, 잔향신호의 파형을 시간역전시킨 음파를 출력하게 되면, 가장 짧은 경로의 신호가 나중에 수신되고, 가장 긴 경로의 신호가 먼저 수신될 수 있다. 즉, 기존의 시간차에 의한 시간분산이 무효화 되어, 모두 동일한 시점에 수신지점으로 도달할 수 있다. 따라서 시간역전기법에 의해 생성된 음파는, 보안공간(s)과의 상관관계에 의해 에너지 집속될 수 있으며, 이를 통해 SNR(Signal to Noise Ratio) 등 수신성능을 향상시킬 수 있다. The sound waves output in the secure space (s) are reflected by objects included in the secure space (s) and go through different paths, so that they can be received with a time difference. In this case, when a sound wave obtained by time-reversing the waveform of the reverberation signal is output, the signal of the shortest path may be received later, and the signal of the longest path may be received first. That is, the time distribution due to the existing time difference is invalidated, and all of them can reach the receiving point at the same time point. Therefore, the sound waves generated by the time-reverse electric method can be focused on energy by correlation with the security space (s), thereby improving reception performance such as Signal to Noise Ratio (SNR).

또한, 단일 사인파 또는 멀티톤 음파를 이용하는 경우에는, 근접 거리에서의 음장변화는 감지할 수 있지만, 물체 뒤의 공간에서 회절되어 전달되는 음파나, 먼거리 혹은 미세한 움직임으로 인한 변화는 쉽게 감지하기 어려울 수 있다. 그러나, 시간역전기법을 이용하면, 잔향신호로부터 보안공간(s)의 환경이나 특성 등을 파악할 수 있으므로, 보안공간(s)의 특성에 의해 회절이 되거나 원거리에서 반사되어 돌아오는 신호들에 대한 에너지 집속을 수행하는 것이 가능하다. 따라서, 음파수신부(120)에서는 상대적으로 높은 수신레벨의 음파를 수신할 수 있다. In addition, when a single sine wave or multi-tone sound wave is used, the sound field change at a close distance can be detected, but it may be difficult to detect the sound wave diffracted and transmitted in the space behind the object or the change due to a distant or minute movement. have. However, if the time-reverse electric method is used, the environment or characteristics of the security space (s) can be grasped from the reverberation signal, so the energy of the signals that are diffracted by the characteristics of the security space (s) or reflected from a distance It is possible to carry out the focus. Accordingly, the sound wave receiving unit 120 may receive sound waves having a relatively high reception level.

이외에도, 시간역전기반의 음파를 사용하게 되면, 보안공간(s) 내의 온도나 공기흐름 등 환경변화가 발생한 경우와, 환경변화가 없는 경우의 음파신호의 차이가 더욱 커지게 된다. 따라서 시간역전기법을 이용하여 음파를 출력하는 경우, 고정된 음파를 이용하는 경우에 비하여 감지 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, when the time reversal-based sound waves are used, the difference between the sound wave signals in the case where environmental changes such as temperature or air flow in the security space (s) occur, and the case where there is no change in the environment becomes larger. Therefore, when the sound wave is output using the time-reverse electric method, the detection performance can be improved compared to the case of using the fixed sound wave.

추가적으로, 음파발생부(110)는 실시예에 따라 음파신호의 설정시기를 달리할 수 있다. 즉, 일 실시예에 의하면, 음파발생부(110)는 보안공간(s) 내에 최초 단파신호를 출력하여 음파신호의 파형을 설정한 후, 동일한 음파신호를 반복하여 출력할 수 있다. Additionally, the sound wave generator 110 may change the setting timing of the sound wave signal according to the embodiment. That is, according to an embodiment, the sound wave generator 110 may output the first short wave signal in the secure space (s) to set the waveform of the sound wave signal, and then repeatedly output the same sound wave signal.

또한, 다른 실시예에 의하면, 음파발생부(110)가 매 주기마다 또는 특정 주기마다 음파신호의 파형을 재설정하여 출력하도록 하는 것도 가능하다. 예를들어, 음파발생부(110)는 직전 주기에 보안공간(s)로 출력한 음파의 잔향신호를 수신한 후, 해당 잔향신호의 파형을 시간역전시켜 다음 주기의 음파의 파형으로 재설정할 수 있다. 이 경우, 보안공간(s) 내의 환경변화가 발생하여도, 지속적으로 해당 보안공간(s)에 최적화된 음파를 출력하는 것이 가능하다. 이때, 음파발생부(110)는 매 주기마다 음파의 파형을 재설정하는 대신에, 특정 횟수나 특정 배수에 도달할 때마다 음파를 재설정하도록 할 수 있다.In addition, according to another embodiment, the sound wave generator 110 may reset and output the waveform of the sound wave signal every period or a specific period. For example, after receiving the reverberation signal of the sound wave output to the secure space (s) in the previous period, the sound wave generator 110 can time-reverse the waveform of the corresponding reverberation signal and reset it to the waveform of the sound wave of the next period. have. In this case, even if an environment change occurs in the security space (s), it is possible to continuously output sound waves optimized for the security space (s). In this case, instead of resetting the waveform of the sound wave every period, the sound wave generator 110 may reset the sound wave whenever a specific number or a specific multiple is reached.

한편, 여기서는 음파발생부(110)가 시간역전 기법을 이용하여 음파의 파형을 설정하는 방안을 제안하고 있으나, 이외에도 각각의 보안공간(s)에 적합한 음파를 자동으로 생성할 수 있는 것이면, 어떠한 방식도 적용가능하다.On the other hand, here, the sound wave generator 110 proposes a method of setting the waveform of the sound wave using a time reversal technique, but in addition, if it is possible to automatically generate sound waves suitable for each security space (s), what method Is also applicable.

음파수신부(120)는 보안공간(s) 내에서 반사된 음파를 수신할 수 있으며, 수신한 음파를 이용하여 각 주파수별로 복수의 음파신호를 생성할 수 있다. 여기서, 음파수신부(120)는 분석을 용이하게 할 수 있도록, 수신한 음파에 대응하는 음파신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 음파수신부(120)는 수신한 음파에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행할 수 있으며, FFT를 이용하여 각각의 주파수별 음파신호를 복수개 생성할 수 있다.The sound wave receiver 120 may receive sound waves reflected in the secure space (s), and may generate a plurality of sound wave signals for each frequency using the received sound waves. Here, the sound wave receiving unit 120 may generate a sound wave signal corresponding to the received sound wave to facilitate analysis. Specifically, the sound wave receiver 120 may perform Fast Fourier Transform (FFT) on the received sound wave, and may generate a plurality of sound wave signals for each frequency using the FFT.

음파발생부(110)는 주기적으로 음파를 출력하므로, 음파수신부(120)는 음파를 수신하는 시점마다 각각의 음파에 대응하는 주파수별 음파신호를 복수개 생성할 수 있다. 여기서, 음파신호는 각각의 주파수(frequency)와 해당 주파수에서의 크기(amplitude)값을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는 매 주기마다 17개의 서로다른 주파수에 대한 음파신호를 생성할 수 있다. Since the sound wave generating unit 110 periodically outputs sound waves, the sound wave receiving unit 120 may generate a plurality of sound wave signals for each frequency corresponding to each sound wave at each time point of receiving the sound wave. Here, the sound wave signal may include each frequency and an amplitude value at the corresponding frequency. According to an embodiment, it is possible to generate sound wave signals for 17 different frequencies every period.

