KR20230033744A - 비접촉 피부 온도 측정 장치, 비접촉 피부 온도 측정시스템 및 비접촉 피부 온도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비접촉 피부온도 측정장치, 비접촉 피부온도 측정시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에서는 피측정인을 포착하여 설정된 프레임 내에 피측정인의 안면 데이터가 위치하도록 상하 및 좌우로 회전하는 화상카메라와; 상기 화상카메라가 포착하여 설정된 프레임 내에 안면 데이터가 위치하도록 한 상태에서 피측정인의 거리를 측정하는 거리측정부와; 상기 거리측정부에서 측정한 거리가 설정 값을 벗어나 있는 경우 피측정인이 인지할 수 있는 거리 조정 안내 메시지를 출력하는 디스플레이부와; 상기 피측정인이 설정된 프레임 및 거리에 위치할 경우 피측정인의 안면을 스캔하여 온도를 측정하는 열화상카메라와; 상기 화상카메라의 상하 및 좌우 회전을 제어하는 메인제어부를 포함하는 비접촉 피부온도 측정장치, 시스템 및 그 방법이 제시된다.

Description

비접촉 피부 온도 측정 장치, 비접촉 피부 온도 측정시스템 및 비접촉 피부 온도 측정 방법{Non-contact skin temperature measuring device, non-contact skin temperature measuring system and non-contact skin temperature measuring method}

본 발명은 비접촉 피부 온도 장치, 비접촉 피부 온도 측정시스템 및 비접촉 피부 온도 측정 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 비대면 비접촉으로 사람의 피부 온도를 측정함에 있어서, 화상카메라가 자동으로 사람의 안면을 추적하고 추적한 안면이 설정 영역에서 벗어나 있는 경우 인식된 안면을 중심으로 화상카메라를 상하 좌우로 회전시켜 안면이 화면 중앙에 위치하도록 하고, 열화상 카메라로부터 안면까지의 거리를 측정하여 정확도를 확보 할 수 있는 거리보다 멀리 있으면 가까이 이동하도록 안내하고 반대로 너무 가까이 있는 경우에는 적절한 위치로 물러나도록 안내하여 열화상 카메라가 최적의 정확도를 낼 수 있는 위치로 사람을 이동시킨 후 촬영하여 정확한 피부 온도의 측정을 수행하는 안면 추적 기능을 포함한 비접촉 피부 온도 장치, 비접촉 피부 온도 측정시스템 및 비접촉 피부 온도 측정 방법에 관한 것이다.

스탠드형의 지지대 상부에 열화상카메라와 디스플레이장치가 설치되어 비대면 및 비접촉으로 사람의 체온을 측정하는 장치는, 디스플레이장치에 촬영 영역을 표시시켜 놓고 사람이 촬영 영역 내로 얼굴을 위치시키면 고정된 열화상 카메라로 사람의 안면을 스캔하여 체온을 측정하는 것이 일반적이다. 그러므로 열화상 카메라가 사람의 체온을 정확히 측정하기 위해서는 디스플레이장치에 표시된 촬영 영역 내로 얼굴을 위치시키기 위해서 사람이 자세를 취해야 하는 불편함이 있다.

또한, 종래의 비접촉 피부온도 측정장치는 열화상 카메라의 얼굴 표면의 스캔 특징으로 인하여 주변의 온도 및 습도의 변화에 따라서 정확한 체온 측정이 않되는 문제가 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-2196813호(등록일: 2020년12월23일)의 열화상 카메라 및 실화상 카메라와 연동하여 출입자의 체온을 측정하는 전자장치 및 그 동작 방법의 발명이 공개되어 있다.

상기 특허발명은, 열화상 카메라 및 실화상 카메라 - 상기 열화상 카메라와 상기 실화상 카메라는 서로 동일한 카메라 앵글로 촬영 대상을 촬영하도록 설정되어 있음 - 와 연동하여 출입자의 피부온도을 측정하는 전자 장치에 있어서, 상기 열화상 카메라를 통해 촬영된 상기 출입자의 열화상 이미지와 상기 실화상 카메라를 통해 촬영된 상기 출입자의 실화상 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 상기 실화상 이미지로부터 상기 출입자의 얼굴 영역을 검출하는 얼굴 영역 검출부; 상기 열화상 이미지로부터 상기 얼굴 영역에 매칭되는 매칭 영역을 추출하고, 상기 매칭 영역에서 감지되는 온도 값 중 최대 온도 값을 확인하는 온도 확인부; 상기 최대 온도 값을 상기 출입자의 체온으로 결정하여 화면 상에 표시하는 체온 표시부; 상기 최대 온도 값이 사전 설정된(predetermined) 임계치를 초과하는지 확인하고, 상기 최대 온도 값이 상기 임계치를 초과하는 것으로 확인되는 경우, 상기 출입자가 고위험자임을 알리는 경고 메시지를 상기 화면 상에 표시하는 경고 메시지 표시부를 포함하는 구성이다.

상기 특허발명은 열화상 카메라를 통해 촬영된 출입자의 열화상 이미지와 실화상 카메라를 통해 촬영된 출입자의 실화상 이미지를 획득하여 얼굴 영역에 매칭되는 영역을 추출하여 감지된 온도를 측정하는 구성으로서, 출입자가 얼굴 영역을 실화상카메라 및 열화상카메라의 설정 영역에 맞추도록 자세를 취해야 하는 불편한 종래기술의 문제점을 그대로 가지고 있다.

또한, 대한민국 특허등록번호 제10-2161477호(등록일: 2020년09월24일)의 안면인식을 이용한 열화상카메라의 온도 정확도 개선 방법의 발명이 공개되어 있다.

