WO2013015461A1 - 음원 방향 탐지 장치 및 이를 포함하는 감시 카메라 - Google Patents

음원 방향 탐지 장치 및 이를 포함하는 감시 카메라 Download PDF

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WO2013015461A1
WO2013015461A1 PCT/KR2011/005451 KR2011005451W WO2013015461A1 WO 2013015461 A1 WO2013015461 A1 WO 2013015461A1 KR 2011005451 W KR2011005451 W KR 2011005451W WO 2013015461 A1 WO2013015461 A1 WO 2013015461A1
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WO
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sound source
microphone
sound
microphone modules
modules
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/005451
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English (en)
French (fr)
Inventor
이병기
이흥규
전혜정
윤환식
김락용
조성문
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/808—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/8083—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems determining direction of source
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19695—Arrangements wherein non-video detectors start video recording or forwarding but do not generate an alarm themselves
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/16—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid
    • G08B13/1654—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems
    • G08B13/1672—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems using sonic detecting means, e.g. a microphone operating in the audio frequency range

Definitions

  • the present invention relates to a sound source direction detection device capable of estimating the direction and / or position of the sound source in a three-dimensional space and a surveillance camera comprising the same.
  • a device such as a directional microphone may be used to estimate the direction.
  • a device such as a directional microphone may be used to estimate the direction.
  • one directional microphone can only determine the direction, and it is difficult to determine the exact position (ie, the distance away).
  • a method using a plurality of microphones may be used to determine the direction and / or location of the sound source.
  • TDOA time difference of arrival
  • SRP steered response power
  • ML probability likelihood
  • 1 is a diagram schematically illustrating sound generation and arrival delay time in a two-dimensional space.
  • the direction of a sound source can be found by calculating an angle ⁇ between two microphones mic1 and mic2 and a sound source.
  • the difference ⁇ S between the sound wave traveling distance from the sound source to the first microphone mic1 and the sound wave traveling distance from the sound source to the second microphone mic2 may be expressed as follows. .
  • Equation 1 when the arrival delay time ⁇ is known from Equation 1, the direction of the sound source can be estimated.
  • ⁇ can be analyzed by analyzing each of the signals input to the two microphones mic1 and mic2.
  • FIG. 1 If the basic principle described in FIG. 1 is applied in space to increase the number of microphones included in the microphone array, it can be applied to three-dimensional space. When sufficient number of microphones is secured, the sound source is not only the direction of the sound source in the three-dimensional space. It is possible to estimate up to the position (that is, the distance to the sound source).
  • a method of estimating a direction and / or a position of a sound source using a beamformer application technology (SRP) will be described below with reference to FIG. 2.
  • SRP beamformer application technology
  • FIG. 2 is a view for explaining a beam former application technology.
  • the beamformer application technique employs a steered beam former, as shown in FIG. 2, where each signal from multiple microphones is added when sound is generated at any point. How to find out if a sound has occurred in the In particular, when adding each signal input through each microphone, various manipulations can be applied, which can be classified into a delay-and-sum beam forming method and a weight-and-sum beam forming method according to the operation method.
  • the delay-and-sum beam forming method is as follows. Assume that sound waves are generated from a sound source located at any one point in three-dimensional space. At this time, the distances from the sound source to the microphones mic1, mic2, mic3, and micn are all different. If x n (t) is called the signal output from the n-th microphone, and the sum of the output signals of the microphones mic1, mic2, mic3, and micn is z (t), the following equation is established.
  • a weight-and-sum beam forming method is a method of considering a weight value for each microphone.
  • z and w are functions of ⁇ .
  • Equation 3 is converted into a frequency domain, the energy S ( ⁇ ) of the received speech signal is solved in the region of ⁇ , and ⁇ M is obtained as the direction having the maximum energy in all the frequency domains. Inside, the final equation is obtained.
  • the direction of the sound source can be determined.
  • the altitude angle is smaller in the measurement of the elevation angle with respect to the plane in which the microphone array is disposed than the error of the measurement of the azimuth angle with respect to the plane in which the microphone array is arranged. In the range (particularly, 0 ° to 30 °), there is a problem that the accuracy is poor.
  • FIG. 3 shows a relationship between an elevation angle analyzed through an acoustic signal input to a microphone array disposed on the same plane, and an arrival delay time between microphones.
  • a sound source direction detecting device capable of more accurately determining the direction of a sound source.
  • a surveillance camera including a sound source direction detecting device capable of more accurately determining the direction of a sound source.
  • an apparatus comprising: at least three microphone modules disposed on a plane; A structure disposed between the at least three microphone modules and protruding in a direction perpendicular to the plane; And a controller configured to analyze the direction of the sound source by analyzing sound waves obtained through the three microphone modules.
  • one of the at least three microphone modules may be arranged to be spaced apart from each other by the same distance from the other two adjacent microphone modules.
  • the structure may be disposed at the center of the at least three microphone modules.
  • At least a portion of the structure may be disposed between any two of the at least three microphone modules.
  • the controller may analyze the direction of the sound source according to a time difference of arrival between sound waves acquired by each of the at least three microphone modules.
