KR20240048255A - Cctv를 통한 객체의 이동속도 측정 방법 및 서버 - Google Patents

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KR20240048255A
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Abstract

CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법은, CCTV 카메라에 의해 촬영된 영상 내 속도측정대상에 대하여 수집시간을 다르게 하여 복수의 메타데이터를 수집하는 수집 단계, 수집한 복수의 메타데이터의 화면상의 좌표를 이용하여, 복수의 메타데이터 각각이 화면의 중심이 되는 팬(Pan) 값, 및 틸트(Tilt) 값을 결정하는 결정 단계, 결정된 복수의 메타데이터 각각의 팬 값, 및 틸트 값과, CCTV 카메라의 설치 높이를 이용하여, CCTV 카메라를 중심으로 하는 지면 좌표계의 각 메타데이터의 위치를 산출하는 제1 산출 단계, 산출된 각 메타데이터의 위치에 의해 지면 좌표계에서의 이동 거리를 산출하는 제2 산출 단계, 결정된 이동 거리를 통해 상기 속도측정대상의 속도를 산출하는 제3 산출 단계;를 포함한다.

Description

CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법 및 서버 {METHOD AND SERVER FOR MEASURING MOVING SPEED OF OBJECT THROUGH CCTV}
본 발명은 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법 및 서버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, CCTV를 통해 촬영된 영상을 이용하여 메타데이터 내의 객체에 대한 이동속도 측정이 가능한 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법 및 서버에 관한 것이다.
CCTV(Closed-Circuit Television) 감시 시스템은 범죄 수사 분야나 보안 분야, 교통사고 처리 분야, 및 자동물체추적 시스템 분야 등에서 영상 정보를 통해 감시 구역의 이상 유무를 판단하는 영상정보기술로, 초기에는 공공장소나 위험 장소에 설치되어 범죄를 예방하는 목적으로 사용되어 왔으나, 최근에는 보안 관리가 필요한 회사나 가정 등 다양한 장소에 설치되어 사용되고 있다.
CCTV의 설치는 나날이 증가하고 있지만, 그에 비하여 관제 인력은 매우 부족하여, 관제 인력 1인당 수십대의 CCTV를 모니터링하고 실정이다. 그러므로, 범죄를 즉각적으로 발견하는 것은 실질적으로 불가능하고, 범죄 수사, 범인 탐지, 및 미아 탐색 등의 목적으로 기저장된 영상을 살펴보는 경우도 적은 인력으로 많은 영상을 살펴보아야 하기 때문에 업무 처리 효율이 좋지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 관제 인력을 확충하여야 하지만, 예산 부족과 같은 현실적인 한계가 있다. 그러므로, 최소한의 관제 인력을 통해 CCTV를 관리하기 위하여, CCTV 촬영 영상을 자동으로 분석하여 필요한 정보를 추출하기 위한 알고리즘들이 개발되고 있다.
하지만, 현재까지 개발되어 있는 알고리즘들은 연산량이 많아 고사양의 장비를 요구하는 경우가 대부분이고, 실질적으로 필요한 정보를 추출해 내기에는 부족한 상황이므로, 필요 정보를 손쉽게 추출해 내기 위한 효율적인 알고리즘의 개발이 요구된다.
국내등록특허 제10-1884611호 (2018. 07. 27. 공개)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, CCTV를 통해 촬영된 영상으로부터 시간 차이를 둔 복수의 메타데이터를 수집하고, 이 메타데이터를 이용하여 객체에 대한 이동속도를 산출하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법 및 서버를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법은, CCTV 카메라에 의해 촬영된 영상 내 속도측정대상에 대하여 수집시간을 다르게 하여 복수의 메타데이터를 수집하는 수집 단계, 수집한 복수의 메타데이터의 화면상의 좌표를 이용하여, 복수의 메타데이터 각각이 화면의 중심이 되는 팬(Pan) 값, 및 틸트(Tilt) 값을 결정하는 결정 단계, 결정된 복수의 메타데이터 각각의 팬 값, 및 틸트 값과, CCTV 카메라의 설치 높이를 이용하여, CCTV 카메라를 중심으로 하는 지면 좌표계의 각 메타데이터의 위치를 산출하는 제1 산출 단계, 산출된 각 메타데이터의 위치에 의해 지면 좌표계에서의 이동 거리를 산출하는 제2 산출 단계, 결정된 이동 거리를 통해 상기 속도측정대상의 속도를 산출하는 제3 산출 단계;를 포함한다.