초기셋팅부(130)는 동작감지장치(100)의 초기 설치시 동작감지장치(100)에 대한 설정을 수행할 수 있다. 즉, 초기셋팅부(130)는 음파수신부(120)에서 수신한 음파를 자동으로 분석할 수 있으며, 분석결과에 따라 음파발생부(110)가 출력하는 음파의 볼륨 또는 음파수신부(120)의 수신감도를 조절할 수 있다.The initial setting unit 130 may set the motion sensing device 100 when the motion sensing device 100 is initially installed. That is, the initial setting unit 130 can automatically analyze the sound wave received by the sound wave receiving unit 120, and the volume of the sound wave output by the sound wave generating unit 110 or the reception of the sound wave receiving unit 120 according to the analysis result You can adjust the sensitivity.

여기서, 초기셋팅을 수행하지 않는 경우, 보안환경(s)과 동작감지장치(100) 내의 셋팅상태에 따라, 음의 값을 가지거나 불안정한 값을 가지는 음파신호 등이 측정되는 것도 가능하다. 따라서, 초기셋팅부(130)를 이용하여, 동작감지장치(100)가 보안공간(s) 내 동작감지를 위한 최적의 음파신호를 감지하도록 할 수 있다. Here, when the initial setting is not performed, a sound wave signal having a negative value or an unstable value may be measured according to the security environment (s) and the setting state in the motion detection device 100. Therefore, by using the initial setting unit 130, the motion detection device 100 can detect the optimal sound wave signal for motion detection in the secure space (s).

예를들어, 초기셋팅부(130)는 반향되어 들어오는 음파신호의 크기가 일정기준보다 낮을 때에는 음파의 볼륨을 높이거나 음파수신부(120)의 수신감도를 순차적으로 높여 동작감지에 최적화된 음파신호를 얻을 수 있다. 이때, 초기셋팅부(130)는 음파 볼륨이나 수신감도를 소프트웨어적으로 1단계씩 자동 조절하여 설정할 수 있다. 실시예에 따라서는, 음파의 볼륨 및 수신감도를 순차적으로 낮추는 반대의 경우도 가능하다.For example, the initial setting unit 130 increases the volume of the sound wave or sequentially increases the reception sensitivity of the sound wave receiving unit 120 when the size of the echoed sound wave signal is lower than a predetermined standard to generate a sound wave signal optimized for motion detection. You can get it. In this case, the initial setting unit 130 may automatically adjust and set the sound wave volume or reception sensitivity by software one step at a time. Depending on the embodiment, the reverse case of sequentially lowering the volume and reception sensitivity of sound waves is also possible.

따라서, 초기셋팅부(130)를 이용하여, 동작감지장치(100)의 다양한 설치 위치나 환경에 따른 초기셋팅을 용이하게 수행할 수 있다. Therefore, by using the initial setting unit 130, the initial setting according to various installation positions or environments of the motion detection device 100 can be easily performed.

분석부(140)는 음파신호들을 신호처리(signal processing)하여 분석데이터를 생성하고, 보안공간(s)의 환경특성을 반영한 적응적 임계값을 생성할 수 있다. The analysis unit 140 may generate analysis data by signal processing the sound wave signals, and may generate an adaptive threshold value reflecting the environmental characteristics of the secure space s.

여기서 분석부(140)는 신호처리 방법 중의 하나로, 음파신호들 사이의 코사인 유사도(cosine similarity)를 활용할 수 있으며, 이때 각각의 음파신호들 사이의 코사인 유사도를 누적한 값을 분석데이터로 활용할 수 있다. 즉, 코사인 유사도를 활용하는 경우, 종래에 비하여 더 많은 양의 데이터에 대한 분석이 가능하며, 이후 이들을 누적한 값을 분석데이터로 활용하므로, 동작감지의 정확도를 높이는 것이 가능하다. Here, as one of the signal processing methods, the analysis unit 140 may utilize a cosine similarity between sound wave signals, and at this time, the accumulated value of the cosine similarity between each sound wave signal may be used as analysis data. . That is, when using the cosine similarity, it is possible to analyze a larger amount of data compared to the prior art, and since the accumulated values are used as analysis data, it is possible to increase the accuracy of motion detection.

구체적으로, 분석부(140)는 다음 수식을 활용하여 분석데이터를 생성할 수 있다. Specifically, the analysis unit 140 may generate analysis data using the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, CS(t)는 t 시점에서의 각각의 음파신호들 사이의 코사인 유사도, fi(t) 및 fj(t)는 각각 t 시점에서의 FFT를 이용하여 추출한 i번째 및 j번째 음파신호, p는 t 시점에서 생성한 음파신호의 개수, Mi 및 Nj는 각각의 음파신호를 벡터로 나타낼 때 x좌표 값, CS_accum(t)는 코사인 유사도의 변화에 대한 누적값, T는 t 시점과 비교할 과거 시점일 수 있다. Here, CS(t) is the cosine similarity between the respective sound wave signals at time t, and f i (t) and f j (t) are the i-th and j-th sound wave signals extracted using FFT at time t, respectively. , p is the number of sound wave signals generated at time t, M i and N j are the x-coordinate values when representing each sound wave signal as a vector, CS_accum(t) is the cumulative value for the change in cosine similarity, and T is the time point at t. It may be a past point in time to be compared with.

예를들어, 음파수신부(120)가 매 주기마다 17개의 음파신호를 생성하는 경우, 17개의 음파신호들 중에서 2개씩 선택한 후, 각각의 쌍에 대한 코사인 유사도를 연산할 수 있다. 이 경우, 전체 136개의 쌍에 대한 코사인 유사도를 연산할 수 있으며, 이후 전체 136개의 쌍에 대한 코사인 유사도의 변화량(|CS(t)-CS(t-T)|)을 합하여 t 시점에서의 분석데이터를 생성할 수 있다. For example, when the sound wave receiver 120 generates 17 sound wave signals every period, two of the 17 sound wave signals may be selected and then cosine similarity for each pair may be calculated. In this case, the cosine similarity for all 136 pairs can be calculated, and then the amount of change in cosine similarity for all 136 pairs (|CS(t)-CS(tT)|) is summed to add the analysis data at time t. Can be generated.

여기서, 분석부(140)는 각각의 음파신호들의 코사인 유사도를 이용하여 분석데이터를 생성하므로, 침입 등의 경우에 발생하는 음파신호의 변화를 더욱 급격하게 반영할 수 있다. 반면에, 보안공간(s) 내의 공기 유입 등 환경변화에 따른 지속적인 음파신호의 변화의 경우, 상대적으로 변화의 폭이 적게 반영될 수 있다. 따라서, 분석데이터를 이용하면, 침입 등의 동작을 보안공간(s) 내의 공기 유입 등 환경변화로부터 명확하게 구별하는 것이 가능하다. Here, since the analysis unit 140 generates analysis data by using the cosine similarity of each of the sound wave signals, it is possible to more rapidly reflect a change in the sound wave signal that occurs in case of intrusion or the like. On the other hand, in the case of a continuous change of the sound wave signal according to environmental changes such as air inflow in the security space (s), a relatively small amount of change may be reflected. Therefore, by using the analysis data, it is possible to clearly distinguish actions such as intrusion from environmental changes such as air inflow in the security space (s).

한편, 분석데이터를 이용하여 t 시점에서 보안공간(s) 내의 침입 등의 동작이 발생하였는지를 판별하기 위해서는, 기준값을 설정할 필요가 있다. 이를 위하여, 분석부(140)는 기준값으로 적응적 임계값을 생성할 수 있다. On the other hand, in order to determine whether an operation such as an intrusion in the secure space s has occurred at time t using the analysis data, it is necessary to set a reference value. To this end, the analysis unit 140 may generate an adaptive threshold value as a reference value.