  • the controller may analyze an elevation angle of the plane of the sound source according to a time difference of arrival between sound waves acquired by each of the at least three microphone modules.
  • the structure may be rotationally symmetric about an axis perpendicular to the plane.
  • the structure may be a hemisphere.
  • the apparatus may further include a camera module having a variable directing direction, wherein the controller is provided with a sound source direction detecting device (a surveillance camera) for controlling the camera module so that the directing direction of the camera module is directed toward the sound source.
  • a sound source direction detecting device a surveillance camera
  • the camera module may be disposed inside the structure, and may be disposed at the center of the at least three microphone modules.
  • the present invention it is possible to measure the direction and / or position of the sound source more precisely even with a low altitude angle with a small error range.
  • the present invention by detecting the occurrence of a specific event (for example, the generation of a specific pattern of sound), by changing the direction of the camera module (CM) toward the direction and / or location where the event occurred, the effect is to enable active and accurate monitoring of the surroundings.
  • a specific event for example, the generation of a specific pattern of sound
  • 1 is a diagram schematically illustrating sound generation and arrival delay time in a two-dimensional space.
  • FIG. 2 is a view for explaining a beam former application technology.
  • FIG. 3 shows a relationship between an elevation angle analyzed through an acoustic signal input to a microphone array disposed on the same plane, and an arrival delay time between microphones.
  • FIG. 4 is a block diagram of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an example of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view from above of the sound source direction detecting device shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a view for explaining the positional relationship between the structure and the microphone module of the sound source direction detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 8A, 8B, and 8C are schematic plan views of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention in the case of three, four, and six microphone modules, respectively.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 8.
  • FIG. 10 illustrates a relationship between an elevation angle analyzed through an acoustic signal input to a microphone array of a sound source direction detecting apparatus according to an aspect of the present invention, and an arrival delay time between microphones.
  • FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view of the sound source direction detection device shown in FIG.
  • Fig. 13 is a perspective view showing yet another embodiment of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of the sound source direction detection apparatus shown in FIG.
  • FIG. 15 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a surveillance camera according to another aspect of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view of a surveillance camera according to another aspect of the present invention.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of operating a surveillance camera according to another aspect of the present invention.
  • connection does not necessarily mean a direct connection or a connection, but a concept including an indirect connection or connection through a medium.
  • module or “unit” is a term used for convenience of description, it does not have a meaning or function distinguished from each other by itself.
  • FIG. 4 is a block diagram of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention.
  • the sound source direction detecting apparatus 100 may include at least a power supply unit 110, a storage unit 120, a microphone array 140, and a controller 150. Furthermore, the sound source direction detecting apparatus according to an aspect of the present invention may further include a communication unit 130.
  • the power supply unit 110 may supply power to the sound source direction detecting device 100.
  • the power supply unit 110 may receive external power or internal power under the control of the control unit 150 to supply power required for the operation of each component of the sound source direction detecting device 100.
  • the storage unit 120 may store information.
  • the storage unit 120 may store information necessary for the operation of the sound source direction detecting apparatus 100 and information generated by the operation of the sound source direction detecting apparatus 100.
  • the information required for the operation of the sound source direction detecting apparatus 100 may be, for example, an algorithm required to determine the direction of the sound source by analyzing a signal input from the microphone array 140.
  • the information generated by the operation of the sound source direction detecting apparatus 100 may be a result of analyzing a signal input from the microphone array 140 and a signal input from the microphone array 140.
  • the storage unit 160 may include various storage media.
  • the storage 160 may be a flash memory, a random access memory (RAM), a static random access memory (SRAM), a read only memory (ROM), or an EEPROM.
  • card type memory such as electrically erasable programmable read only memory, hard disk, magnetic memory, magnetic disk, optical disc such as CD or Blu-ray, SD card and
  • the present invention may include at least one of other storage media that will be apparent to those skilled in the art.
  • the communicator 130 may perform communication.
  • the communication unit 130 may transmit and receive information by communicating with an external device.
  • the communication unit 130 may include at least one of a location information module, a wireless internet module, a short range communication module, and a wired communication module.
  • the location information module may acquire location information.
  • the location information module may acquire location information using a global navigation satellite system (GNSS).
  • GNSS global navigation satellite system
  • the GNSS includes a navigation receiver that receives satellite waves from the navigation satellites and the navigation satellites orbiting the earth and calculates the position information of a predetermined position near the earth surface or the surface using the satellite waves to obtain position information.
  • System includes a navigation receiver that receives satellite waves from the navigation satellites and the navigation satellites orbiting the earth and calculates the position information of a predetermined position near the earth surface or the surface using the satellite waves to obtain position information.
  • the location information module may also communicate with a base station of a wireless communication network to obtain location information through triangulation using a communication signal.
  • the location information module may communicate with an external access point (AP) through a local area network to obtain location information using the location of the access point.
  • AP access point
  • the internet module is a device for transmitting and receiving information by connecting to the Internet by wire or wirelessly.
  • the internet module can transmit and receive various information by accessing the Internet.
  • Such an internet module may be provided in a built-in form or an external form in a sound source direction detecting device or may be provided to be detachable.