바람직하게, CCTV 카메라는, PTZ 제어가 가능한 카메라, 및 PTZ 제어가 불가능한 카메라 중 어느 하나이고, 결정 단계는, CCTV 카메라의 종류에 따라 팬 값 및 상기 틸트 값의 결정방식을 결정하는 단계. 및 결정된 결정방식에 따라 팬 값 및 틸트 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, CCTV 카메라가 상기 PTZ 제어가 불가능한 카메라인 경우, 팬 값은 0으로 고정하고, 틸트 값은 하기의 수식에 의해 산출할 수 있다:
Figure pat00001
여기서, dTilt는 현재 틸트 값이고, insHeight는 카메라의 설치 높이이다.
또한 바람직하게, 제1 산출 단계는, 메타데이터와 상기 카메라의 지면거리를 산출하는 제4 산출 단계, 및 산출 결과를 이용하여, 속도측정대상의 좌표를 산출하는 제5 산출 단계를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 제4 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 지면거리를 산출할 수 있다:
Figure pat00002
여기서, gdistance는 메타데이터와 카메라의 지면거리이고, insHeight는 카메라의 설치 높이이며, dTilt는 현재 틸트 값이다.
또한 바람직하게, 제5 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 속도측정대상의 좌표(x, y)를 산출할 수 있다:
Figure pat00003
Figure pat00004
여기서, mPanAngle은 메타데이터의 팬 값이다.
또한 바람직하게, 제2 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 복수의 메타데이터 간의 이동 거리를 산출할 수 있다:
Figure pat00005
여기서, PtoPDistance는 복수의 메타데이터 간의 이동거리이고, p1x는 제1 메타데이터의 지면좌표 x, ply는 제1 메타데이터의 지면좌표 y, p2x는 제2 메타데이터의 지면좌표 x, p2y는 제2 메타데이터의 지면좌표 y이다.
또한 바람직하게, 제3 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 속도측정대상의 속도를 산출할 수 있다:
Figure pat00006
여기서, speed는 속도측정대상의 속도이고, time은 복수의 메타데이터의 수집 시간의 차이이다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버는, CCTV 카메라에 의해 촬영된 영상 내 속도측정대상에 대하여 수집시간을 다르게 하여 복수의 메타데이터를 수집하는 메타데이터 수집부, 수집한 복수의 메타데이터의 화면상의 좌표를 이용하여, 복수의 메타데이터 각각이 화면의 중심이 되는 팬(Pan) 값, 및 틸트(Tilt) 값을 결정하는 PT 결정부, 결정된 복수의 메타데이터 각각의 팬 값, 및 틸트 값과, CCTV 카메라의 설치 높이를 이용하여, CCTV메라를 중심으로 하는 지면 좌표계의 각 메타데이터의 위치를 산출하고, 산출된 각 메타데이터의 위치에 의해 지면 좌표계에서의 이동 거리를 산출하며, 결정된 이동 거리를 통해 속도측정대상의 속도를 산출하는 산출부를 포함한다.
바람직하게, CCTV 카메라는, PTZ 제어가 가능한 카메라, 및 PTZ 제어가 불가능한 카메라 중 어느 하나이고, PT 결정부는, CCTV 카메라가 PTZ 제어가 가능한 카메라인 경우, 기설정된 방식에 의해 상기 팬 값 및 상기 틸트 값을 결정하는 제1 결정부, 및 CCTV 카메라가 상기 PTZ 제어가 불가능한 카메라인 경우, 기설정된 방식에 의해 팬 값 및 틸트 값을 결정하는 제2 결정부를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 제2 결정부는, 팬 값은 0으로 고정하고, 틸트 값은 하기의 수식에 의해 산출할 수 있다:
Figure pat00007
여기서, dTilt는 현재 틸트 값이고, insHeight는 상기 카메라의 설치 높이이다.
또한 바람직하게, 산출부는, 메타데이터와 CCTV 카메라의 지면거리를 산출하고, 산출 결과를 이용하여 속도측정대상의 좌표를 산출할 수 있다.
또한 바람직하게, 산출부는, 하기의 수식에 의해 지면거리를 산출할 수 있다:
Figure pat00008
여기서, gdistance는 메타데이터와 카메라의 지면거리이고, insHeight는 카메라의 설치 높이이며, dTilt는 현재 틸트 값이다.