구체적으로, 분석부(140)는 과거에 수신한 음파신호들의 분석데이터들인 과거데이터를 이용하여, 보안공간(s) 내의 동작감지여부를 판별하기 위한 기준값인 적응적 임계값을 설정할 수 있다. 이때, 분석부(140)는 기 설정된 과거시점까지의 과거데이터들에 각각 가중치를 적용하여 합산한 환경적응도(Adaptivity)와, 환경적응도의 변동폭을 조절하는 민감도(Sensitivity)를 이용하여 적응적 임계값을 설정할 수 있다. 즉, 단순히 기준값을 하나의 고정된 상수로 설정하지 않고, 보안공간(s)의 시간에 따른 환경변화 등을 고려하여 기준값을 적응적으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 보안공간(s) 내의 환경변화에 불구하고, 정확하게 보안공간(s) 내의 동작을 감지하는 것이 가능하다. Specifically, the analysis unit 140 may set an adaptive threshold value, which is a reference value for determining whether motion is detected in the secure space s, using past data, which is analysis data of sound wave signals received in the past. At this time, the analysis unit 140 is adaptive using environmental adaptation (adaptivity) that is summed by applying weights to each of the past data up to a preset past time point, and sensitivity (Sensitivity) that adjusts the fluctuation range of environmental adaptation. Threshold can be set. That is, instead of simply setting the reference value to one fixed constant, the reference value can be adaptively changed in consideration of changes in the environment over time in the secure space (s). Therefore, it is possible to accurately detect the motion in the secure space (s) in spite of the environmental change in the secure space (s).

먼저, 분석부(140)는 다음 수식을 활용하여 환경적응도를 연산할 수 있다. 즉, 기 설정된 과거시점까지의 과거데이터들을 수집한 후, 각각의 과거데이터들에 가중치를 적용하고, 이를 합산하는 방식으로 환경적응도를 연산할 수 있다. First, the analysis unit 140 may calculate an environmental adaptation degree using the following equation. That is, after collecting past data up to a preset past time point, a weight is applied to each of the past data, and the environmental adaptation degree can be calculated by summing them.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, Si-N, ... , Si-1은 각각의 과거데이터, N은 과거데이터의 개수로 설정된 과거시점에 따라 결정되며, wn은 각각의 과거데이터에 적용하는 가중치일 수 있다. 즉, t 시점 이전에 측정한 분석데이터들을 과거데이터 Si-N, ... , Si-1으로 활용할 수 있으며, 각각의 과거데이터들에 대하여 가중치 w0, w1, ... , wN을 각각 설정한 후, 합하여 환경적응도 A(Si-N, ... , Si-1)를 연산할 수 있다. 여기서, 각각의 가중치와 사용하는 과거데이터의 개수 N은 실시예에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 예를들어, 최신의 과거데이터일수록 더 큰 가중치를 부여하거나, 과거데이터들의 평균값을 구한 후 평균에 가까운 과거데이터들에 대해 더 큰 가중치를 줄 수 있으며, 각각의 가중치는 운영자가 최적의 결과를 도출하기 위하여 다양한 방식으로 설정할 수 있다. 한편, 실시예에 따라서는 각각의 가중치들을 설정하기 위하여, 딥러닝(deep learing) 기법, 인공신경망(neural network) 등을 활용하는 것도 가능하다. Here, S iN , ..., S i-1 are determined according to a past time point set as the number of past data, N is the number of past data, and w n may be a weight applied to each past data. In other words, the analysis data measured before the point t can be used as the past data S iN , ..., S i-1 , and the weights w 0 , w 1 , ..., w N for each past data can be used. After each setting, the environmental adaptation degree A(S iN , ..., S i-1 ) can be calculated by summation. Here, each weight and the number N of past data to be used may be variously set according to embodiments. For example, the more recent past data, the greater the weight, or after obtaining the average value of the past data, a greater weight can be given to the past data close to the average, and each weight allows the operator to derive the optimal result. To do this, it can be set in various ways. Meanwhile, depending on the embodiment, in order to set respective weights, a deep learning technique, a neural network, or the like may be used.

이후, 분석부(140)는 다음 수식을 활용하여 적응적 임계값을 설정할 수 있다. 즉, 환경적응도와 분석데이터 사이의 차가 허용되는 범위를 민감도로 설정할 수 있다. Thereafter, the analysis unit 140 may set an adaptive threshold value using the following equation. That is, a range in which a difference between environmental adaptation and analysis data is allowed can be set as the sensitivity.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, A(Si-N, ... , Si-1)는 환경적응도, Si는 현재 시점에서의 분석데이터, Sensitivity는 민감도이며, 민감도의 경우 동작감지장치(100)의 운영자 등이 필요에 따라 임의로 설정할 수 있다. 즉, 현재 분석데이터와 환경적응도가 민감도 이상이면 보안공간(s) 내에서 동작감지가 된 것으로 판별할 수 있으며, 민감도 미만이면 보안공간(s) 내에서의 동작감지가 안된 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 민감도는 동작감지장치(100)가 동작감지를 얼마나 민감하게 수행할지를 조절하는 인자에 해당한다. Here, A(S iN , ..., S i-1 ) is the environmental adaptation level, S i is the analysis data at the present time, Sensitivity is the sensitivity, and in the case of sensitivity, the operator of the motion detection device 100 is required. It can be arbitrarily set according to. That is, if the current analysis data and environmental adaptation are above the sensitivity, it can be determined that motion has been detected in the secure space (s), and if it is less than the sensitivity, it can be determined that motion in the secure space (s) has not been detected. . Here, the sensitivity corresponds to a factor that adjusts how sensitively the motion detection device 100 performs motion detection.

추가적으로, 분석부(140)는 동작감지장치(100)의 운영자가 입력하는 예외상황을 설정할 수 있다. 즉, 적응적 임계값을 이용한 동작여부의 판별이외에, 운영자는 적응적 임계값과는 별도로 예외상황들을 설정할 수 있다. 예를들어, 보안공간(s) 내 문열림이 발생하거나, 냉난방기가 동작하는 등의 경우, 침입 등이 아니라 단순한 환경변화 등에 해당한다. 이 경우, 사용자 편의 등을 위해 알릴 필요가 있을 수 있으며, 분석부(140)는 각각의 예외상황들을 검출하기 위한 기준값들을 함께 설정할 수 있다. Additionally, the analysis unit 140 may set an exception situation input by an operator of the motion detection device 100. That is, in addition to determining whether the operation is performed using the adaptive threshold, the operator can set exceptions separately from the adaptive threshold. For example, when a door is opened in the security space (s) or an air conditioner is operated, it is not an intrusion, but a simple environmental change. In this case, it may be necessary to notify for user convenience and the like, and the analysis unit 140 may set reference values for detecting respective exceptions.

이외에도, 분석부(140)는 분석데이터가 적응적 임계값 미만인 경우에는, 해당 분석데이터를 과거데이터에 추가할 수 있다. 즉, 분석부(140)는 실시간으로 각각의 분석데이터 및 적응적 임계값을 생성하는 것으로, 다음 주기에 적응적 임계값을 생성하기 위하여, 이번 주기에 생성한 분석데이터를 과거데이터에 추가할 수 있다. 이때, 가장 오래된 과거 데이터를 삭제하고 새로운 데이터를 추가하도록 할 수 있다. 다만, 추가되는 분석데이터는 적응적 임계값 미만인 것만을 추가하도록 할 수 있다. In addition, when the analysis data is less than the adaptive threshold, the analysis unit 140 may add the analysis data to the past data. That is, the analysis unit 140 generates each analysis data and an adaptive threshold value in real time. In order to generate an adaptive threshold value in the next period, the analysis data generated in this period may be added to the past data. have. At this time, the oldest data may be deleted and new data may be added. However, as for the added analysis data, only those that are less than the adaptive threshold can be added.