  • the Internet module can access the Internet by wire or wirelessly, including local area network (LAN), wireless local area network (WLAN), wireless broadband (Wibro), world interoperability for microwave access (Wimax), high speed downlink packet access (HSDPA), and Communication may be performed according to at least one of various other communication standards.
  • LAN local area network
  • WLAN wireless local area network
  • Wibro wireless broadband
  • Wimax world interoperability for microwave access
  • HSDPA high speed downlink packet access
  • Communication may be performed according to at least one of various other communication standards.
  • the short range communication module may perform short range wireless communication.
  • Near field communication modules include Bluetooth, Near field Communication (NFC), radio frequency identification (RFID), infrared data association (IrDA), ultra wideband (UWB) and ZigBee and other short-range communication standards. Communication may be performed according to at least one.
  • NFC Near field Communication
  • RFID radio frequency identification
  • IrDA infrared data association
  • UWB ultra wideband
  • ZigBee ZigBee and other short-range communication standards. Communication may be performed according to at least one.
  • the short range communication module may communicate with various external devices in a short range.
  • the sound source direction detecting device may be a TV, a PC, a laptop, a mobile phone, a smartphone, or a network attached storage (NAS) through the short range communication module.
  • NAS network attached storage
  • Data communication with other electronic devices such as, home servers, remote controllers, and the like.
  • the wired communication module can connect the sound source direction detection device and an external device by wire.
  • the wired communication module can communicate with an external device through various interfaces.
  • the wired communication module 154 may be a USB module that can communicate through a universal serial bus (USB) port, an RS-232 standard port, a headset port, an external charger port, a data port, a memory card port, and an audio I port. Communication may be performed through at least one of an interface device such as an input / output (I / O) port, a video I / O port, and an earphone jack.
  • USB universal serial bus
  • I / O input / output
  • the configuration of the communication unit 130 and the method of communication by the communication unit 130 are not limited to the above-described examples, and the communication unit 130 is a person having ordinary knowledge in the field of the above-described communication module and the technology to which the present invention belongs. Including at least one of the other communication device that is obvious to the communication according to at least one of the various communication standards according to it can be communicated.
  • the communication unit 130 does not necessarily need to perform communication with only one communication module, and may communicate with a plurality of external devices through a plurality of communication modules at the same time as necessary.
  • the microphone array 140 may include at least three microphone modules (M). Each microphone module M may receive external sound.
  • the controller 150 may control the overall operation of the sound source direction detecting device 100 and other components of the sound source direction detecting device 100. For example, the controller 150 may link various pieces of information and process the information so that the information can be used.
  • the controller 150 may be implemented as a computer or a similar device using software, hardware, or a combination thereof.
  • the controller 150 may be implemented in hardware by application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and processors (processors). ), Controllers, micro-controllers, microprocessors, and at least one of an electrical device for performing a control function obvious to those skilled in the art. Can be.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors processors
  • the controller 150 may be implemented by software code or software application written in one or more programming languages. Such software may be stored in the storage 120 and executed by a hardware configuration of the controller 150. In addition, the software may be installed in the sound source direction detecting apparatus 100 by being transmitted from an external device, for example, a server, to the sound source direction detecting apparatus 100.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an example of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention
  • FIG. 6 is a plan view viewed from above of the sound source direction detecting device shown in FIG. 5.
  • the sound source direction detecting apparatus 100 may include a microphone array including a plate P, a structure S, and at least three microphone modules M.
  • FIG. have.
  • the plate P may accommodate the power supply unit 110, the storage unit 120, the communication unit 130, the microphone array 140, and the control unit 150 described with reference to FIG. 4.
  • the plate P may function as a housing of the main components of the sound source direction detecting device 100.
  • the plate P may serve as a support for being installed at a specific position such as a wall surface.
  • At least three microphone modules M and the structure S may be disposed on the plate P.
  • Microphone modules (microphone array)
  • the microphone module M may be disposed on substantially the same plane.
  • the microphone modules M may be disposed on one surface of the plate P.
  • At least three microphone modules M may be disposed. 5 and 6, the sound source direction detecting device 100 is provided with four microphone modules (M), the spirit of the present invention is not limited to four microphone module (M), three If more than one microphone module is installed, all will fall within the scope of the present invention.
  • the selected three microphone modules M may not be disposed on one voice. That is, when any two of the microphone modules M are selected and the straight lines formed by the selected microphone modules M are considered, the straight lines that may be considered by the number in all cases may not coincide with each other. Can be.
  • two microphone modules M disposed closest to one microphone module M may be spaced apart from the one microphone module M by the same distance.
  • the microphone modules M may be disposed such that polygons formed by using the microphone modules M as vertices become regular polygons. That is, when the microphone modules M are three, the microphone modules M may be disposed at vertices of an equilateral triangle, and when the microphone modules M are four, the microphone modules M ) May be disposed at each vertex of the square.
  • the structure S may be disposed between the microphone modules M.
  • the structure S may protrude in a direction perpendicular to a plane in which the microphone modules M are disposed. That is, the structure may be formed to protrude in a direction perpendicular to the plate (P).
  • the structure S may be disposed at the center of the polygon formed by the microphone modules M.