상기 특허발명은, 열화상 카메라의 이미지 센서의 세로 방향 전체 픽셀수(Pixel)에 따른 기준거리를 설정한 후 이미지 센서로 입력되는 사람의 안면 길이가 차지하는 픽셀수를 통해 기준 거리 대비 피사체인 사람과 열화상 카메라 사이의 거리를 측정하고, 측정된 거리 값을 적외선 센서를 통하여 측정된 피사체인 사람의 온도 값에 반영하여 피사체의 온도를 보정 및 보상함으로써 피사체와 열화상 카메라 사이의 거리에 관계없이 정확한 온도를 측정할 수 있는 안면인식을 이용한 열화상 카메라의 온도 정확도 개선방법을 제공하기 위한 발명이다.

상기 특허발명은, 이미지 센서를 통해 입력되는 사람의 안면을 검출하여 사람과 열화상 카메라 사이의 거리를 측정하고, 측정된 거리 값을 연산하여 보정 거리 값으로 반영하되, 연산된 보정 거리 값을 적외선 센서를 통해 측정되는 온도 값에 적용하여 최종 온도 값을 측정하여 피측정인 온도의 정확도를 높이기 위한 구성이다.

그러나 상기 특허발명은, 측정 온도의 정확도를 구현하기 위해서는 열화상카메라가 설치된 장치 내부 또는 주변의 온도 및 습도의 영향을 반영하여야 함에도 이와 관련된 기술적인 구성이 없으므로 피측정인 온도의 정확도를 추구할 수 없는 문제가 있다.

또한, 대한민국 특허등록번호 제10-2235462호(등록일: 2021년03월29일)의 비접촉 체온 측정과 안면 움직임을 감지하는 안면인식시스템 및 방법의 발명이 공개되어 있다.

상기 특허발명은, 객체의 움직임을 포착하여 영상 신호를 생성하는 카메라; 상기 카메라에 의해 추적된 객체의 움직임에 따라 상기 객체의 체온을 측정하는 적외선센서부; 일측은 상기 적외선센서부와 연결되어 구성되며 상기 객체의 움직임이 추적되면 상기 적외선센서부로 움직임을 전달하여 상기 객체의 온도 측정 부위에 적외선을 조사하도록 하는 솔레노이드부; 상기 카메라로부터 검출된 객체를 추적하고 상기 객체의 움직임으로부터 동작을 검출하여 객체가 사람인지의 여부 및 출입가능인 인지의 여부를 판단하고 검출된 객체가 사람인 경우 안면을 인식하여 상기 솔레노이드부를 제어하여 상기 적외선센서부에서 조사되는 적외선이 상기 객체의 안면에 조사되도록 제어하고 조사결과 상기 객체의 피부온도을 측정하여 측정된 피부온도에 따라 출입 여부를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 출입 불가인이거나 상기 적외선센서부에 의해 측정된 체온이 기설정된 체온 이상인 경우 알람을 발생시키고 차단기를 동작시키는 알람 및 출입제한부를 포함하는 구성이다.

상기 특허발명은 카메라로 피측정체의 움직임을 포착하여 영상을 생성하고, 피측정체의 온도를 체크하는 적외선센서부를 구비하고, 객체의 움직임이 포착되면 솔레노이드부가 온도 측정 부위에 적외선을 조사하는 구성의 발명이다.

그러나 상기 특허발명은, 카메라로 객체의 움직임이 포착되면 영상을 촬영하고, 카메라에서 포착된 객체의 움직임에 따라 적외선센서부가 객체의 온도 측정 부위에 적외선을 조사하여 체온을 측정하는 구성이므로, 상기 적외선센서부가 움직이는 객체에 적외선을 조사하여 객체의 온도를 측정하는 구성이므로 객체의 체온을 정확하게 측정할 수 없는 문제가 있고, 객체와 카메라 및 적외선센서부와의 거리 조정의 구성이 없고, 주변의 온도 및 습도를 반영한 구성이 없으므로, 객체의 측정 온도의 정확성을 구현할 수 없는 문제점이 있다.

그러므로, 비대면 비접촉으로 사람의 피부 온도를 측정함에 있어서, 화상카메라가 자동으로 사람의 안면을 추적하고 추적한 안면이 설정 영역에서 벗어나 있는 경우 인식된 안면을 중심으로 화상카메라를 상하 좌우로 회전시켜 안면이 화면 중앙에 위치하도록 하고, 열화상 카메라로부터 안면까지의 거리를 측정하여 정확도를 확보 할 수 있는 거리보다 멀리 있으면 가까이 이동하도록 안내하고 반대로 너무 가까이 있는 경우에는 적절한 위치로 물러나도록 안내하여 열화상 카메라가 최적의 정확도를 낼 수 있는 위치로 사람을 이동시킨 후 촬영하여 정확한 피부 온도의 측정을 수행하고, 장치 내부 및 외부의 현재 온도 및 습도를 측정하여 비접촉 피부온도 측정치에 반영하여 보다 정확한 피부 온도를 측정하기 위한 발명이 요망된다.

대한민국 특허등록번호 제10-2196813호(등록일: 2020년12월23일) 대한민국 특허등록번호 제10-2161477호(등록일: 2020년09월24일) 대한민국 특허등록번호 제10-2235462호(등록일: 2021년03월29일)