판별부(150)는 분석데이터와 적응적 임계값을 비교하여, 보안공간(s) 에서의 동작을 감지할 수 있다. 구체적으로, 판별부(150)는 보안공간(s)에서 기 설정된 동작이 감지된 이벤트발생상태와, 보안공간(s) 내 이벤트 발생이 없는 정상상태 중 어느 하나로 판별할 수 있다. The determination unit 150 may detect an operation in the secure space s by comparing the analysis data with an adaptive threshold value. Specifically, the determination unit 150 may determine one of an event occurrence state in which a preset motion is detected in the secure space (s) and a normal state in which no event occurs in the secure space (s).

즉, 분석데이터가 적응적 임계값 이상이면, 판별부(150)는 보안공간(s) 내에 침입자 발생 등의 이벤트가 발생한 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 판별부(150)는 적응적 임계값을 이용하여 분석데이터와 비교하므로, 보안공간(s) 내의 공기 흐름 등 환경에 따른 잘못된 동작검출을 제거할 수 있으며, 동작 감지의 정확도를 높이는 것이 가능하다. 이후, 이벤트발생상태로 판별한 경우에는, 동작감지장치(100)가 미리 설정된 연락처 등으로 이벤트발생을 알리거나, 경찰서나 소방서 등으로 긴급출동 요청을 전송하도록 하는 등의 실시예도 가능하다. That is, if the analysis data is greater than or equal to the adaptive threshold, the determination unit 150 may determine that an event such as an intruder has occurred in the secure space (s). Here, since the determination unit 150 compares the analysis data with the analysis data using an adaptive threshold, it is possible to remove false motion detection according to the environment such as air flow in the secure space (s), and increase the accuracy of motion detection. Do. Thereafter, when it is determined that the event occurs, the motion detection device 100 may notify the occurrence of the event to a preset contact information, or transmit an emergency dispatch request to a police station or a fire station.

반면에, 분석데이터가 적응적 임계값 미만이면, 판별부(150)는 보안공간(s) 내에 다른 이벤트가 발생하지 않은 정상상태로 판별할 수 있으며, 정상상태인 경우에는 추가적인 조치없이 다음 주기에서의 동작감지를 수행할 수 있다. On the other hand, if the analysis data is less than the adaptive threshold, the determination unit 150 can determine as a normal state in which no other event has occurred in the secure space (s). You can perform motion detection.

실시예에 따라서는, 판별부(150)가 추가적으로 보안공간(s) 내의 환경변화여부를 검출하여, 환경변화상태로 판별하는 것도 가능하다. 즉, 정상상태로 판별한 이후, 판별부(150)는 음파신호 또는 분석데이터를 미리 설정된 예외상황과 비교할 수 있으며, 비교결과 보안공간(s) 내의 온도 변화 또는 이상기류 등이 검출되면, 환경변경상태로 판별할 수 있다. 예외상황은 분석부(140)에서 운영자 등이 미리 설정해둘 수 있으며, 판별부(150)는 이를 이용하여 보안공간(s) 내의 환경변경상태를 판별할 수 있다.Depending on the embodiment, it is also possible for the determination unit 150 to additionally detect whether the environment has changed in the secure space s, and to determine the environment change state. That is, after determining as a normal state, the determination unit 150 may compare the sound wave signal or analysis data with a preset exception situation, and when a temperature change or abnormal air current in the security space (s) is detected as a result of the comparison, the environment changes. It can be determined by the state. The exception situation may be set in advance by an operator or the like in the analysis unit 140, and the determination unit 150 may use this to determine the environment change state in the secure space (s).

나아가, 판별부(150)는 음파신호 또는 분석데이터를 이용하여, 환경변경상태에 대응하는 각각의 환경변경종류를 분류하는 것이 가능하다. 즉, 분석부(140)에는 문열림이나 냉난방기 작동 등의 예외상황에 대응하는 음파신호, 분석데이터 등이 저장되어 있을 수 있으며, 이를 이용하여 각각의 환경변경상태에 대응하는 환경변경종류를 분류하도록 할 수 있다. Further, the determination unit 150 may classify each type of environment change corresponding to the environment change state by using the sound wave signal or analysis data. That is, the analysis unit 140 may store sound wave signals, analysis data, etc. corresponding to exceptional situations such as opening a door or operating an air conditioner, and to classify the type of environment change corresponding to each environment change state. can do.

한편, 도5 내지 도8은 각각의 실시예에 따른 동작감지장치의 성능을 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도5(a) 내지 도8(a)는 코사인 유사도와 적응적 임계값을 적용한 첫번째 실시예에 따른 동작감지장치(이하, 제1 동작감지장치)의 성능을 나타내고, 도5(b) 내지 도8(b)는 음파신호 사이의 상관계수와 적응적 임계값을 적용한 두번째 실시예에 따른 동작감지장치(이하, 제2 동작감지장치)의 성능을 나타낸다. 또한, 도5(c) 내지 도8(c)는 상관계수와 고정된 임계값을 적용한 세번째 실시예에 따른 동작감지장치(이하, 제3 동작감지장치)의 성능을 나타내는 것이다. Meanwhile, FIGS. 5 to 8 are graphs showing the performance of the motion detection device according to each embodiment. Specifically, Figs. 5(a) to 8(a) show the performance of the motion detection device (hereinafter, the first motion detection device) according to the first embodiment to which the cosine similarity and the adaptive threshold are applied, and Fig. 5(b) ) To 8(b) show the performance of a motion detection device (hereinafter, a second motion detection device) according to the second embodiment to which a correlation coefficient between sound wave signals and an adaptive threshold value are applied. In addition, Figs. 5(c) to 8(c) show the performance of a motion detection device (hereinafter, a third motion detection device) according to the third embodiment to which a correlation coefficient and a fixed threshold value are applied.

여기서, 제1 동작감지장치는 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지장치에 해당하고, 제2 동작감지장치 및 제3 동작감지장치는 이에 대한 비교대상에 해당한다. Here, the first motion detection device corresponds to the motion detection device according to an embodiment of the present invention, and the second motion detection device and the third motion detection device correspond to comparison targets thereto.

한편, 각 그래프의 x축은 시간, y축은 코사인 유사도 또는 상관계수에 해당하고, L1 및 L2 는 적응적 임계값, L3는 고정된 임계값을 나타낸다. 따라서, 도5 내지 도8의 그래프를 참조하면, 코사인 유사도 또는 상관계수가 적응적 임계값(L1, L2) 또는 고정된 임계값(L3) 이상인 경우, 각각의 실시예에 따른 동작감지장치는 침입자 발생 등의 이벤트가 발생한 것으로 판별할수 있다. 먼저, 도5은 보안공간 내에 환경변화가 거의 없는 상황에서 침입 등 동작이 발생한 경우의 측정결과에 해당한다. 이 경우, 제1 내지 제3 동작감지장치는, 모두 유사한 시점에서 코사인 유사도 또는 상관계수가 적응적 임계값(L1, L2) 또는 고정된 임계값(L3)을 초과하는 것으로 검출할 수 있다. 즉, 도5(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 3가지 실시예 모두 보안공간 내 침입 등의 동작을 검출하는 것이 가능하다. Meanwhile, the x-axis of each graph corresponds to time, the y-axis corresponds to cosine similarity or correlation coefficient, L1 and L2 denote adaptive threshold values, and L3 denote fixed threshold values. Therefore, referring to the graphs of Figs. 5 to 8, when the cosine similarity or correlation coefficient is greater than or equal to the adaptive threshold (L1, L2) or the fixed threshold (L3), the motion detection device according to each embodiment is It can be determined that an event such as occurrence has occurred. First, FIG. 5 corresponds to a measurement result when an operation such as intrusion occurs in a situation where there is little environmental change in the security space. In this case, the first to third motion detection devices may detect that the cosine similarity or the correlation coefficient exceeds the adaptive threshold values L1 and L2 or the fixed threshold L3 at all similar time points. That is, as shown in Figs. 5(a)(b)(c), it is possible to detect an operation such as an intrusion into a secure space in all three embodiments.