또한 바람직하게, 산출부는, 하기의 수식에 의해 속도측정대상의 좌표(x, y)를 산출할 수 있다:
Figure pat00009
Figure pat00010
여기서, mPanAngle은 메타데이터의 팬 값이다.
또한 바람직하게, 산출부는, 하기의 수식에 의해 복수의 메타데이터 간의 이동 거리를 산출할 수 있다:
Figure pat00011
여기서, PtoPDistance는 복수의 메타데이터 간의 이동거리이고, p1x는 제1 메타데이터의 지면좌표 x, ply는 제1 메타데이터의 지면좌표 y, p2x는 제2 메타데이터의 지면좌표 x, p2y는 제2 메타데이터의 지면좌표 y이다.
또한 바람직하게, 산출부는, 하기의 수식에 의해 속도측정대상의 속도를 산출할 수 있다:
Figure pat00012
여기서, speed는 속도측정대상의 속도이고, time은 복수의 메타데이터의 수집 시간의 차이이다.
본 발명에 따르면, CCTV 카메라를 통해 촬영되는 영상으로부터 시간 차이가 나는 복수의 메타데이터를 수집하여, 메타데이터 내의 객체에 대한 이동속도를 산출할 수 있는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법 및 서버를 제공하는 효과가 있다.
또한, CCTV 카메라의 종류에 무관하게, 영상 속 객체에 대한 이동속도의 산출이 가능하므로, 기존에 설치된 카메라를 교체할 필요없이 적용이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 시스템의 네트워크 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동속도 측정 서버의 블럭도,
도 3은 속도측정대상의 좌표를 나타낸 도면,
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시한 제1 결정부의 동작을 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
또한, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 시스템은 CCTV 카메라(100), 및 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버(이하, '이동속도 측정 서버'라 한다)(200)로 이루어진다. 본 실시예에서는 이동속도 측정 서버(200)와 통신 가능한 하나의 CCTV 카메라(100)를 도시하였지만, 이는 단순히 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이동속도 측정 서버(200)는 다수의 CCTV 카메라(100)와 통신 가능하다.
CCTV 카메라(100)가 설치된다. CCTV 카메라(100)는 도로 위, 건물 내외부 등 다양한 목적에 의해 보안이 요구되는 장소에 어디든지 설치될 수 있다. CCTV 카메라(100)에는 두 종류가 있을 수 있다. 하나는 PTZ(Pan-Tilt-Zoom)값의 제어가 가능한 회전형 카메라이고, 다른 하나는 PTZ의 제어가 불가능한 고정형 카메라이다.
이동속도 측정 서버(200)는 CCTV 카메라(100)에 의해 촬영되는 영상 내에 포함되어 있는 객체들 중 속도측정대상에 대하여 복수의 메타데이터를 수집한다. 여기서, 복수의 메타데이터는 2개의 메타데이터일 수 있다.
이후, 이동속도 측정 서버(200)에서는 메타데이터를 이용하여, CCTV 카메라(100)에 대한 팬 값, 틸트 값을 결정하고, 지면 좌표계의 메타데이터의 위치를 산출하며, 속도측정대상의 이동거리 및 속도를 산출한다. 이러한 동작을 수행하는 이동속도 측정 서버(200)에 관하여는 후술하는 도 2에서 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동속도 측정 서버의 블럭도이고, 도 3은 속도측정대상의 좌표를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동속도 측정 서버(200)는, 메타데이터 수집부(210), PT 결정부(220), 산출부(230), 저장부(240), 및 제어부(250)를 포함한다.
메타데이터 수집부(210)는 CCTV 카메라(100)에 의해 촬영된 영상 내 속도측정대상에 대하여 수집시간을 다르게 하여 복수의 메타데이터를 수집한다.
PT 결정부(220)는 메타데이터 수집부(210)에서 수집한 복수의 메타데이터의 화면상의 좌표를 이용하여, 복수의 메타데이터 각각이 화면의 중심이 되는 팬(Pan) 값, 및 틸트(Tilt) 값을 결정한다. PT 결정부(220)는 제1 결정부(222) 및 제2 결정부(224)를 포함한다.