본 발명은 상기 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 비대면 비접촉으로 사람의 피부 온도를 측정함에 있어서, 화상카메라가 자동으로 사람의 안면을 추적하고 추적한 안면이 설정 영역에서 벗어나 있는 경우 인식된 안면을 중심으로 화상카메라를 상하 좌우로 회전시켜 안면이 화면 중앙에 위치하도록 하는 안면 추적 기능을 포함한 비접촉 피부 온도 장치, 비접촉 피부 온도 측정시스템 및 비접촉 피부 온도 측정 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 인식된 안면을 중심으로 화상카메라를 상하 좌우로 회전시켜 안면이 화면 중앙에 위치하도록 한 상태에서, 열화상 카메라로부터 안면까지의 거리를 측정하여 정확도를 확보 할 수 있는 거리보다 멀리 있으면 가까이 이동하도록 안내하고 반대로 너무 가까이 있는 경우에는 적절한 위치로 물러나도록 안내하여 열화상 카메라가 최적의 정확도를 낼 수 있는 위치로 사람을 이동시킨 후 촬영하여 정확한 피부 온도 측정을 수행하는 안면 추적 기능을 포함한 비접촉 피부 온도 장치, 비접촉 피부 온도 측정시스템 및 비접촉 피부 온도 측정 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 측정된 피부 온도에 장치 내부 및 외부의 현재 온도 및 습도를 감지 값을 반영하여 보다 정확한 피부 온도를 측정하기 위한 안면 추적 기능을 포함한 비접촉 피부 온도 장치, 비접촉 피부 온도 측정시스템 및 비접촉 피부 온도 측정 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 해결 수단으로서, 본 발명의 제1 관점으로, 소정의 폭과 길이를 갖는 돔형상의 케이스와; 상기 케이스의 내부에 설치되고 상하 방향으로 소정의 각도 범위에서 회전되는 상하회전부재와; 상기 케이스의 내부에 설치되고 좌우 방향으로 소정의 각도 범위에서 회전되는 좌우회전부재와; 상기 상하회전부재의 상하 회전을 구동시키는 상하구동모터와; 상기 좌우회전부재의 좌우 회전을 구동시키는 좌우구동모터와; 상기 상하회전부재 및 상기 좌우회전부재의 회전에 따라 상하 좌우로 회전하도록 설치된 화상카메라와; 상기 상하회전부재 및 상기 좌우회전부재의 회전에 따라 상하 좌우로 회전하도록 설치된 열화상카메라와; 상기 상하회전부재 및 상기 좌우회전부재의 회전에 따라 상하 좌우로 회전하도록 설치된 거리측정부와; 피사체의 수직 방향 움직임을 감지하는 수직움직임감지부와; 피사체의 수평 방향 움직임을 감지하는 수평움직임감지부와; 상기 화상카메라 및 열화상카메라에 인접한 위치에 설치되어 케이스 내부의 온도 및 습도를 감지하는 내부온습도감지부와; 상기 케이스의 소정 위치에 설치되어 주변의 온도 및 습도를 감지하는 외부온습도감지부와; 상기 케이스의 내부에 설치되고 상기 내부온습도감지부 및 상기 외부온습도감지부의 감지 데이터에 따라 구동되는 팬과; 상기 화상카메라, 열화상카메라, 거리측정부 및 수직/수평움직임감지부를 포함하는 각 구성요소의 구동을 제어하는 메인제어부를 포함하는 비접촉 피부 온도 측정 장치가 제시된다.

또한, 본 발명의 제2 관점으로, 상술한 제1 관점의 비접촉 피부 온도 측정 장치와; 상기 비접촉 피부 온도 측정 장치의 구동을 제어하고 운영하는 운영컴퓨터와; 상기 운영컴퓨터에 포함되어 있거나 통신 접속되어 있는 데이터저장부와; 상기 운영컴퓨터에 통신 접속되어 상기 운영컴퓨터의 제어하에 데이터를 디스플레이시키는 디수플레이부와; 상기 운영컴퓨터에서 전송된 피측정인의 영상 및 피부 온도 데이터를 수신하여 저장시키는 메인컴퓨터를 포함하는 비접촉 피부 온도 측정 장치 시스템이 개시된다.

도한, 본 발명의 제3 관점으로, 화상카메라가 설정된 비디오 프레임 데이터를 읽고 읽어온 비디오 프레임 데이터 내에 위치하는 적어도 하나의 안면 데이터 리스트를 인지하는 단계와; 상기 인지된 안면 데이터가 1 이상인 경우 설정된 규칙으로 하나의 안면 데이터를 피부온도 측정 대상으로 추출하는 단계와: 추출된 안면 데이터가 소정의 폭과 길이 및 높이를 각는 사각 형상의 설정 프레임 내에 위치하는 지를 확인하여 상기 안면 데이터가 설정 프레임에서 벗어나 있거나 일부만 위치하는 것을 인지하는 단계와; 인지된 안면 데이터의 상기 설정 프레임에서의 벗어난 정도를 계산하여 상기 화상카메라 및 열화상카메라가 상하 좌우로 회전하여 상기 안면데이터가 설정 프레임 내에 위치하도록 상기 상하구동모터 및 좌우구동모터의 구동을 제어하는 단계와; 거리측정부가 상기 설정 프레임 내에 위치한 안면 데이터에 해당하는 피측정인까지의 실거리 또는 직선거리를 측정하는 단계와; 측정된 실거리 또는 직선거리와 설정된 비접촉 피부온도 측정 거리를 비교하는 단계와; 피측정인의 측정된 거리가 설정된 피부온도 측정 거리보다 먼 경우 또는 가까운 경우 상기 피측정인이 인지할 수 있도록 거리조정 메시지를 출력시키고 설정된 피부온도 측정 거리의 범위 내에 위치할 때까지 거리조정 메시지를 반복 출력시키는 단계와; 피측정인의 안면이 피부온도 측정 거리 범위에 위치하고 설정 프레임 내에 위치한 다음 미리 설정된 시간 동안 유지되면 열화상카메라가 피측정인의 안면을 스캔하여 피부온도을 측정하는 단계와; 피측정인의 측정된 안면 온도를 피측정인이 인지할 수 있도록 데이터로 출력시키는 단계를 포함하는 비접촉 피부온도 측정 방법이 제시된다.