  • the structure such that the geometric center of gravity of the polygon formed by the microphone modules M and the center of gravity of the geometric figure formed by contacting the structure S and the plate P coincide with each other. (S) may be arranged.
  • the geometry of the structure S may be symmetrical.
  • the structure S may be rotationally symmetric with respect to a straight line perpendicular to the plane in which the microphone modules M are disposed.
  • the structure S may be rotationally symmetric with respect to a vertical line with respect to the plane passing through the geometric center of gravity of the polygons formed by the microphone modules M.
  • the structure (S) may be hemispherical.
  • the shape of the structure (S) is not necessarily to be symmetrical, the structure (S) may have an asymmetrical shape.
  • the structure S between the two selected microphone modules M is selected.
  • the structure S and the microphone modules M may be disposed such that at least a portion of the structure S is disposed.
  • the structure S and the microphone modules are formed such that a straight line formed by the two randomly selected microphone modules M and a figure formed by contacting the structure S and the plate P meet each other. M) can be arranged.
  • FIG. 7 is a view for explaining the positional relationship between the structure and the microphone module of the sound source direction detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the figure formed by the structure (S) in contact with the plate (P) is a circle.
  • the preferred areas in which the microphone modules M can be located are shown in FIG. 7 in order to establish the desired conditions for the positional relationship between the structure S and the microphone modules M described above.
  • Each hatched portion shown in (a), (b) and (c) of FIG. 7 has three microphone modules M arranged, four microphone modules M arranged, and six microphones. When the modules M are arranged, they indicate the desired areas for the microphone modules M to be arranged.
  • each region is an area between an equilateral triangle, a square, and a regular hexagon that circumscribes the circle (a circle formed by the structure S and the plate abutting).
  • FIG. 8 (a), (b) and (c) are schematic plan views of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention in the case of three, four and six microphone modules, respectively, and FIG. 9 Is a cross-sectional view taken along the line II 'shown in FIG.
  • FIG. 9 a path through which sound (sound waves) generated from a source reaches each of the microphone modules M1 and M2 is illustrated.
  • Sound waves that arrive directly from the sound source are input to the first microphone module M1 disposed between the structure S and the sound source. That is, the sound waves that are input to the first microphone module M1 fastest are sound waves that arrive along a straight path from a sound source.
  • the second microphone module M2 disposed in a direction opposite to the source of the structure S the sound waves generated from the sound source are not immediately reached by the structure S, and are rotated along the structure.
  • the sound wave is input. That is, the sound waves that are input to the second microphone module M2 fastest are modulated paths longer than the straight path ph1 from the sound source ph1 and straight paths hereinafter. sound waves that arrive along the pathway).
  • the adjusted path ph2 of the sound wave reaching the second microphone module M2 from the sound source is longer than the straight path ph1 of the conventional microphone array described with reference to FIG. 1. Therefore, the arrival delay time ⁇ t generated when the sound (sound wave) generated from the sound source is input to the microphone modules M1 and M2 included in the sound source direction detecting apparatus 100 according to an aspect of the present invention. Is larger than the arrival delay time of the conventional microphone array described with reference to FIG.
  • the arrival delay time ⁇ t is obtained when the altitude angle ⁇ of the source with respect to the plane in which the microphone modules M1 and M2 are included becomes closer to 0 ° (ie, the source).
  • the adjusted path ph2 at which the sound (sound wave) of the source reaches the second microphone module M2 becomes larger than the straight path ph1. do. Since this is obvious by geometric intuition, detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 10 illustrates a relationship between an elevation angle analyzed through an acoustic signal input to a microphone array of a sound source direction detecting apparatus according to an aspect of the present invention and arrival delay time between microphones.
  • FIG. 10 when compared with a relationship between an elevation angle analyzed through an acoustic signal input through an acoustic signal input to the conventional microphone array illustrated in FIG. 3 and an arrival delay time between microphones, one of the present inventions is described.
  • the slope of the curve is maintained more steeply in the range of low altitude angle (for example, the altitude angle between about 0 ° to 30 °).
  • the sound source direction detecting apparatus 100 of the present invention there is an effect that the measurement can be performed with a small error range more precisely even with a low altitude angle.
  • the operation principle of the sound source direction detecting apparatus 100 of the present invention also includes a combination of two microphone modules other than the microphone modules arranged on the cutting line II 'shown in FIG. The same can be applied, by analyzing the respective arrival delay time ( ⁇ t) analyzed from the combination of selecting any two from the microphone modules (M), the sound source direction detection device 100 of the present invention is a sound source (source Direction and / or position of the can be analyzed.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating another embodiment of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention
  • FIG. 12 is a plan view of the sound source direction detecting device shown in FIG. 11.
  • Sound source direction detection device 200 when compared to the sound source direction detection device 100 described with reference to Figures 5 and 6, the additional microphone module (M ') It is included.
  • 11 and 12 illustrate four microphone modules M, but two or more microphone modules M may be provided.
  • the additional microphone module M ' may be spaced farther from the structure S than the microphone modules M.
  • the accuracy may be higher. In particular, in determining the azimuth angle of the sound source, the accuracy may be further increased. This is because the overall arrangement of the microphone modules (microphone array) is asymmetrical by the additional microphone module M ', so that the output value for the sound of the sound source has a direction specificity with respect to the direction of the sound source.