제1 결정부(222)는 CCTV 카메라(100)가 PTZ 제어가 가능한 카메라인 경우에 동작하는 것으로, 2개의 메타데이터 각각이 화면의 중심이 되는 팬 값 및 틸트 값을 결정하게 된다. 제1 결정부(222)의 동작에 대하여는 후술하는 도 4a 내지 도 4d에서 설명한다.
제2 결정부(224)는 CCTV 카메라(100)가 PTZ 제어가 불가능한 카메라인 경우에 동작하는 것으로, 2개의 메타데이터 각각이 화면의 중심이 되는 팬 값 및 틸트 값을 결정하게 된다.
제2 결정부(224)는 고정형 카메라의 경우의 팬 값 및 틸트 값을 결정하는 것이므로, 팬 값은 0으로 고정하고 수학식 1에 의해 틸트 값을 산출한다.
Figure pat00013
여기서, dTilt는 현재 틸트 값이고, insHeight는 CCTV 카메라(100)의 설치 높이이다.
산출부(230)는 복수의 메타데이터 각각의 팬 값, 및 틸트 값과, CCTV 카메라(100)의 설치 높이를 이용하여, CCTV 카메라(100)를 중심으로 하는 지면 좌표계의 각 메타데이터의 위치를 산출한다.
먼저, 산출부(230)는 수학식 2에 의해 메타데이터와 CCTV 카메라의 지면거리를 산출한다.
Figure pat00014
여기서, gdistance는 상기 메타데이터와 CCTV 카메라(100)의 지면거리이고, insHeight는 CCTV 카메라(100)의 설치 높이이며, dTilt는 현재 틸트 값이다.
이후, 산출부(230)는 수학식 3에 의해 속도측정대상의 x, y 좌표를 산출한다. 속도측정대상의 x, y 좌표를 도 3에 도시하였다. 도 3을 참조하여 속도측정대상의 x, y를 살펴본다.
Figure pat00015
Figure pat00016
여기서, mPanAngle은 메타데이터의 팬 값이다.
또한, 산출부(230)는 각 메타데이터의 위치에 의해 속도측정대상에 대한 지면 좌표계에서의 이동 거리를 산출하고, 이동 거리를 통해 속도측정대상의 속도를 산출한다.
복수의 메타데이터 간의 이동거리는 수학식 4에 의해 산출한다.
Figure pat00017
여기서, PtoPDistance는 복수의 메타데이터 간의 이동거리이고, p1x는 제1 메타데이터의 지면좌표 x, ply는 제1 메타데이터의 지면좌표 y, p2x는 제2 메타데이터의 지면좌표 x, p2y는 제2 메타데이터의 지면좌표 y이다.
속도측정대상의 속도는 수학식 5에 의해 산출한다.
Figure pat00018
여기서, speed는 속도측정대상의 속도이고, time은 복수의 메타데이터의 수집 시간의 차이이다.
저장부(240)는 본 이동속도 측정 서버(200)의 동작에 필요한 모든 정보를 저장한다. 예를 들면, 저장부(240)는 이동속도 측정 서버(200)와 통신 가능하게 연결된 복수의 CCTV 카메라(100)에 대한 정보를 저장할 수 있으며, 산출부(230)의 동작에 필요한 수학식들을 저장할 수 있다.
제어부(250)는 본 이동속도 측정 서버(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 제어부(250)는 메타데이터 수집부(210), PT 결정부(220), 산출부(230), 저장부(240)들 간의 신호 입출력을 제어한다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시한 제1 결정부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하여, 제1 결정부(222)는 CCTV 카메라(100)가 PTZ 제어가 가능한 회전형 카메라일 경우에만 동작한다. 회전형 카메라의 경우, 카메라를 정밀하게 제어할 필요가 있는데, 이를 위해, 제어부(250)는 다음의 동작을 수행할 수 있다. 첫번째로, 가상광학센서(VCCD)를 정의한다. 두번째로, 가상광학센서와 렌즈간의 거리를 산출한다. 세번째로, 렌즈의 횡시야각을 산출한다. 네번째로, 렌즈와 모니터 화면 간의 가상의 거리를 산출한다. 다섯번째로, 모니터 화면으로부터 입력되는 좌표값을 CCD 화면의 좌표값으로 변환한다. 여섯번째로, 좌표값과 모니터 화면 중심부의 차이값을 산출한다. 마지막으로, 이전에 산출된 값들을 반영하여, 최종의 팬값과 틸트값을 결정한다. 여기서, CCD는 카메라 촬상소자(Charged Coupled Device)를 의미하고, VCCD(Virtual Charged Coupled Device)는 프로그램 상에서 실물 CCD를 대신하여 사용되는 가상의 CCD를 의미한다.
시중에 나와있는 CCTV 카메라(100)의 규격서에는 CCD의 크기가 명시되어 있다. 하지만, 규격서에 나와있는 CCD의 크기를 프로그램 상에서 그대로 사용하기에는 무리가 있어, 본 실시예에서는 VCCD의 개념을 사용한다. CCD와 VCCD는 프로그램 구현상의 문제로 약간의 차이가 있을 수 있으며, 통상 VCCD가 CCD보다 작은 크기로 구현될 수 있다.