본 발명에 의하면, 비대면 비접촉으로 사람의 피부온도를 측정함에 있어서, 화상카메라가 자동으로 사람의 안면을 인식하고 인식한 안면이 설정 영역에서 벗어나 있는 경우 인식된 안면을 중심으로 화상카메라를 상하 좌우로 회전시켜 안면이 화면 중앙에 위치하도록 하고, 열화상 카메라로부터 안면까지의 거리를 측정하여 정확도를 확보 할 수 있는 거리보다 멀리 있으면 가까이 이동하도록 안내하고 반대로 너무 가까이 있는 경우에는 적절한 위치로 물러나도록 안내하여 열화상 카메라가 최적의 정확도를 낼 수 있는 위치로 사람을 이동시킨 후 촬영하여 정확한 피부온도 측정을 수행하여 피측정인의 불편을 최소화하고, 장치 내부 및 외부의 현재 온도 및 습도를 측정하여 피부온도 측정치에 반영하고 주변온도와 열화상 온도센서의 내부 온도를 측정한 다음 필요시 팬을 구동하여 열화상 온도 센서가 주변 온도와 항상 열평형 상태를 유지함으로써 정확한 피부온도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 비접촉 피부온도 측정 시스템의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 비접촉 피부온도 측정 시스템의 주요부인 비접촉 피부온도 측정 장치의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 비접촉 피부온도 측정 방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 비접촉 피부온도 측정 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예의 설명에 사용되는 용어에 관해 정의하기로 한다. 본 발명에서 사용하는 운영컴퓨터, 메인컴퓨터 및 비접촉 피부온도 측정장치의 메인제어부는 하드웨어 자체 구성일 수 있고, 그 하드웨어 자원을 활용하는 컴퓨터 프로그램, 웹프로그램의 구성일 수 있다. 예를 들면 본 발명의 운영컴퓨터, 메인컴퓨터 및 비접촉 피부온도 측정장치의 메인제어부는 해당 컴퓨터 및 메인제어부에 포함된 하드웨어의 각 구성으로 이루어질 수 있고, 해당 컴퓨터의 저장수단인 메모리에 저장된 웹프로그램 또는 컴퓨터프로그램의 각 구성요소가 컴퓨터의 레지스터에 저장된 명령어 및 알고리즘 등을 포함하는 중앙처리장치(CPU)의 하드웨어 프로세서를 포함하는 자원을 활용하여 실행되는 구성일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예 설명에서 사용되거나 사용될 수 있는 용어들, '~부', '~모듈', '~수단' 또는 ~유니트' 등의 용어는 동일한 구성의 같은 의미로 사용될 수 있고, 해당 구성요소의 작용에 따라 적절하게 대체하여 사용할 수 있는 용어들이다. 상기 용어들은 컴퓨터 또는 단말기들의 하드웨어 구성일 수 있고 컴퓨터 및 단말기의 저장수단에 저장되어 중앙처리장치(CPU) 또는 프로세서의 제어에 따라서 실행되는 웹프로그램 또는 컴퓨터프로그램의 각 구성요소를 나타낼 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 용어들이 웹프로그램 또는 컴퓨터프로그램의 각 구성요소를 나타내는 용어로 주로 사용된다.

그 밖에 여기서 정의하지 않는 용어 또는 표현은 그 용어나 표현에 얽매이는 것이 아니고, 나타내는 구성요소의 작용이나 기능의 내용에 더 큰 의미가 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 비접촉 피부온도 측정시스템의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 비접촉 피부온도 측정시스템은, 촬영수단으로 피측정인의 안면 데이터를 획득하는 화상카메라와 피측정인의 안면을 스캔하여 온도를 측정하는 열화상카메라를 포함하는 비접촉 피부온도 측정장치(100)와; 상기 비접촉 피부온도 측정장치(100)로부터 측정된 피측정인의 위치 및 거리 정보를 수신하여 비접촉 피부온도 측정장치(100)에 제어데이터를 전송하고 비접촉 피부온도 측정장치(100)로부터 측정된 피측정인의 피부온도 데이터를 및 피측정인의 영상데이터를 수신하여 저장시키고 출력시키는 운영컴퓨터(200)와; 상기 운영컴퓨터(200)에 포함되어 있거나 통신 접속되어 상기 운영컴퓨터(200)의 획득 데이터를 수신하여 저장시키는 데이터저장부(210)와; 상기 운영컴퓨터(200)가 전송하는 설정 프레임 및 거리조정 메시지를 디스플레이시키고 비접촉 피부온도 측정장치(100)로부터 수신한 피부온도 데이터를 디스플레이시키는 디스플레이부(300)와;

상기 운영컴퓨터(200)와 통신 접속되어 운영컴퓨터(200)로부터 전송된 피측정인의 영상데이터 및 피부온도 데이터를 수신하여 저장시키는 메인컴퓨터(400)와; 상기 메인컴퓨터(400)와 통신 접속되어 있거나 내부에 포함되어 있고 상기 메인컴퓨터(400)가 획득한 데이터를 저장시키는 데이터저장치(500)를 포함하는 구성이다.

도 2는 본 발명의 비접촉 피부온도 측정시스템의 주요부인 비접촉 피부온도 측정장치의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 도 2(a)와 도 2(b)는 본 발명의 비접촉 피부온도 측정장치(100)의 구조의 이해를 위해 수직 방향으로 분해한 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 비접촉 피부온도 측정장치(100)는, 소정의 폭과 길이를 갖고 내부에 기구가 설치되는 돔형상, 원통 형상을 포함하는 구조 형상의 케이스(110)와; 상기 케이스(110)의 내부에 설치되고 상하 방향으로 소정의 각도 범위에서 회전되는 상하회전부재(111)와; 상기 케이스(110)의 내부에 설치되고 좌우 방향으로 소정의 각도 범위에서 회전되는 좌우회전부재(112)와; 상기 상하회전부재(111)의 상하 회전을 구동시키는 상하구동모터(124)와; 상기 좌우회전부재(112)의 좌우 회전을 구동시키는 좌우구동모터(125)와; 상기 상하회전부재(111) 및 상기 좌우회전부재(112)의 회전에 따라 상하 좌우로 회전하도록 설치된 화상카메라(121)와; 상기 상하회전부재(111) 및 상기 좌우회전부재(112)의 회전에 따라 상하 좌우로 회전하도록 설치된 열화상카메라(122)와; 상기 상하회전부재(111) 및 상기 좌우회전부재(112)의 회전에 따라 상하 좌우로 회전하도록 설치된 거리측정부(123)와; 피사체의 수직 방향 움직임을 감지하는 수직움직임감지부(126)와; 피사체의 수평 방향 움직임을 감지하는 수평움직임감지부(127)와; 상기 케이스(110)의 소정 위치에 설치되어 주변의 온도 및 습도를 감지하는 외부온습도감지부(131)와; 상기 케이스(110)의 내부에 설치되고 상기 열화상카메라(122)로부터 측정된 내부 온도 데이터와 및 상기 외부온습도감지부(131)의 감지 온도 데이터 기반으로 설정된 제어에 따라 구동되는 팬(128)과; 상기 화상카메라(121), 열화상카메라(122), 거리측정부(123) 및 수직/수평움직임감지부(126)(127)를 포함하는 각 구성요소의 구동을 제어하는 메인제어부(129)를 포함하는 구성이다.