반면에, 도6 및 도7은 보안공간 내 환경변화가 존재하는 상황에서, 실제 침입 등의 동작은 없는 경우의 측정결과에 해당한다. 여기서, 도7은 도6에 비하여 상대적으로 환경변화가 심하게 발생한 경우이다.On the other hand, FIGS. 6 and 7 correspond to measurement results when there is no actual intrusion or the like in a situation where environmental changes in the secure space exist. Here, FIG. 7 is a case in which the environmental change is relatively severe compared to FIG. 6.

도6 및 도7을 참조하면, 제2 내지 제3 동작감지장치는, 환경변화에 의하여 잘못된 동작검출을 수행할 수 있다. 특히, 도7과 같이 환경변화가 심하게 존재하는 경우에는, 제2 내지 제3 동작감지장치를 이용한 동작감지는 사실상 불가능함을 확인할 수 있다. 다만, 도7(a)에 도시한 바와 같이, 제1 동작감지장치에 의하면 환경변화에 불구하고 잘못된 동작검출을 회피하는 것이 가능하다. Referring to FIGS. 6 and 7, the second to third motion sensing devices may detect an erroneous motion due to environmental changes. In particular, it can be seen that, as shown in FIG. 7, when there is a severe environmental change, motion detection using the second to third motion detection devices is virtually impossible. However, as shown in Fig. 7(a), according to the first motion sensing device, it is possible to avoid detecting an erroneous motion in spite of environmental changes.

또한, 도8은 보안공간 내 환경변화가 존재하는 상황에서, 침입 등의 동작(60sec 이후 시점)이 발생한 경우의 측정결과이다. 여기서, 침입 동작은 도8(a)(b)(c)의 가장 우측에 나타난 바와 같이, 명확한 봉우리를 이루는 부분에 해당하며, 나머지 피크(peak)성 노이즈들은 보안공간 내 환경변화에 대응한다. 도8(b) 및 도8(c)를 참조하면, 제2 내지 제3 동작감지장치들은 환경변화와 침입 동작을 구별하지 못하고, 침입 동작으로 잘못 검출함을 확인할 수 있다. 여기서 제2 동작감지장치의 경우, 제3 동작감지장치에 비하여 상대적으로 동작 검출 성능이 양호하지만, 여전히 40~60sec에 나타난 환경변화를 동작발생으로 잘못 검출하고 있음을 확인할 수 있다. 반면에, 도8(a)를 참조하면, 제1 동작감지장치는 적응적 임계값을 이용하여 점진적으로 발생하는 환경변화를 반영할 수 있으므로, 환경변화에 불구하고 정확하게 침입 동작만을 검출하는 것이 가능하다. In addition, FIG. 8 is a measurement result when an operation such as an intrusion (time after 60 sec) occurs in a situation where an environmental change in the security space exists. Here, the intrusion operation corresponds to a part forming a clear peak, as shown on the far right of Figs. 8(a)(b)(c), and the remaining peak noises correspond to environmental changes in the security space. Referring to FIGS. 8(b) and 8(c), it can be seen that the second to third motion detection devices do not distinguish between environmental changes and intrusion actions, and erroneously detect them as intrusion actions. Here, in the case of the second motion detection device, it can be seen that although the motion detection performance is relatively better than that of the third motion detection device, it can be seen that the environment change that appears in 40 to 60 sec is still incorrectly detected as the occurrence of motion. On the other hand, referring to Fig. 8(a), since the first motion detection device can reflect gradually occurring environmental changes using an adaptive threshold, it is possible to accurately detect only intrusion motions despite environmental changes. Do.

도9 및 도10은 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지방법을 나타내는 순서도이다. 9 and 10 are flow charts showing a motion detection method according to an embodiment of the present invention.

도9 및 도10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지방법은 초기셋팅단계(S10), 음파출력단계(S20), 음파신호수신단계(S30), 분석데이터생성단계(S40), 적응적 임계값생성단계(S50) 및 동작감지단계(S60)를 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 단계들은 동작감지장치에 의하여 수행될 수 있다. 9 and 10, the motion detection method according to an embodiment of the present invention includes an initial setting step (S10), a sound wave output step (S20), a sound wave signal reception step (S30), and an analysis data generation step (S40). , It may include an adaptive threshold value generation step (S50) and a motion detection step (S60). Here, each of the steps may be performed by the motion detection device.

이하 도9 및 도10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 동작감지방법을 설명한다. Hereinafter, a motion detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

초기셋팅단계(S10)는 동작감지장치의 초기 설치시 동작감지장치에 대한 설정을 수행할 수 있다. 즉, 동작감지장치에서 수신한 음파를 자동으로 분석할 수 있으며, 분석결과에 따라 출력하는 음파의 볼륨 또는 측정하는 음파에 대한 수신감도를 조절할 수 있다. 이때, 음파 볼륨이나 수신감도를 소프트웨어적으로 1단계씩 자동 조절하여 설정할 수 있다.In the initial setting step S10, when the motion detection device is initially installed, the motion detection device may be set. That is, the sound wave received by the motion detection device may be automatically analyzed, and the volume of the sound wave to be output or the reception sensitivity of the sound wave to be measured may be adjusted according to the analysis result. At this time, the sound wave volume or reception sensitivity can be set by automatically adjusting one step at a time by software.

여기서, 실시예에 따라서는, 출력하는 음파의 파형을 미리 설정하는 것도 가능하다. 즉, 보안공간의 내부 환경이나 특성 등을 반영하여, 침입 등의 이벤트를 용이하게 감지할 수 있는 최적의 음파를 설정하여 활용할 수 있다. 이 경우, 고정된 특정의 음파가 아니라, 각각의 보안공간에 적합한 음파를 생성하여 사용할 수 있으므로, 각 보안공간들에 대한 음파의 수신 성능을 최적화할 수 있다. Here, depending on the embodiment, it is also possible to preset the waveform of the output sound wave. That is, by reflecting the internal environment or characteristics of the security space, it is possible to set and utilize an optimal sound wave capable of easily detecting an event such as an intrusion. In this case, not a specific fixed sound wave, but a sound wave suitable for each security space can be generated and used, so that the reception performance of sound waves for each security space can be optimized.

구체적으로, 초기셋팅단계(S10)에서는 시간역전기법을 이용하여 음파의 파형을 설정할 수 있으며, 시간역전기법에 의해 생성된 음파는 보안공간과의 상관관계에 의해 에너지 집속되므로, SNR 등 수신성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 보안공간 내에 최초 단파신호를 출력한 후, 수신되는 잔향신호의 파형을 확인한 후, 잔향신호의 파형을 시간영역에서 역전시키는 방식으로 음파의 파형을 설정할 수 있다.Specifically, in the initial setting step (S10), the waveform of the sound wave can be set using the time-reverse electric method, and the sound wave generated by the time-reverse electric method is focused on energy according to the correlation with the secure space, so that the reception performance such as SNR is reduced. Can be improved. That is, after first outputting a short wave signal in the secure space, after confirming the waveform of the received reverberation signal, the waveform of the sound wave can be set by inverting the waveform of the reverberation signal in the time domain.

음파출력단계(S20)에서는, 보안공간 내에 주기적으로 음파를 출력할 수 있다. 즉, 보안공간 내의 침입 등을 감지하기 위하여, 보안공간 내에서 음파를 출력할 수 있으며, 보안공간에 대한 동작감지를 주기적으로 반복하기 위하여 음파를 주기적으로 출력할 수 있다. 실시예에 따라서는 비가청 주파수 대역의 주파수를 가지는 음파를 활용할 수 있으며, 각각의 주파수 성분들의 크기 등을 설정하여 출력하는 음파가 특정한 패턴을 가지도록 형성하는 것도 가능하다.In the sound wave output step S20, sound waves may be periodically output in the secure space. That is, in order to detect an intrusion or the like in the security space, sound waves may be output in the security space, and sound waves may be periodically output to periodically repeat motion detection in the security space. Depending on the embodiment, sound waves having a frequency in an inaudible frequency band may be used, and the output sound waves may be formed to have a specific pattern by setting the size of each frequency component.