본 실시예에서는, CCTV 카메라(100)의 PTZ를 정밀하게 제어하기 위한 방안으로, VCCD 정의, VCCD와 렌즈간의 거리 산출, 렌즈의 횡시야각 산출, 렌즈와 모니터 화면 간의 가상의 거리 산출, 좌표값 변환, 좌표값과 모니터 화면 중심부의 차이값 산출, 최종 팬값 및 틸트값 결정의 절차를 수행한다.
VCCD의 거리를 CW라 했을 때, CW를 알아내기 위해 렌즈의 줌 값이 1일 때의 횡 시야각 값(VA)와 VCCD와 렌즈의 초기 거리(FL)을 이용한다. 여기서, VA 및 FL은 CCTV 카메라(100)의 카메라 기술 사양에 기재되어 있는 정보를 활용한다. CW는 수학식 6에 의해 산출한다.
VCCD와 렌즈간의 거리가 FL(VCCD와 렌즈간의 초기 거리)에서 FL'(VCCD와 렌즈간의 현재 초점거리)로 변경되었을 때, 현재 렌즈의 줌(Zoom)값(Z)의 상태에서 FL'가 얼마인지를 산출하도록 한다. FL'는 수학식 7에 의해 산출한다.
초기의 횡시약각을 VA라 하고, 변경된 횡시야각을 VA'라 한다. 그러므로, VA'는 현재의 줌값의 상태에서의 횡시야각을 의미한다. 줌값이 변화하면, VCCD와 렌즈 간의 거리와 함께 횡시야각도 달라지게 된다. 변경된 횡시야각인 VA'는 수학식 8에 의해 산출한다.
현재 렌즈의 줌값에 의해 FL은 FL'로 변경되고, VA는 VA'로 변경된 상태에서, 렌즈와 모니터 화면 간의 거리를 가상의 거리라고 정의하고, 이 가상의 거리를 산출하여야 함을 나타낸다. 이 가상의 거리를 IF라 하고, 수학식 9에 의해 산출한다.
수학식 9에서, WF는 최적화된 모니터 화면의 가로 길이(크기), 즉, 카메라 센서가 보내오는 실제 영상의 가로 크기를 의미한다. 그러므로, WF는 별도로 산출되는 것이 아나라, 카메라 센서로부터 획득되는 수치를 이용한다.
도 4b를 참조하여, 사용자가 모니터에 표출되는 CCTV 카메라(100)에 의해 촬영되는 영상에서 특정 지점을 선택했을 때, 선택된 특정 지점이 화면의 중앙에 위치하도록 화면의 영상이 움직여야 한다. 이를 위해서는, 우선적으로 사용자가 선택한 특정 지점의 좌표를 알아야 한다.
또한, CCD에 최적화된 화면의 크기는 이미 정해져 있는 상태이나, 사용자가 육안으로 보고 있는 화면의 크기는 일정하지 않게 되므로, 사용자가 선택한 지점의 좌표를 CCD에 최적화된 화면의 크기에 맞추는 작업을 필요로 한다.
(a)는 사용자에게 보여지는 화면으로, 십자가 표시가 있는 지점이 화면의 중앙이고, 원으로 표시된 지점이 사용자가 선택한 특정 지점에 해당한다. 사용자가 선택한 특정 지점의 좌표를 (X, Y)라 한다.
(b)는 실제 CCD 화면으로, 십자가 표시가 있는 지점이 화면의 중앙이고, 원으로 표시된 지점이 (a)에서 사용자가 선택한 특정 지점에 대응하는 지점이다. 이 지점의 좌표를 (X', Y')라 한다.
X'값와 Y'값은 X값 및 Y값에 의해 산출할 수 있다. X'와 Y'는 수학식 10에 의해 산출한다.
여기서, WF는 CCD 화면의 가로크기, WF'는 사용자 표출 화면 즉, 모니터 화면의 가로크기, HF는 CCD 화면의 세로크기, HF'는 사용자 표출 화면 즉, 모니터 화면의 세로크기이다. 즉, WF와 HF는 (b)에 도시한 화면의 가로 및 세로 크기이고, WF'와 HF'는 (a)에 도시한 화면의 가로 및 세로 크기에 해당한다.
즉, 본 실시예는 (a) 화면으로부터 획득된 좌표를 (b) 화면의 좌표로 변환하는 작업이 필요함을 의미한다. 이를 수학식 10을 통해 두 화면의 좌표값의 변환이 가능하다.
X' 및 Y'를 산출한 후, (b)의 실제 CCD 화면에서의 사용자가 선택한 지점의 좌표값을 화면의 중앙과의 차이값으로 변환한다. CCD 화면의 중앙에서 틸트값과 팬값을 변환하여 사용자가 선택한 지점에 도달하도록 하여야 하므로, CCD 화면에서의 사용자가 선택한 지점의 좌표값과 화면의 중앙과의 차이값을 필요로 한다.
좌표의 중앙과의 차이값을 X"이라 하고, Y 좌표의 중앙과의 차이값을 Y"이라 하고, X" 및 Y"은 수학식 11에 의해 산출한다.
(c)에 도시한 바와 같이, 원으로 표시된 좌표가 (X', Y')에 해당하며, 이 좌표는 (1280, 810)이 된다. 또한, 중앙과의 X 방향으로의 차이값 X"이 320, Y 방향으로의 차이값 Y"이 270이 된다.