  • the sound source direction detecting device 100 according to one aspect of the present invention described with reference to FIGS.
  • the differences are mainly explained. Therefore, for the parts not explicitly mentioned below, the description of the sound source direction detecting apparatus 100 described above may be applied as it is.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating still another embodiment of a sound source direction detecting device according to an aspect of the present invention
  • FIG. 14 is a plan view of the sound source direction detecting device shown in FIG. 13.
  • the sound source direction detecting apparatus 300 is described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • a plurality of microphone modules At least one of M
  • the third microphone module M ′′ is disposed differently.
  • the third microphone module M ′′ is spaced farther from the structure S than the position of the microphone module M shown in FIGS. 5 and 6.
  • the microphone modules M , M ”) is a vertex, not a square, but a geometric figure formed as a vertex.
  • the accuracy in determining the direction and / or position of the sound source may be increased.
  • the azimuth angle of the sound source may be determined.
  • the accuracy can be increased. This is because the overall arrangement of the microphone modules (microphone array) is asymmetrical by the third microphone module M ", so that the output value of the sound of the sound source is This is because it has a direction specificity with respect to the direction.
  • the sound source direction detection apparatus which concerns on one aspect of this invention was demonstrated.
  • a surveillance camera device according to another aspect of the present invention will be described. That is, the sound source direction detection apparatus including the camera module will be described.
  • FIG. 15 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a surveillance camera according to another aspect of the present invention.
  • the surveillance camera 400 may include a power supply unit 410, a storage unit 420, a communication unit 430, a microphone array 440, a camera module 460, and a controller 450.
  • a power supply unit 410 is the power unit 110, the storage unit 120, and the communication unit 130 described with reference to FIG. 4.
  • the microphone array 140 and the controller 150 and the function and / or configuration thereof is the same or similar, detailed description thereof will be omitted.
  • the camera module 460 may acquire image information. Image information obtained by the camera module 460 may be transmitted to the outside through the communication unit 430 or may be stored in the storage unit 420.
  • the camera module 460 may acquire image information such as a still image or a video according to an optical signal.
  • the optical signal may include not only visible light but also infrared rays and ultraviolet rays that are not visible to the naked eye.
  • the camera module 460 may be implemented as at least one of a 2D camera and a 3D camera.
  • the 2D camera may obtain a 2D image by receiving light from the outside and acquiring contrast information or color information according to the received light.
  • the 2D camera may acquire image information according to light received through an image sensor implemented with a charge coupled device (CCD) device or a complementary metal oxide semiconductor (COMS) device.
  • CCD charge coupled device
  • COMS complementary metal oxide semiconductor
  • the 3D camera receives a light from the outside and obtains depth information according to the received light, thereby obtaining a 3D image such as a depth image reflecting the depth information.
  • the surveillance camera 400 includes a plate P ′, a structure S ′, microphone modules M ′, 440 of FIG. 15, and a microphone as shown in FIG. 16. (Also referred to as an array) and a camera module (CM, 460 of FIG. 15).
  • Each of the plate P ', the structure S', and the microphone modules M ' is a plate P and microphone modules M of the sound source direction detecting apparatus 100 according to an aspect of the present invention described above. Since the structure is substantially the same as or similar to, detailed description thereof will be omitted.
  • the structure S ' is preferably manufactured in a shape having a cavity to accommodate the camera module CM therein, and light is transmitted through the camera module CM so as to photograph the surroundings. It is desirable to be made of a material that can.
  • the description of the structure S 'other than this will be replaced with the description of the structure S of the sound source direction detecting apparatus described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the camera module CM may include a camera lens CL and a camera body CB.
  • the camera lens CL may perform a function of receiving light.
  • the camera lens CL may be implemented and manufactured in a form well known to those skilled in the art.
  • the camera body CB may perform a function of changing a direction in which the camera lens CL is directed.
  • the camera body CB may allow the camera lens CL to move in the direction of the first arrow A1 shown in FIG. 16 and further move in the direction of the second arrow A2. You can do that. That is, the camera body CB may move the directing direction of the camera lens CL in an elevation angle direction and an azimuth direction.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of operating a surveillance camera according to another aspect of the present invention.
  • the surveillance camera 400 may obtain a sound (sound wave) through the microphone modules M '(S100). Subsequently, the surveillance camera 400 may acquire and analyze the direction and / or the position of the sound source of the sound (S110). The surveillance camera 400 may change the directing direction of the camera module by controlling the camera body CB such that the camera lens CL faces the direction of the obtained sound source (S120).
  • the surveillance camera 400 may filter only a specific sound.
  • a specific condition for an input sound may be set in advance, and only sound that satisfies the preset condition may be filtered.
  • only the filtered specific sound may be an analysis target of step S110.
  • the surveillance camera 400 may analyze the direction and / or location of the sound source only for the sound having a loudness larger than the threshold.
  • the threshold may be set to an absolute value, but may be set to a relative value with respect to a specific value (for example, the average amount of ambient noise input through the microphone modules on average).
  • the surveillance camera 400 may analyze the direction and / or location of the sound source only for the sound having a specific pattern.