상기 케이스(110)는 금속 또는 합성수지 재질로 이루어지고, 소정의 폭과 길이를 갖는 돔형상을 갖는 구성으로 개시하였지만, 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 상하회전부재(111)는 금속 또는 합성수지로 이루어지고, 상기 케이스(110)의 내부에 근접하게 설치되어 상기 상하구동모터(124)와 연결되어 상하구동모터(124)의 회전에 따라서 상하로 회전 구동하는 구성이다.

상기 좌우회전부재(112)는 금속 또는 합성수지로 이루어지고, 상기 케이스(110)의 내부 및 하부에 설치되어 상기 좌우구동모터(125)와 연결되어 좌우구동모터(125)의 회전에 따라서 상기 상하회전부재(111)를 포함하는 구조물이 좌우로 회전 구동할 수 있도록 하는 턴테이블(113)을 포함하는 구성이다.

상기 화상카메라(121)는 상기 상하회전부재(111)에 고정 설치되어 있고, 설정된 비디오 프레임 영역에서의 적어도 하나의 피측정인을 인지하여 비디오 프레임 영역에 위치하는 적어도 하나의 피측정인의 안면 데이터를 촬영하는 구성이다.

상기 열화상카메라(122)는 상기 상하회전부재(111)에 고정 설치되어 있고, 상기 화상카메라(121)에서 선정된 피측정인의 안면을 스캔하여 온도를 측정하는 구성이다.

상기 거리측정부(123)은 소정 거리의 광 또는 빔을 피측정인을 향해 방사할 수 있는 예를 들면 적외선 방사부와, 방사된 광 또는 빔이 피측정인에 반사되어 되돌아 오는 광 또는 빔을 수광할 수 있는 예를 들면 적외선 수광부를 포함하는 구성이다.

상기 상하구동모터(124)는 상기 상하회전부재(111)와 연결되어 상기 화상카메라(121)에서 인지하여 산출한 데이터의 제어신호를 수신하여 상하로 회전 구동하는 구성이다.

상기 좌우구동모터(125)는 상기 좌우회전부재(112)와 연결되어 상기 화상카메라(121)에서 인지하여 산출한 데이터의 제어신호를 수신하여 상기 턴테이블(113)을 좌우로 회전 구동하는 구성이다.

상기 수직움직임감지부(126)는 수직감지지지판(115)에 지지되어 상하회전부재(111)의 회전 정도를 감지하거나 상기 피측정인의 수직 움직임을 감지하는 구성이다.

상기 수평움직임감지부(127)은 수평감지지지판(116)에 지지되어 좌우회전부재(112)의 회전 정도를 감지하거나 상기 피측정인의 수평 움직임을 감지하는 구성이다.

상기 열화상카메라(122)의 후방에 위치한 내부온도센서는 케이스(110) 내부의 구성요소에 의해 영향 받는 온도를 측정하여 측정된 내부온도 데이터를 메인제어부(129)에 전송하여 외부온습도감지부(131)에서 측정된 주변 습온도 데이터와 연동하여 팬(128)의 구동을 제어하도록 하는 구성이다.

상기 외부온습도감지부(131)는 장치의 주변 온도 및 습도를 측정하여 메인제어부(129)에 전송하여 상기 내부온도 데이터와 연동하여 팬(128)의 구동을 제어하도록 하는 구성이다.

메인제어부(129)는 상기 열화상카메라 (122) 후방에 위치한 내부온도센서로 부터 측정된 내부 온도 데이터와 외부온습도감지부(131)의 감지 온도 및 습도 정보를 수신하여 상기 팬(129)의 구동을 제어함으로써 상기 열화상카메라가 주변의 온도 및 습도와 열평형 상태를 유지하도록 하여 체온측정시 주변의 온도 및 습도의 영향을 최소화 시킬 수 있다.

또한, 상기 메인제어부(129)는, 상기 상하구동모터(124) 및 좌우구동모터(125)를 제어하여 화상카메라(121)가 피측정인의 안면을 추적함에 있어서, 초기에 센터에 고정된 상태에서, 상기 상하구동모터(124)를 상방으로 약 45도 회전시키고 하방으로 약 35도 회전시키도록 제어하고, 상기 좌우구동모터(126)를 좌우 각각 약 60도 회전하도록 제어하고, 또한, 상방 약 45도 하방 약 35도 및 좌우 약 60도로 동시에 회전하도록 제어한다.

이하 도 2를 참조하여 본 발명의 비접촉 피부온도 측정장치의 작용을 상세히 설명하기로 한다, 피측정인이 화상카메라(121)의 촬영 영역에 진입하면 화상카메라(121)가 자체 설정된 비디오 프레임 데이터를 읽어오고, 비디오 프레임 데이터를 입력으로 하여 피측정인의 안면 데이터 리스트를 출력으로 산출하는 함수를 불러들인다. 불러들인 함수 결과 안면 데이터 리스트가 1 이상일 경우, 설정된 안면 사각형의 넓이값이 가장 큰 값을 갖는 안면 데이터를 갖는 하나를 추출하여 비접촉 피부온도 측정 대상으로 선정한다.