도 4c의 (a)를 참조하여, 틸트값이 이동한 후의 팬값을 구하기 위해 렌즈의 중심으로부터 Y"만큼 이동한 지점까지의 직선의 길이를 알아야 한다. 도시한 바와 같이, 렌즈의 중심으로부터 모니터 화면의 중심점을 일직선으로 연결하여 기준선이라 하고, 렌즈의 중심과 중심점에서 Y"만큼 이동한 제1 지점(P1)을 연결하여 제1 라인이라 한다. 여기서, 기준선은 렌즈와 모니터 화면간의 가상의 거리인 IF에 해당하고, 기준선과 제1 라인이 이루는 각도를 CT라 한다. CT는 수학식 12에 의해 산출한다.
수학식 12에서, NT는 현재의 틸트값을 의미하는 것으로, 카메라로부터 획득되는 값이다.
도 4c의 (b)를 참조하여, 틸트값이 이동한 후의 팬값을 구하기 위해, 화면의 중심에서 Y"만큼 이동한 지점까지의 직선의 길이 즉, 제1 라인의 길이를 구해야 한다. 제1 라인의 길이를 DY라 하고, 수학식 13에 의해 산출한다.
도 4c의 (c)를 참조하여, 틸트값이 이동한 후의 팬값을 구하기 위해, 화면의 중심에서 Y"만큼 이동한 지점에서 X축으로 X"만큼 이동한 지점까지의 각도를 구해야 한다.
제1 지점(P1)에서 X"만큼 이동한 지점을 제2 지점(P2)이라고 하고, 렌즈의 중심과 제2 지점(P2)을 연결하여 제2 라인이라 한다. 이때, 제1 라인과 제2 라인이 이루는 각도를 구해야 하는데, 이를 P'이라 한다. P'는 수학식 14에 의해 산출한다.
이러한 계산 결과에 이용하여, 수학식 15에 의해 최종 팬값을 산출한다. 최종 팬값을 P라 한다.
Figure pat00029
수학식 15에서, NP는 현재 팬값으로, 카메라 센서로부터 획득되는 값을 이용한다.
도 4a 및 4b를 참조하여, 렌즈의 중심(C)로부터 가상의 거리(IF)와 직각이 되도록 연결된 제3 라인, 렌즈의 중심(C)와 틸트값이 변경μ었을 때 렌즈의 중심(C)이 바라보는 지점인 제3 지점(P3)를 연결하여 제4 라인으로 정의한다. 제3 라인과 제4 라인을 두 변으로 하는 삼각형 형상의 면을 형성하는데, 이를 빗금으로 표시하였다. 또한, 가상의 거리(IF)의 양단 중 렌즈의 중심(C)와 접하지 않은 일단과, 제3 지점(P3)을 연결하여 제5 라인으로 정의한다.
틸트값을 구하는 것이 목적이므로, 틸트값을 알아내기 위해 첫번째로, 제3 라인의 길이를 알아야 하고, 두번째로, 제5 라인의 길이를 알아야 한다. 제3 라인 및 제5 라인의 길이를 알게 되면, 최종 틸트값을 산출할 수 있다.
수학식 16에 의해 제3 라인의 길이를 산출한다. 여기에서는 제3 라인의 길이를 VF라 한다.
수학식 17에 의해 제5 라인의 길이를 산출한다. 여기에서는 제5 라인의 길이를 PF라 한다.
수학식 6 내지 수학식 17를 통해 얻어진 각각의 결과들을 이용하여, 최종 틸트값을 산출한다. 최종 틸트값은 카메라를 정밀 제어하기 위해 최종적으로 목적하는 틸트값이며, T라 한다. 최종 틸트값 T는 수학식 18에 의해 산출한다.
종합적으로, 제1 결정부(222)에서는 수학식 6 내지 수학식 18에 의해, 최종 팬값 및 최종 틸트값을 산출한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
메타데이터 수집부(210)에서는 CCTV 카메라(100)에 의해 촬영된 영상 내 속도측정대상에 대하여 수집시간을 서로 상이하게 하여 2개의 메타데이터를 수집한다(S300).
PT 결정부(220)는 메타데이터 수집부(210)에 의해 수집된 메타데이터의 화면상의 좌표를 이용하여, 메타데이터 각각이 화면의 중심이 되는 팬 값, 및 틸트 값을 결정한다(S310). 이때, CCTV 카메라(100)가 PTZ 제어가 가능한 카메라인 경우에는 제1 결정부(222)가 동작하고, PTZ 제어가 불가능한 카메라인 경우에는 제2 결정부(224)가 동작하게 된다.
산출부(230)는 메타데이터의 각각의 팬 값과 틸트 값, 그리고 CCTV 카메라(100)의 설치 높이를 이용하여 CCTV 카메라를 중심으로 하는 지면 좌표계의 메타데이터의 위치를 산출한다(S320).
또한, 산출부(230)는 메타데이터의 위치에 의해 지면 좌표계에서의 이동 거리를 산출하고(S330), 이동 거리를 통해 속도측정대상의 속도를 산출한다(S340).
산출부(230)에서 메타데이터의 위치, 속도측정대상의 이동거리 및 속도 등을 산출하는 동작은 앞에서 언급한 수학식에 의해 산출될 수 있다.
CCTV 카메라(100)를 통해 촬영되는 영상으로부터 시간 차이가 나는 메타데이터를 수집하여, 메타데이터 내의 객체 중 속도측정대상의 이동 속도를 산출할 수 있다. 또한, 고정형 카메라 및 회전형 카메라에 무관하게 적용이 가능하여, CCTV 카메라의 종류에 구애받지 않은 장점이 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : CCTV 카메라 200 : 이동속도 측정 서버
210 : 메타데이터 수집부 220 : PT 결정부
230 : 산출부 240 : 저장부
250 : 제어부