  • the sound having the specific pattern may include a sound of falling objects, a sound of breaking objects, a sound of opening a door, a sound of opening a window, a sound of a vehicle crashing, a scream of a person, a siren sound, and the like.
  • the specific pattern may be set differently according to the purpose of using the surveillance camera 400, and many other sounds other than the sound of the specific pattern illustrated above may be included in the sound having the specific pattern.
  • step S110 since the direction and / or location of the sound source has been described above in detail, detailed description thereof will be omitted.
  • the output value of step S110 may be a coordinate value of the sound source.
  • the coordinate value of the sound source may be a coordinate value in a rectangular coordinate system.
  • the coordinate value may be a coordinate value in the polar coordinate system.
  • the position of the sound source in the space can be grasped by the output value of step S110.
  • the output value of step S110 may be a direction value of the sound source.
  • the output value of the step S110 may be the direction of the sound source is determined by the azimuth and elevation angle of the sound source.
  • the surveillance camera 400 Based on the direction and / or position of the sound source obtained through steps S100 and S110, the surveillance camera 400 performs step 120, thereby directing the direction and / or position of the sound source.
  • the direction of control can be controlled.
  • the surveillance camera 400 may determine the current directing direction of the camera module CM, and the target directing direction and the current direction for directing the direction and / or location of the sound source obtained in step S100.
  • the difference with the directing direction can be calculated.
  • the monitoring camera 400 may calculate a difference value between the altitude angle in the current direction and the altitude angle in the target direction, the difference value between the azimuth in the direction and the direction. From this, the monitoring camera 400 changes the directing direction of the camera module CM with respect to the direction of the first arrow A1 by the calculated difference value of the elevation angle, and the camera module CM by the calculated difference value of the azimuth angle. Can be changed with respect to the direction of the second arrow A2.
  • the surveillance camera detects the occurrence of a specific event (for example, the generation of a sound of a specific pattern) and directs the direction of the camera module CM toward the direction and / or the location where the event occurred.
  • a specific event for example, the generation of a sound of a specific pattern
  • the camera module is coupled to the sound source direction detecting apparatus described with reference to FIGS. 4 to 6, but the surveillance camera according to the present invention is illustrated in FIGS. 11 to 14. It will also include a form in which the camera module is coupled to the sound source direction detection apparatus according to another embodiment or another embodiment of the present invention described with reference to.

Abstract

본 발명의 일 양태에 의하면, 평면 상에 배치된 적어도 세 개의 마이크 모듈들; 상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들의 사이에 배치되며, 상기 평면에 수직인 방향으로 돌출된 구조물; 및 상기 세 개의 마이크 모듈들을 통해 획득된 음파를 분석하여 음원의 방향을 분석하는 제어부를 포함하는 음원 방향 탐지 장치가 제공된다.

Description

음원 방향 탐지 장치 및 이를 포함하는 감시 카메라
본 발명은 3차원 공간에서 음원의 방향 및/도는 위치를 추정할 수 있는 음원 방향 탐지 장치 및 이를 포함하는 감시 카메라에 관한 것이다.
3차원 공간에서 음원의 방향 및/또는 위치를 추정하는 몇몇 방법이 제안되어 있다.
음원의 방향을 추정하기 위해서 지향성 마이크(directional microphone)와 같은 장치를 사용하여 방향을 추정할 수 있다. 그러나, 하나의 지향성 마이크로는 방향만 판단이 가능할 뿐 그 정확한 위치(즉, 떨어진 거리)에 대해서는 판단하기 힘들다.
음원의 방향 및/또는 위치를 판단하기 위해서 다수의 마이크(microphone)를 이용하는 방법이 사용될 수 있다. 다수의 마이크 어레이를 이용하여 음원의 방향 및/또는 위치를 판단하는 분석기법은 다양하다. 예를 들어, 각 마이크에 도달되는 음파의 시간차를 이용하는 도착 지연 시간(time difference of arrival, TDOA) 기법, 빔 포머 응용 기술(steered response power, SRP), 확률통게적 방법(Maximum likelihood, ML) 등이 있다.
도착 지연 시간을 이용한 방법을 이용하여 음원의 방향 및/또는 위치를 추정하는 방법을, 도 1을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 2차원 공간에서의 음원 발생과 도착 지연 시간을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공간 상의 특정 포인트에 위치한 음원(source)에서 발생한 소리가 두 개의 마이크(mic1, mic2)에 평면적으로 입력된다고 가정한다. 도 1 에서, 음원(source)과의 거리가 좀 더 가까운 제1 마이크(mic1)에 소리(즉, 음파)가 먼저 도달하게 되고 제2 마이크(mic2)에는 도착 지연 시간 τ만큼 늦게 도착하게 된다.
도 1에서, 음원의 방향은 두 개의 마이크(mic1, mic2)와 음원(source) 간의 각도 θ를 계산함으로써 알아낼 수 있다. 도 1에서, 음원(source)으로부터 제1 마이크(mic1)까지의 음파진행거리와 음원(source)으로부터 제2 마이크(mic2)까지의 음파진행거리의 차(ΔS)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
ΔS = τ*v (v는 음파의 속도) = d*sinθ (d는 제1 및 제2 마이크의 이격 거리)
즉, 다음과 같은 식이 성립하게 된다.