선정된 안면 데이터 하나에 대해, 설정되어 디스플레이부에 표시된 사각 프레임 내에 위치하는지를 확인하고, 피측정인의 안면이 사각 프레임 내에 없거나 일부만 있는 경우, 안면 중심 좌표 1개를 포함하여, 십자가 표시를 만드는 총 5개의 포인트에 대해, 사각 프레임 내에 위치하는 최적 포인트 1개를 인지하고 해당 포인트가 X축 및 Y축 기준으로 벗어나 있는 정도를 계산하여, X축 및 Y축의 계산값을 기초로 피측정인의 안면이 사각 프레임 내에 위치하도록 상기 상하구동모터(124) 및 좌우구동모터(125)의 구동을 제어하여 상기 화상카메라(121)의 촬영 각도를 구동시킨다.

상기 화상카메라(121)의 구동 제어에 의해 피측정인의 안면 데이터가 사각 프레임 내에 위치한 경우, 상기 거리측정부(123)가 피측정인의 거리를 측정하여 메인제어부(129) 또는 운영컴퓨터(200)에 전송하고, 상기 메인제어부(129) 또는 운영컴퓨터(200)는 피측정인의 측정된 거리가 설정된 거리와 가깝거나 먼 경우 설정된 거리에 위치하도록 디스플레이부(300) 또는 음성으로 안내 메시지를 출력시키는 제어를 수행한다.

상기 메인제어부(129) 또는 운영컴퓨터(200)가 디스플레이부 또는 음성으로 출력시키는 메시지는 디스플레이부(300)에 표시하거나 음성으로 출력하는 안내 메시지는, 예를 들어, 측정된 피측정인의 거리에 따라서 디스플레이부(300)에 표시되는 사각 프레임의 색상을 변경하면서 "조금 뒤로 물러나세요", "움직이지 마세요", "더 가까이 오세요" 또는 앞으로(뒤로) 한 걸음씩 이동하세요"와 같이 디스플레이부(300)에 문자로 출력하거나 음성으로 출력시킬 수 있다. 상기 거리측정부(123)는 안내 메시지에 따르는 피측정인의 거리를 계속 측정하여 설정된 거리에 위치할 때까지 연속하여 안내 메시지를 출력시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 비접촉 피부온도 측정방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 비접촉 피부온도 측정방법은, 화상카메라가 비디오 프레임 영역 내에 위치하는 안면을 탐지하여 안면 데이터를 획득하는 단계(S100)와; 메인제어부가 화상카메라에서 획득한 안면 데이터가 1인 경우 피측정인으로 선정하고 또는 안면 데이터가 1 이상인지를 판단하여 1 이상인 경우 설정된 조건에 맞는 하나의 안면 데이터를 피측정인으로 선정하는 단계(S110)와; 디스플레이부에 표시된 사각 프레임 내에 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 위치하는지를 확인하는 단계(S120)와; 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 미달할 경우 상하구동모터 및 좌우구동모터를 구동시켜 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하는 단계(S130)와; 상기 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하여 안면 데이터가 사각 프레임의 설정된 범위 내에 위치하게 되면 상기 상하구동모터 및 좌우구동모터의 구동을 정지시키고 거리측정부가 상기 피측정인의 거리를 측정하는 단계(S140)와; 거리측정부에서 측정한 피측정인의 거리가 설정된 거리에서 벗어나 있는 경우 설정된 거리 내에 위치할 때까지 거리 조정 안내 메시지를 출력시키는 단계(S150)와; 상기 피측정인이 설정된 거리에 위치한 경우 해당 위치에 설정된 시간 만큼 정지하면 열화상카메라가 피측정인의 안면을 스캔하여 피부온도를 측정하는 단계(S160)와; 피측정인의 측정된 안면 피부온도를 디스플레이부에 표시시키는 단계(S170)을 포함하는 구성이다.

도 4는 본 발명의 비접촉 피부온도 측정방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 비접촉 피부온도 측정방법은, 열화상카메라 및 외부온습도감지부가 장치 내부의 온도 및 습도와 외부의 온도 및 습도를 측정하는 단계(S200)와; 운영컴퓨터 또는 메인제어부가 측정된 상기 장치의 내부 온도와 외부의 온도 및 습도의 측정값을 수신하여 설정된 장치의 온도 및 습도값과 비교하고 설정된 온도 및 습도의 값과 측정된 온도 및 습도의 값의 비교값에 기초하여 장치 내부의 팬의 구동을 제어하는 단계(S210)와; 화상카메라가 비디오 프레임 영역 내에 위치하는 안면을 탐지하여 안면 데이터를 획득하는 단계(S220)와; 메인제어부가 화상카메라에서 획득한 안면 데이터가 1 경우 피측정인으로 선정하고 또는 안면 데이터가 1 이상인지를 판단하여 1 이상인 경우 설정된 조건에 맞는 하나의 안면 데이터를 피측정인으로 선정하는 단계(S230)와; 디스플레이부에 표시된 사각 프레임 내에 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 위치하는지를 확인하는 단계(S240)와; 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 미달할 경우 상하구동모터 및 좌우구동모터를 구동시켜 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하는 단계(S250)와; 상기 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하여 안면 데이터가 사각 프레임의 설정된 범위 내에 위치하게 되면 상기 상하구동모터 및 좌우구동모터의 구동을 정지시키고 거리측정부가 상기 피측정인의 거리를 측정하는 단계(S260)와; 거리측정부에서 측정한 피측정인의 거리가 설정된 거리에서 벗어나 있는 경우 설정된 거리 내에 위치할 때까지 거리 조정 안내 메시지를 출력시키는 단계(S270)와; 상기 피측정인이 설정된 거리에 위치한 경우 해당 위치에 설정된 시간 만큼 정지하면 열화상카메라가 피측정인의 안면을 스캔하여 피부온도를 측정하는 단계(S280)와; 피측정인의 측정된 안면 피부온도를 디스플레이부에 표시시키는 단계(S290)을 포함하는 구성이다.