Claims (16)

  1. CCTV 카메라에 의해 촬영된 영상 내 속도측정대상에 대하여 수집시간을 다르게 하여 복수의 메타데이터를 수집하는 수집 단계;
    상기 수집한 복수의 메타데이터의 화면상의 좌표를 이용하여, 상기 복수의 메타데이터 각각이 상기 화면의 중심이 되는 팬(Pan) 값, 및 틸트(Tilt) 값을 결정하는 결정 단계;
    상기 결정된 복수의 메타데이터 각각의 팬 값, 및 틸트 값과, 상기 CCTV 카메라의 설치 높이를 이용하여, 상기 CCTV 카메라를 중심으로 하는 지면 좌표계의 각 메타데이터의 위치를 산출하는 제1 산출 단계;
    상기 산출된 각 메타데이터의 위치에 의해 상기 지면 좌표계에서의 이동 거리를 산출하는 제2 산출 단계; 및
    상기 결정된 이동 거리를 통해 상기 속도측정대상의 속도를 산출하는 제3 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 CCTV 카메라는, PTZ 제어가 가능한 카메라, 및 PTZ 제어가 불가능한 카메라 중 어느 하나이고,
    상기 결정 단계는,
    상기 CCTV 카메라의 종류에 따라 상기 팬 값 및 상기 틸트 값의 결정방식을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 결정방식에 따라 상기 팬 값 및 상기 틸트 값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 CCTV 카메라가 상기 PTZ 제어가 불가능한 카메라인 경우, 상기 팬 값은 0으로 고정하고, 상기 틸트 값은 하기의 수식에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법:
    Figure pat00033