[규칙 제91조에 의한 정정 30.09.2011]　
수학식 1
Figure WO-DOC-12
따라서, [수학식1]로부터 도착 지연 시간 τ를 알게 되면 음원의 방향을 추정할 수 있게 된다. τ는 두 개의 마이크(mic1, mic2)로 입력되는 신호들 각각을 분석함으로써 분석해낼 수 있게 된다.
도 1에서 설명한 기본적인 원리를 공간 상에 적용하여 마이크 어레이에 포함된 마이크의 수를 늘리게 되면 삼차원 공간에도 적용할 수 있으며, 충분한 마이크의 수가 확보되게 되면, 삼차원 공간 상에서의 음원의 방향만이 아니라 음원의 위치(즉, 음원까지의 거리)까지 추정할 수 있게 된다.
빔 포머 응용 기술(steered response power, SRP)을 이용하여 음원의 방향 및/또는 위치를 추정하는 방법을, 도 2를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 빔 포머 응용 기술을 설명하기 위한 도면이다.
빔 포머 응용 기술은 조향된 빔 형성기(steered beam former)를 이용하는 것으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 임의의 한 점에서 소리가 발생했을 때 여러 개의 마이크를 통해 들어온 각각의 신호를 더하여 어떠한 곳에서 소리가 발생했는지를 알아내는 방법이다. 특히, 각 마이크를 통해 입력된 각각의 신호를 더할 때, 여러 가지 조작을 가할 수 있는데, 조작의 방법에 따라 Delay-and0sum beam forming 방법과 Weight-and-sum beam forming 방법으로 구분할 수 있다.
Delay-and-sum beam forming 방법은 다음과 같다. 3차원 공간 상에서의 임의의 한점에 위치한 음원에서 음파가 발생했다고 가정한다. 이 때, 음원에서부터 각 마이크들(mic1,mic2,mic3,micn)까지의 거리는 모두 다르다. xn(t)를 n번째 마이크에서의 신호출력이라고 하고, 각 마이크들(mic1,mic2,mic3,micn)의 출력신호의 합을 z(t)라고 하면, 다음과 같은 식이 성립한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 30.09.2011]　
수학식 2
여기서, 각 마이크에 대한 가중치를 고려하게 되면, 다음과 같은 식이 성립한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 30.09.2011]　
수학식 3
Figure WO-DOC-22
[수학식3]에서와 같이, 각 마이크에 대한 가중치 값을 고려하는 방법이 weight-and-sum beam forming 방식이다. 이 때, z 및 w는 θ에 대한 함수이다.
이어서, 상기 [수학식3]을 주파수 영역으로 변환하고, 수신된 음성 신호의 에너지(S(θ))를 상기 θ의 영역에서 풀어낸 후 모든 주파수 영역에서 최대 에너지를 가지는 방향을 θM를 구해내면 다음과 같은 최종식이 얻어진다.
수학식 4
Figure PCTKR2011005451-appb-M000004
상기 식을 이용하여, 음원의 방향을 결정해낼 수 있게 된다.
앞서 설명한 다양한 방법을 이용하여 복수의 마이크를 포함하는 마이크 어레이를 이용하여 음원의 방향을 결정할 수 있게 된다.
그러나, 상기 마이크 어레이를 동일한 평면 상에 배치하는 경우, 상기 마이크 어레이가 배치된 평면에 대한 방위각의 측정에 대한 오차보다 상기 마이크 어레이가 배치된 평면에 대한 고도각의 측정에 있어서는, 고도각이 작은 범위(특히, 0°~ 30°)에서는 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
도 3은 동일 평면 상에 배치된 마이크 어레이에 입력된 음향 신호를 통해 분석한 고도각과 마이크들 사이의 도달 지연 시간과의 관계를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 고도각이 점점 작아질수록 그에 따른 도달 지연 시간 그래프의 기울기가 완만해지는 것을 알 수 있다. 이는, 고도각이 작은 범위에 대해서는 동일 평면 상에 배치된 마이크 어레이로 음향의 방향 및/또는 위치를 분석하게 되는 경우, 그 오차가 커질 수 있음을 의미한다. 따라서, 고도각이 작은 범위에 대해서도 음원의 방향 및/또는 위치를 보다 정확하게 분석해낼 수 있는 기술의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 보다 정확하게 음원의 방향을 결정할 수 있는 음원 방향 탐지 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 보다 정확하게 음원의 방향을 결정할 수 있는 음원 방향 탐지 장치를 포함하는 감시 카메라를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 평면 상에 배치된 적어도 세 개의 마이크 모듈들; 상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들의 사이에 배치되며, 상기 평면에 수직인 방향으로 돌출된 구조물; 및 상기 세 개의 마이크 모듈들을 통해 획득된 음파를 분석하여 음원의 방향을 분석하는 제어부를 포함하는 음원 방향 탐지 장치가 제공된다.
이 때, 상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 중 하나는, 가장 인접한 다른 두 개의 마이크 모듈과 각각 동일한 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 구조물은, 상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들의 중심에 배치될 수 있다.