한편, 음파출력단계(S20)에서는 초기셋팅단계(S10)에서 설정된 음파를 매 주기마다 반복하여 출력할 수 있으나, 실시예에 따라서는 보안공간 내에서 반사된 음파의 잔향신호를 이용하여, 매 주기 또는 특정 주기마다 음파를 재설정하여 출력하는 것도 가능하다. On the other hand, in the sound wave output step (S20), the sound wave set in the initial setting step (S10) may be repeatedly output every cycle. Alternatively, it is possible to reset the sound wave every specific period and output it.

예를들어, 직전 주기에 보안공간로 출력한 음파의 잔향신호를 수신한 후, 해당 잔향신호의 파형을 시간역전시켜 다음 주기의 음파의 파형으로 재설정할 수 있다. 이 경우, 보안공간 내의 환경변화가 발생하여도, 지속적으로 해당 보안공간에 최적화된 음파를 출력하는 것이 가능하다. 실시예에 따라서는, 매 주기마다 음파의 파형을 재설정하는 대신에, 특정 횟수나 특정 배수에 도달할 때마다 음파를 재설정하는 것도 가능하다. For example, after receiving a reverberation signal of a sound wave output to the secure space in the immediately preceding period, the waveform of the corresponding reverberation signal may be time-reversed and reset to the waveform of the sound wave of the next period. In this case, even if an environment change in the secure space occurs, it is possible to continuously output sound waves optimized for the secure space. Depending on the embodiment, instead of resetting the waveform of the sound wave every period, it is also possible to reset the sound wave every time a specific number or a specific multiple is reached.

음파신호수신단계(S30)에서는, 보안공간 내에서 반사된 음파를 측정하여, 각 주파수별로 복수의 음파신호를 생성할 수 있다. 여기서, 수신한 음파를 이용한 분석을 용이하게 할 수 있도록 수신한 음파에 대응하는 음파신호를 생성할 수 있으며, 실시예에 따라서는 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용할 수 있다. In the sound wave signal reception step (S30), a plurality of sound wave signals may be generated for each frequency by measuring sound waves reflected in the secure space. Here, a sound wave signal corresponding to the received sound wave may be generated to facilitate analysis using the received sound wave, and a Fast Fourier Transform (FFT) may be used in some embodiments.

분석데이터생성단계(S40)에서는, 음파신호 사이의 신호처리(signal processing)를 수행하여 분석데이터를 생성할 수 있다. 여기서 신호처리 방법 중의 하나로, 음파신호들 사이의 코사인 유사도(cosine similarity)를 활용할 수 있으며, 이때 각각의 음파신호들 사이의 코사인 유사도를 누적한 값을 분석데이터로 활용할 수 있다.In the analysis data generation step S40, analysis data may be generated by performing signal processing between sound wave signals. Here, as one of the signal processing methods, cosine similarity between sound wave signals can be used, and in this case, a value obtained by accumulating cosine similarity between each sound wave signal can be used as analysis data.

구체적으로, 분석데이터생성단계(S40)에서는 다음 수식을 활용하여 분석데이터를 생성할 수 있다. Specifically, in the analysis data generation step S40, analysis data may be generated using the following equation.

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, CS(t)는 t 시점에서의 각각의 음파신호들 사이의 코사인 유사도, fi(t) 및 fj(t)는 각각 t 시점에서의 FFT를 이용하여 추출한 i번째 및 j번째 음파신호, p는 t 시점에서 생성한 음파신호의 개수, Mi 및 Nj는 각각의 음파신호를 벡터로 나타낼 때 x좌표 값, CS_accum(t)는 코사인 유사도의 변화에 대한 누적값, T는 t시점과 비교할 과거 시점일 수 있다. 여기서, t 시점은 현재 시점에 해당한다. Here, CS(t) is the cosine similarity between the respective sound wave signals at time t, and f i (t) and f j (t) are the i-th and j-th sound wave signals extracted using FFT at time t, respectively. , p is the number of sound wave signals generated at time t, M i and N j are the x-coordinate values when representing each sound wave signal as a vector, CS_accum(t) is the cumulative value for the change in cosine similarity, and T is the time point. It may be a point in the past to be compared with. Here, the time point t corresponds to the current time point.

적응적 임계값생성단계(S50)에서는, 보안공간의 환경특성을 반영한 적응적 임계값를 생성할 수 있다. 구체적으로, 과거에 수신한 음파신호들의 분석데이터들인 과거데이터를 이용하여, 보안공간 내의 동작감지여부를 판별하기 위한 기준값인 적응적 임계값을 생성할 수 있다. 이때, 적응적 임계값생성단계(S50)에서는 기 설정된 과거시점까지의 과거데이터들에 각각 가중치를 적용하여 합산한 환경적응도(Adaptivity)와, 환경적응도의 변동폭을 조절하는 민감도(Sensitivity)를 이용하여 적응적 임계값을 설정할 수 있다. 즉, 단순히 기준값을 하나의 고정된 상수로 설정하지 않고, 보안공간의 시간에 따른 환경변화 등을 고려하여 기준값을 적응적으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 보안공간 내의 환경변화에 불구하고, 정확하게 보안공간 내의 동작을 감지하는 것이 가능하다. In the adaptive threshold generation step S50, an adaptive threshold value reflecting the environmental characteristics of the secure space may be generated. Specifically, by using past data, which is analysis data of sound wave signals received in the past, an adaptive threshold value, which is a reference value for determining whether motion in a secure space is detected, may be generated. At this time, in the adaptive threshold generation step (S50), the environmental adaptation (adaptivity) that is summed by applying weights to each of the past data up to a preset past time point and the sensitivity (Sensitivity) that adjusts the variation of the environmental adaptation degree are determined. Can be used to set an adaptive threshold. That is, instead of simply setting the reference value to one fixed constant, the reference value can be adaptively changed in consideration of changes in the environment over time in the secure space. Therefore, it is possible to accurately detect motions in the secure space despite changes in the environment within the secure space.

구체적으로, 적응적 임계값생성단계(S50)에서는 다음 수식을 활용하여 환경적응도를 연산할 수 있다. 즉, 기 설정된 과거시점까지의 과거데이터들을 수집한 후, 각각의 과거데이터들에 가중치를 적용하고, 이를 합산하는 방식으로 환경적응도를 연산할 수 있다.Specifically, in the adaptive threshold generation step (S50), the environmental adaptation degree may be calculated using the following equation. That is, after collecting past data up to a preset past time point, a weight is applied to each of the past data, and the environmental adaptation degree can be calculated by summing them.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, Si-N, ... , Si-1은 각각의 과거데이터, N은 과거데이터의 개수 개수로 설정된 과거시점에 따라 결정되며, wn은 각각의 과거데이터에 적용하는 가중치일 수 있다. 즉, t 시점 이전에 측정한 분석데이터들을 과거데이터 Si-N, ... , Si-1으로 활용할 수 있으며, 각각의 과거데이터들에 대하여 가중치 w0, w1, ... , wN을 각각 설정한 후, 합하여 환경적응도 A(Si-N, ... , Si-1)를 연산할 수 있다. 여기서, 각각의 가중치와 사용하는 과거데이터의 개수 N은, 실시예에 따라 다양하게 설정가능하다.Here, S iN , ..., S i-1 are determined according to the past time point set as the number of each past data, N is the number of past data, and w n may be a weight applied to each past data. In other words, analysis data measured before point t can be used as past data S iN , ..., S i-1 , and weights w0, w1, ..., wN are set for each past data. After that, the environmental adaptation degree A(S iN , ..., S i-1 ) can be calculated by summation. Here, each weight and the number N of past data to be used can be set in various ways according to embodiments.