종래의 비접촉 피부온도 측정장치는 고정된 화상카메라 화각의 제약으로 인해 가까운 거리에서는 키 큰 사람이나 키 작은 사람의 경우 안면을 인식할 수 없으며 카메라 중앙에서 일정 각도 이상 벗어나도 측정이 불가능하고 이 문제를 해결하기 위해 사람이 1m 이상 원거리에 위치할 수 밖에 없다. 따라서 키오스크 등의 무인 시스템에서 사람이 입력을 하거나 업무를 처리해야 하는 경우에는 안면 온도를 동시에 측정할 수 가 없어 키오스크와 안면 온도 측정 시스템을 별도로 설치해야 하는 문제로 인해 비용도 많이 들고 사용자 입장에서도 안면 피부온도를 별도로 재고 키오스크 화면에서 업무를 위한 입력을 별도로 해야 하는 등 불편함이 있다. 또한 원거리에서 안면 피부온도를 측정할 경우 주위 온도/습도 및 에어컨 등의 영향을 받을 수 밖에 없어 그만큼 측정 피부온도의 정밀도를 확보 할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

본 발명에 의하면, 상술한 종래기술의 문제점을 모두 해결할 수 있다.

사용자가 무인 키오스크에서 업무 처리를 하려면 사람이 손을 이용하여 화면을 터치해야 하며 이 경우 사람의 팔 길이에 맞추어 키오스크 앞으로 다가서야 하며, 이 경우 카메라와 사람의 거리가 50~70cm 이내가 될 수 밖에 없으며 이 경우 키가 큰 사람이나 작은 사람은 안면이 열화상카메라가 정확도를 유지하여 측정을 할 수 있는 영역에 위치 할 수 없으며 이는 시스템 중앙에서 화각 이상으로 벗어나는 경우도 동일하다

상술한 본 발명의 실시예를 무인 키오스크에 적용할 경우, 화상카메라가 자동으로 안면을 인식한 다음 안면이 특정 영역내에 존재하지 않으면 상하 좌우로 모터의 회전을 제어하여 안면이 화면 중앙에 오도록 이동한 다음, 열화상카메라로부터 안면까지의 거리를 측정하여 정확도를 확보 할 수 있는 거리보다 멀리 있으면 가까이 이동하도록 하고 반대로 너무 가까이 붙어있는 경우에는 적절한 위치로 물러나도록 하여 열화상 카메라가 최적의 정확도를 낼 수 있는 위치로 사람을 이동시킨 후 피측정인의 안면을 스캔하여 피부온도을 측정함으로써 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예가 설치된 주변의 온도와 습도를 측정하여 주변의 온도와 습도의 변화에 맞추어 팬을 적절한 인터벌로 가동하여 시스템 내부의 열화상카메라가 외부온도 및 습도에 무관하게 일정하게 열평형 유지하도록 작동 함으로써 열화상카메라에서 온도 정확도를 확보하도록 작동될 수 있다.

결과적으로 본 발명이 무인 키오스크 장치에 적용될 경우, 무인 키오스크에서 업무를 처리하면서 동시에 안면 피부온도 측정을 할 수 있도록 안면 특정 및 추적 기능이 부가되어 있어 사용자가 화면 중앙으로 일부러 움직이지 않고 자연스럽게 키오스크에서 업무를 보는 동안에 본 발명의 비접촉 피부온도 측정장치가 사용자의 안면을 찾은 다음 안면 중앙으로 포커스를 이동하여 온도를 정확하게 측정함으로써 사용자의 키오스크 사용과 안면 피부온도 측정을 동시에 할 수 있으며, 열화상카메라의 정확도를 최대화 할 수 있는 거리내로 사람이 이동하도록 안내 함으로써 측정 온도의 정확도를 최대한 높힐 수 있다. 또한, 에어컨이나 히터 등 열화상카메라가 특히 취약한 주변의 온도 또는 습도가 발생되는 경우 장치 내외의 온습도감지부가 즉시 감지하여 팬을작동시키고 주변의 온습도 변화에 따라 팬의 작동을 자동으로 조절함으로써 주변의 온습도 변화의 영향을 최소화하여 시스템 내부의 열평형을 유지함으로써 열화상카메라의 취약점을 보완함으로써 일정한 측정 결과를 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 다양한 실시예 중 일부에 불과하다. 본 발명의 안면을 특정한 후 열화상카메라를 활용하여 안면의 피부온도를 측정하는 비접촉 피부온도 측정 시스템에 있어서, 안면의 중앙이 열화상카메라의 측정 정확도를 확보 할 수 있는 영역으로 포커스를 이동시킨 다음 안면의 피부온도를 측정하여 측정의 정확도를 극대화 할 수 있도록 안면 특정 및 안면 추적 기능을 포함하는 안면추적 기능을 포함하고, 또한, 내외부의 온습도감지부 및 팬을 포함하여 장치의 내부 및 주변의 온도 및 습도의 변화에 대응하여 팬을 적절히 가동하여 장치 내부의 온도 및 습도가 일정하게 유지되도록 하여 열화상카메라의 정확도를 유지함으로써 열평형 상태가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 기술적 사상에 포함하는 다양한 실시예가 본 발명의 보호범위에 포함되는 것은 당연하다 하겠다.