    여기서, dTilt는 현재 틸트 값이고, insHeight는 상기 카메라의 설치 높이이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 산출 단계는,
    상기 메타데이터와 상기 카메라의 지면거리를 산출하는 제4 산출 단계; 및
    상기 산출 결과를 이용하여, 상기 속도측정대상의 좌표를 산출하는 제5 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제4 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 상기 지면거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법:
    Figure pat00034

    여기서, gdistance는 상기 메타데이터와 상기 카메라의 지면거리이고, insHeight는 상기 카메라의 설치 높이이며, dTilt는 현재 틸트 값이다.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제5 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 상기 속도측정대상의 좌표(x, y)를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법:
    Figure pat00035

    Figure pat00036

    여기서, mPanAngle은 상기 메타데이터의 팬 값이다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 상기 복수의 메타데이터 간의 이동 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법:
    Figure pat00037

    여기서, PtoPDistance는 복수의 메타데이터 간의 이동거리이고, p1x는 제1 메타데이터의 지면좌표 x, ply는 상기 제1 메타데이터의 지면좌표 y, p2x는 제2 메타데이터의 지면좌표 x, p2y는 상기 제2 메타데이터의 지면좌표 y이다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3 산출 단계는, 하기의 수식에 의해 상기 속도측정대상의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 방법:
    Figure pat00038

    여기서, speed는 상기 속도측정대상의 속도이고, time은 상기 복수의 메타데이터의 수집 시간의 차이이다.
  9. CCTV 카메라에 의해 촬영된 영상 내 속도측정대상에 대하여 수집시간을 다르게 하여 복수의 메타데이터를 수집하는 메타데이터 수집부;
    상기 수집한 복수의 메타데이터의 화면상의 좌표를 이용하여, 상기 복수의 메타데이터 각각이 상기 화면의 중심이 되는 팬(Pan) 값, 및 틸트(Tilt) 값을 결정하는 PT 결정부;
    상기 결정된 복수의 메타데이터 각각의 팬 값, 및 틸트 값과, 상기 CCTV 카메라의 설치 높이를 이용하여, 상기 CCTV 카메라를 중심으로 하는 지면 좌표계의 각 메타데이터의 위치를 산출하고, 상기 산출된 각 메타데이터의 위치에 의해 상기 지면 좌표계에서의 이동 거리를 산출하며, 상기 결정된 이동 거리를 통해 상기 속도측정대상의 속도를 산출하는 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 CCTV 카메라는, PTZ 제어가 가능한 카메라, 및 PTZ 제어가 불가능한 카메라 중 어느 하나이고,
    상기 PT 결정부는,
    상기 CCTV 카메라가 상기 PTZ 제어가 가능한 카메라인 경우, 기설정된 방식에 의해 상기 팬 값 및 상기 틸트 값을 결정하는 제1 결정부; 및
    상기 CCTV 카메라가 상기 PTZ 제어가 불가능한 카메라인 경우, 기설정된 방식에 의해 상기 팬 값 및 상기 틸트 값을 결정하는 제2 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 결정부는, 상기 팬 값은 0으로 고정하고, 상기 틸트 값은 하기의 수식에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버:
    Figure pat00039

    여기서, dTilt는 현재 틸트 값이고, insHeight는 상기 카메라의 설치 높이이다.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 메타데이터와 상기 CCTV 카메라의 지면거리를 산출하고, 상기 산출 결과를 이용하여 상기 속도측정대상의 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 산출부는, 하기의 수식에 의해 상기 지면거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버:
    Figure pat00040

    여기서, gdistance는 상기 메타데이터와 상기 카메라의 지면거리이고, insHeight는 상기 카메라의 설치 높이이며, dTilt는 현재 틸트 값이다.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 산출부는, 하기의 수식에 의해 상기 속도측정대상의 좌표(x, y)를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버:
    Figure pat00041

    Figure pat00042

    여기서, mPanAngle은 상기 메타데이터의 팬 값이다.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 산출부는, 하기의 수식에 의해 상기 복수의 메타데이터 간의 이동 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버:
    Figure pat00043

    여기서, PtoPDistance는 복수의 메타데이터 간의 이동거리이고, p1x는 제1 메타데이터의 지면좌표 x, ply는 상기 제1 메타데이터의 지면좌표 y, p2x는 제2 메타데이터의 지면좌표 x, p2y는 상기 제2 메타데이터의 지면좌표 y이다.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 산출부는, 하기의 수식에 의해 상기 속도측정대상의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 CCTV를 통한 객체의 이동속도 측정 서버:
    Figure pat00044

    여기서, speed는 상기 속도측정대상의 속도이고, time은 상기 복수의 메타데이터의 수집 시간의 차이이다.
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