이후, 적응적 임계값생성단계(S50)에서는 다음 수식을 활용하여 적응적 임계값을 설정할 수 있다. 즉, 환경적응도와 분석데이터 사이의 차가 허용되는 범위를 민감도로 설정할 수 있다.Thereafter, in the adaptive threshold generation step S50, the adaptive threshold may be set using the following equation. That is, a range in which a difference between environmental adaptation and analysis data is allowed can be set as the sensitivity.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, A(Si-N, ... , Si-1)는 환경적응도, Si는 현재 시점에서의 분석데이터, Sensitivity는 민감도이며, 민감도의 경우 동작감지장치의 운영자 등이 필요에 따라 임의로 설정할 수 있다. 즉, 민감도를 이용하여 동작감지를 얼마나 민감하게 수행하는지를 조절할 수 있다. Here, A(S iN , ..., S i-1 ) is the environmental adaptability, S i is the analysis data at the present time, and Sensitivity is the sensitivity. Can be set. That is, it is possible to control how sensitively motion detection is performed using the sensitivity.

추가적으로, 적응적 임계값생성단계(S50)에서는 동작감지장치의 운영자가 입력하는 예외상황을 설정할 수 있다. 즉, 적응적 임계값을 이용한 동작여부의 판별이외에, 운영자는 적응적 임계값과는 별도로 예외처리할 수 있는 경우들을 설정할 수 있다. 이 경우, 운영자 등에게 알릴 필요가 있을 수 있으며, 각각의 예외상황들을 검출하기 위한 기준값들을 함께 설정할 수 있다. Additionally, in the adaptive threshold generation step (S50), an exception situation input by the operator of the motion detection device may be set. That is, in addition to the determination of whether to operate using the adaptive threshold, the operator can set cases in which exceptions can be handled separately from the adaptive threshold. In this case, it may be necessary to notify the operator or the like, and reference values for detecting each exception may be set together.

이외에도, 적응적 임계값생성단계(S50)에서는 분석데이터가 적응적 임계값 미만인 경우에는, 해당 분석데이터를 과거데이터에 추가할 수 있다. 즉, 다음 주기에 적응적 임계값을 생성하기 위하여, 이번 주기에 생성한 분석데이터를 과거데이터에 추가할 수 있다. 이때, 가장 오래된 과거 데이터를 삭제하고 새로운 데이터를 추가하도록 할 수 있다. In addition, in the adaptive threshold generation step (S50), when the analysis data is less than the adaptive threshold, the analysis data may be added to the past data. That is, in order to generate an adaptive threshold value in the next period, the analysis data generated in this period may be added to the past data. At this time, the oldest data may be deleted and new data may be added.

동작감지단계(S60)에서는, 분석데이터와 적응적 임계값을 비교하여 보안공간 내의 동작감지를 수행할 수 있다. 구체적으로, 보안공간 내 기 설정된 동작이 감지된 이벤트발생상태와, 보안공간 내 이벤트 발생이 없는 정상상태 중 어느 하나로 판별할 수 있다. In the motion detection step S60, motion detection in the secure space may be performed by comparing the analysis data with an adaptive threshold. Specifically, it can be determined as one of an event occurrence state in which a preset motion in the secure space is detected and a normal state in which no event occurs in the secure space.

즉, 도10을 참조하면, 분석데이터가 적응적 임계값 이상이면(S62), 보안공간 내에 침입자 발생 등의 이벤트가 발생한 것으로 판별할 수 있다(S63). 여기서, 적응적 임계값을 이용하여 분석데이터와 비교하므로, 보안공간 내의 공기 흐름 등 환경에 따른 잘못된 동작검출을 제거할 수 있으며, 동작 감지의 정확도를 높이는 것이 가능하다. That is, referring to FIG. 10, if the analysis data is greater than or equal to the adaptive threshold (S62), it can be determined that an event such as an intruder has occurred in the secure space (S63). Here, since the analysis data is compared with the adaptive threshold value, it is possible to remove false motion detection according to the environment such as air flow in the secure space, and increase the accuracy of motion detection.

반면에, 분석데이터가 적응적 임계값 미만이면(S62), 보안공간 내에 이벤트가 발생하지 않은 정상상태로 판별할 수 있으며, 정상상태인 경우에는 추가적인 조치없이 다음 주기에서의 동작감지를 수행할 수 있다. On the other hand, if the analysis data is less than the adaptive threshold (S62), it can be determined as a normal state in which no event has occurred in the secure space, and if it is in a normal state, motion detection in the next cycle can be performed without additional measures. have.

한편, 실시예에 따라서는, 추가적으로 보안공간 내의 환경변화여부를 검출하여, 환경변화상태로 판별하는 것도 가능하다. 즉, 음파신호 또는 분석데이터를 미리 설정된 예외상황과 비교할 수 있으며(S64), 비교결과 보안공간 내의 온도 변화 또는 이상기류 등이 검출되면, 환경변경상태로 판별할 수 있다(S65). 예외상황은 운영자 등이 미리 설정해둘 수 있으며, 이를 이용하여 보안공간 내의 환경변경상태를 판별할 수 있다.On the other hand, depending on the embodiment, it is possible to additionally detect whether the environment has changed in the secure space, and to determine the environment change state. That is, the sound wave signal or analysis data can be compared with a preset exception situation (S64), and when a temperature change or abnormal airflow in the secure space is detected as a result of the comparison, it can be determined as an environment change state (S65). Exception situations can be set in advance by an operator, etc., and can be used to determine the environment change status in the secure space.

이후, 환경변경상태로 판별된 경우에는, 음파신호 또는 분석데이터를 이용하여 환경변경상태에 대응하는 각각의 환경변경종류를 분류할 수 있다(S66). 즉, 운영자 등은 문열림이나 냉난방기 작동 등의 예외상황에 대응하는 음파신호, 분석데이터 등을 미리 저장할 있을 수 있으므로, 이를 이용하여 각각의 환경변경상태에 대응하는 환경변경종류를 분류하여 제공할 수 있다.Thereafter, when it is determined as the environment change state, each type of environment change corresponding to the environment change state may be classified using sound wave signals or analysis data (S66). In other words, the operator, etc. can store sound wave signals and analysis data corresponding to exceptional situations such as opening a door or operating an air conditioner in advance, so that the types of environment changes corresponding to each environment change state can be classified and provided. have.

반면에, 미리 설정된 예외상황에 해당하지 않으면(S64), 정상상태로 판별할 수 있으며(S67), 이 경우 분석데이터를 과거데이터로 재설정할 수 있다(S68). 즉, 다음 주기의 적응적 임계값을 생성하기 위하여, 분석데이터를 과거데이터에 추가하도록 업데이트시킬 수 있다. 이를 통하여, 적응적 임계값 생성을 위한 데이터 수집 등을 위한 추가적인 데이터 재설정 시간을 소요하지 않을 수 있다. On the other hand, if it does not correspond to a preset exception situation (S64), it can be determined as a normal state (S67), and in this case, the analysis data can be reset to the past data (S68). That is, in order to generate an adaptive threshold for the next period, the analysis data may be updated to be added to the past data. Through this, it may not take an additional data reset time for data collection for generating an adaptive threshold.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The present invention described above can be implemented as a computer-readable code on a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium may be one that continuously stores a program executable by a computer, or temporarily stores a program for execution or download. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in a form in which a single piece of hardware or several pieces of hardware are combined, but is not limited to a medium directly connected to a computer system, but may be distributed on a network. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, And there may be ones configured to store program instructions, including ROM, RAM, flash memory, and the like. In addition, examples of other media include an app store that distributes applications, a site that supplies or distributes various software, and a recording medium or a storage medium managed by a server. Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, that components according to the present invention can be substituted, modified, and changed within the scope of the technical spirit of the present invention.