100: 비접촉 피부온도 측정장치
200: 운영컴퓨터
210: 데이터저장부
300: 디스플레이부
400: 메인컴퓨터
500: 데이터저장장치

Claims (10)

1. 비접촉 피부온도 측정장치에 있어서,
   피측정인을 포착하여 설정된 프레임 내에 피측정인의 안면 데이터가 위치하도록 상하 및 좌우로 회전하는 화상카메라와;
   상기 화상카메라가 포착하여 설정된 프레임 내에 안면 데이터가 위치하도록 한 상태에서 피측정인의 거리를 측정하는 거리측정부와;
   상기 거리측정부에서 측정한 거리가 설정 값을 벗어나 있는 경우 피측정인이 인지할 수 있는 거리 조정 안내 메시지를 출력하는 디스플레이부와;
   상기 피측정인이 설정된 프레임 및 거리에 위치할 경우 피측정인의 안면을 스캔하여 피부온도를 측정하는 열화상카메라와;
   상기 화상카메라의 상하 및 좌우 회전을 제어하는 메인제어부를 포함하는 비접촉 피부온도 측정장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 화상카메라의 비디오 프레임 내에 피측정인이 1 이상인 경우 설정된 규칙에 따라서 하나의 피측정인을 선정하는 것을 특징으로 하는 비접촉 피부온도 측정장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 선정된 피측정인의 안면 데이터가 디스플레이부에 설정된 사각 프레임 밖에 있거나 일부만 포함되어 있는 경우 상하구동모터 및 좌우구동모터의 구동을 제어하여 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하여 안면 데이터가 사각 프레임 내에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 비접촉 피부온도 측정장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 열화상카메라에 구비된 내부 온도 감지 수단과, 외부 온습도를 감지하는 외부온습도감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 피부온도 측정장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 열화상카메라에서 측정한 내부온도와 상기 외부온습도감지부에서 감지한 외부 온도 및 습도가 연동하여 장치에 설치된 팬의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 비접촉 피부온도 측정장치.
6. 청구항 1 내지 5 기재의 비접촉 피부온도 측정장치와; 상기 비접촉 피부온도 측정장치와 접속되어 있는 운영컴퓨터 및 상기 운영컴퓨터의 제어에 따라 데이터를 출력하는 디스플레이부를 포함하는 비접촉 피부온도 측정시스템.
7. 청구항 1 내지 5 기재의 비접촉 피부온도 측정장치가 무인 키오스크 장치에 설치된 것을 특징으로 하는 비접촉 피부온도 측정시스템.
8. 화상카메라가 비디오 프레임 영역 내에 위치하는 안면을 탐지하여 안면 데이터를 획득하는 단계와; 메인제어부가 화상카메라에서 획득한 안면 데이터가 1인 경우 피측정인으로 선정하고 또는 안면 데이터가 1 이상인지를 판단하여 1 이상인 경우 설정된 조건에 맞는 하나의 안면 데이터를 피측정인으로 선정하는 단계와; 디스플레이부에 표시된 사각 프레임 내에 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 위치하는지를 확인하는 단계와; 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 미달할 경우 상하구동모터 및 좌우구동모터를 구동시켜 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하는 단계와; 상기 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하여 안면 데이터가 사각 프레임의 설정된 범위 내에 위치하게 되면 상기 상하구동모터 및 좌우구동모터의 구동을 정지시키고 거리측정부가 상기 피측정인의 거리를 측정하는 단계와; 거리측정부에서 측정한 피측정인의 거리가 설정된 거리에서 벗어나 있는 경우 설정된 거리 내에 위치할 때까지 거리 조정 안내 메시지를 출력시키는 단계와; 상기 피측정인이 설정된 거리에 위치한 경우 해당 위치에 설정된 시간 만큼 정지하면 열화상카메라가 피측정인의 안면을 스캔하여 피부온도를 측정하는 단계와; 피측정인의 측정된 안면 피부온도를 디스플레이부에 표시시키는 단계를 포함하는 비접촉 피부온도 측정방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 열화상카메라가 구비한 내부 온도 감지 수단과 외부온습도감지부를 더 포함하고,
   상기 내부 온도 감지 수단에서 감지된 온도 데이터와 상기 외부온습도감지부에서 감지된 온도 및 습도 데이터가 연동하여 장치에 구비된 팬의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 비접촉 피부온도 측정방법.
10. 온습도감지부가 온도 및 습도를 측정하는 단계와; 운영컴퓨터 또는 메인제어부가 측정된 온도 및 습도의 측정값을 수신하여 설정된 온도 및 습도값과 비교하고 설정된 온도 및 습도의 값과 측정된 온도 및 습도의 값의 비교값에 기초하여 장치 내부의 팬의 구동을 제어하는 단계와; 화상카메라가 비디오 프레임 영역 내에 위치하는 안면을 탐지하여 안면 데이터를 획득하는 단계와; 메인제어부가 화상카메라에서 획득한 안면 데이터가 1 경우 피측정인으로 선정하고 또는 안면 데이터가 1 이상인지를 판단하여 1 이상인 경우 설정된 조건에 맞는 하나의 안면 데이터를 피측정인으로 선정하는 단계와; 디스플레이부에 표시된 사각 프레임 내에 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 위치하는지를 확인하는 단계와; 선정된 안면 데이터가 설정된 범위에 미달할 경우 상하구동모터 및 좌우구동모터를 구동시켜 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하는 단계와; 상기 화상카메라가 피측정인의 안면을 추적하여 안면 데이터가 사각 프레임의 설정된 범위 내에 위치하게 되면 상기 상하구동모터 및 좌우구동모터의 구동을 정지시키고 거리측정부가 상기 피측정인의 거리를 측정하는 단계와; 거리측정부에서 측정한 피측정인의 거리가 설정된 거리에서 벗어나 있는 경우 설정된 거리 내에 위치할 때까지 거리 조정 안내 메시지를 출력시키는 단계와; 상기 피측정인이 설정된 거리에 위치한 경우 해당 위치에 설정된 시간 만큼 정지하면 열화상카메라가 피측정인의 안면을 스캔하여 피부온도를 측정하는 단계와; 피측정인의 측정된 안면 피부온도를 디스플레이부에 표시시키는 단계를 포함하는 비접촉 피부온도 측정방법.

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