100: 동작감지장치 110: 음파발생부
120: 음파수신부 130: 초기셋팅부
140: 분석부 150: 판별부
100: motion detection device 110: sound wave generator
120: sound wave receiving unit 130: initial setting unit
140: analysis unit 150: discrimination unit

Claims (15)

보안공간 내에 주기적으로 음파를 출력하는 음파발생부;
상기 보안공간 내에서 반사된 음파를 측정하여, 각 주파수별로 복수의 음파신호를 생성하는 음파수신부;
상기 음파신호들을 신호처리(signal processing)하여 분석데이터를 생성하고, 상기 보안공간의 환경특성을 반영한 적응적 임계값(adaptive threshold)을 생성하는 분석부; 및
상기 분석데이터와 적응적 임계값을 비교하여, 보안공간 내의 동작을 감지하는 판별부를 포함하는 동작감지장치.
A sound wave generator for periodically outputting sound waves in the secure space;
A sound wave receiver configured to measure sound waves reflected in the secure space and generate a plurality of sound wave signals for each frequency;
An analysis unit for generating analysis data by signal processing the sound wave signals, and generating an adaptive threshold reflecting the environmental characteristics of the secure space; And
A motion detection device comprising a discriminator configured to detect a motion in a secure space by comparing the analysis data with an adaptive threshold.
제1항에 있어서, 상기 음파발생부는
단파신호를 상기 보안공간 내에 출력한 후 측정한 잔향신호를 이용하여, 상기 음파의 파형을 설정하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 1, wherein the sound wave generator
And setting a waveform of the sound wave using the measured reverberation signal after outputting a short wave signal into the secure space.
제2항에 있어서, 상기 음파발생부는
상기 보안공간 내에 출력한 상기 음파의 잔향신호를 이용하여, 다음 주기의 음파의 파형을 재설정하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 2, wherein the sound wave generator
And resetting a waveform of a sound wave of a next period by using the reverberation signal of the sound wave output in the secure space.
제2항에 있어서, 상기 음파발생부는
상기 잔향신호의 파형을 시간의 역순으로 재배열하여, 상기 음파의 파형으로 설정하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 2, wherein the sound wave generator
And rearranging the waveforms of the reverberant signals in the reverse order of time and setting them as the waveforms of the sound waves.
제1항에 있어서, 상기 음파수신부는
FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여, 각각의 음파들에 대한 주파수별 복수의 음파신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 1, wherein the sound wave receiver
A motion detection device, characterized in that by performing a Fast Fourier Transform (FFT), generating a plurality of sound wave signals for each frequency of each sound wave.
제1항에 있어서,
상기 음파수신부에서 수신한 음파를 분석하여, 상기 음파발생부가 출력하는 음파의 볼륨 또는 상기 음파수신부의 수신감도를 조절하는 초기셋팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 1,
And an initial setting unit configured to analyze the sound wave received by the sound wave receiving unit and adjust the volume of the sound wave output by the sound wave generating unit or a reception sensitivity of the sound wave receiving unit.
제1항에 있어서, 상기 분석부는
상기 음파신호들 사이의 코사인 유사도(cosine similarity)를 각각 연산하여 상기 분석데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 1, wherein the analysis unit
And generating the analysis data by calculating a cosine similarity between the sound wave signals.
제1항에 있어서, 상기 적응적 임계값은
과거에 수신한 음파신호들의 분석데이터들인 과거데이터를 기준으로 하는 환경적응도(Adaptivity)와, 상기 환경적응도의 변동폭을 조절하는 민감도(Sensitivity)를 이용하여 설정한 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 1, wherein the adaptive threshold is
A motion sensing device, characterized in that it is set using an environmental adaptation level based on past data, which is analysis data of sound wave signals received in the past, and a sensitivity that adjusts a fluctuation range of the environmental adaptation level.
제8항에 있어서, 상기 분석부는
기 설정된 과거시점까지의 과거데이터들을 수집하고, 각각의 과거데이터들에 가중치를 적용한 후 합산하여, 상기 환경적응도를 연산하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 8, wherein the analysis unit
A motion detection apparatus comprising: collecting past data up to a preset past time point, applying a weight to each of the past data, and summing them to calculate the environmental adaptability.
제9항에 있어서, 상기 분석부는
상기 환경적응도와 상기 분석데이터 사이의 차가 허용되는 범위를 상기 민감도로 설정하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 9, wherein the analysis unit
And a range in which a difference between the environmental adaptation and the analysis data is allowed is set as the sensitivity.
제1항에 있어서, 상기 판별부는
상기 보안공간에서 기 설정된 동작이 감지된 이벤트발생상태 및 상기 보안공간 내의 이벤트 발생이 없는 정상상태 중 어느 하나로 판별하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 1, wherein the determination unit
And determining one of an event occurrence state in which a preset motion is detected in the secure space and a normal state in which no event occurs in the secure space.
제11항에 있어서, 상기 판별부는
상기 정상상태로 판별되면, 상기 음파신호 또는 분석데이터를 기 설정된 예외상황과 비교하여, 상기 보안공간 내의 온도변화 또는 이상기류 발생에 대응하는 환경변경상태에 해당하는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 11, wherein the determination unit
When it is determined as the normal state, by comparing the sound wave signal or analysis data with a preset exception situation, the motion detection device, characterized in that it determines whether it corresponds to an environment change state corresponding to the occurrence of temperature change or abnormal air current in the security space. .
제12항에 있어서, 상기 판별부는
상기 음파신호 또는 분석데이터를 이용하여 상기 환경변경상태에 대응하는 각각의 환경변경종류를 분류하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 12, wherein the determination unit
And classifying each type of environment change corresponding to the environment change state by using the sound wave signal or analysis data.
제11항에 있어서, 상기 분석부는
상기 정상상태로 판별되면, 상기 정상상태에 대응하는 분석데이터들을 과거데이터에 추가하며,
상기 적응적 임계값은
과거에 수신한 음파신호들의 분석데이터들인 과거데이터를 기준으로 하는 환경적응도(Adaptivity)와, 상기 환경적응도의 변동폭을 조절하는 민감도(Sensitivity)를 이용하여 설정하는 것을 특징으로 하는 동작감지장치.
The method of claim 11, wherein the analysis unit
When it is determined as the normal state, analysis data corresponding to the normal state is added to the past data,
The adaptive threshold is
A motion sensing device, characterized in that it is set using an environmental adaptation based on past data, which is analysis data of sound wave signals received in the past, and a sensitivity for adjusting a variation range of the environmental adaptation.
동작감지장치를 이용한 보안공간 내의 동작감지방법에 있어서,
보안공간 내에 주기적으로 음파를 출력하는 단계;
상기 보안공간 내에서 반사된 음파를 측정하여, 각 주파수별로 복수의 음파신호를 생성하는 단계;
상기 음파신호들 사이의 신호처리(signal processing)를 수행하여 분석데이터를 생성하는 단계;
상기 보안공간의 환경특성을 반영한 적응적 임계값(adaptive threshold)을 생성하는 단계; 및
상기 분석데이터와 적응적 임계값을 비교하여, 보안공간 내의 동작감지를 수행하는 단계를 포함하는 동작감지방법.
In the motion detection method in a secure space using a motion detection device,
Periodically outputting sound waves in the secure space;
Measuring sound waves reflected in the secure space and generating a plurality of sound wave signals for each frequency;
Generating analysis data by performing signal processing between the sound wave signals;
Generating an adaptive threshold reflecting environmental characteristics of the secure space; And
And performing motion detection in a secure space by comparing the analysis data with an adaptive threshold.
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