상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 중 임의의 두 개의 사이에 상기 구조물의 적어도 일부가 배치될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 각각에 의해 획득된 음파들 사이의 도달 시간차에 따라 상기 음원의 방향을 분석할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 각각에 의해 획득된 음파들 사이의 도달 시간차에 따라 상기 음원의 상기 평면에 대한 고도각을 분석할 수 있다.
상기 구조물은, 상기 평면에 수직인 축에 대해 회전대칭일 수 있다. 특히, 상기 구조물은, 반구일 수 있다.
또한, 지향방향이 가변되는 카메라 모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 카메라 모듈의 지향방향이 상기 음원의 방향을 향하도록 상기 카메라 모듈을 제어하는 음원 방향 탐지 장치(감시 카메라)가 제공된다.
이 때, 상기 카메라 모듈은 상기 구조물 내부에 배치될 수 있으며, 상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들의 중심에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 낮은 고도각에 대해서도 더욱 정밀하게, 적은 오차범위로 음원의 방향 및/또는 위치의 측정이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 특정 이벤트의 발생(예를 들어, 특정 패턴의 소리의 발생)을 감지하여, 이벤트가 발생한 방향 및/또는 위치를 향하여 카메라 모듈(CM)의 지향 방향을 변경하여 줌으로써, 보다 능동적이고 정확하게 주변 상황에 대한 정확한 감시활동이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 2차원 공간에서의 음원 발생과 도착 지연 시간을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 빔 포머 응용 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 동일 평면 상에 배치된 마이크 어레이에 입력된 음향 신호를 통해 분석한 고도각과 마이크들 사이의 도달 지연 시간과의 관계를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따르는 음원 방향 탐지 장치의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일양태에 따르는 음원 방향 탐지 장치의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 6는 도 5에 도시된 음원 방향 탐지 장치의 상방에서 내려다본 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원 방향 탐지 장치의 구조물과 마이크 모듈들의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a), (b) 및 (c)는 각각 마이크 모듈들이 3개, 4개 및 6개인 경우의 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 라인 I-I'을 따라서 자른 단면을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 마이크 어레이에 입력된 음향 신호를 통해 분석한 고도각과 마이크들 사이의 도달 지연 시간과의 관계를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 다른 실시예를 도시하고 있는 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 음원 방향 탐지 장치의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 또 다른 실시예를 도시하고 있는 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 음원 방향 탐지 장치의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 양태에 따르는 감시 카메라의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 16은 본 발명의 다른 양태에 따르는 감시 카메라를 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 다른 양태에 의한 감시 카메라의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명을 용이하게 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 사용되는 용어에 의해 한정되지 아니한다.
본 명세서에서 사용하는 용어 중 “접속”이나 “연결”은 반드시 직접적인 접속 또는 연결만을 의미하는 것은 아니며, 매개체를 통한 간접적인 접속 또는 연결을 포함하는 개념이다. 또한 “모듈” 또는 “부”는 설명의 편의성을 위하여 사용하는 용어이므로, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 기능을 가지는 것은 아니다.
본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 아니하고 수정 또는 변형될 수 있다. 이때, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 아니하는 수정 또는 변형은, 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함한다. 또한 본 발명은 후술할 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 도면은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것이므로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 한편, 동일한 구성요소에 대해서는 도면상 동일한 도면부호가 사용되고, 중복된 설명은 생략될 수 있다.
<음원 방향 탐지 장치>
도 4는 본 발명의 일 양태에 따르는 음원 방향 탐지 장치의 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치(100)는 적어도 전원부(110), 저장부(120), 마이크 어레이(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치는 통신부(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 전원부(110)는, 음원 방향 탐지 장치(100)에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(110)는 제어부(150)의 제어에 의해 외부의 전원이나 내부의 전원을 인가받아 음원 방향 탐지 장치(100)의 각 구성요소의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
상기 저장부(120)는 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장부(120)는 음원 방향 탐지 장치(100)의 동작에 필요한 정보 및 음원 방향 탐지 장치(100)의 동작에 의하여 생성된 정보를 저장할 수 있다. 음원 방향 탐지 장치(100)의 동작에 필요한 정보는, 예를 들어, 상기 마이크 어레이(140)로부터 입력된 신호를 분석하여 음원의 방향을 결정하기 위해 필요한 알고리즘일 수 있다. 음원 방향 탐지 장치(100)의 동작에 의해서 생성된 정보는, 마이크 어레이(140)로부터 입력된 신호, 마이크 어레이(140)로부터 입력된 신호를 분석한 결과 정보 등일 수 있다.
상기 저장부(160)는 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장부(160)는 플래쉬메모리(flash memory), 램(RAM: random access memory), 에스램(SRAM: static random access memory), 롬(ROM: read only memory), 이이피롬(EEPROM: electrically erasable programmable read only memory), 하드디스크(hard disk), 자기메모리, 자기디스크(magnetic disc), 씨디나 블루레이 등의 광디스크(optical disc), 에스디카드(SD card) 등의 카드타입메모리 및 본 발명이 속하는 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다른 저장매체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
통신부(130)는 통신을 수행할 수 있다. 통신부(130)는 외부기기와 통신을 수행하여 정보를 송수신할 수 있다.
통신부(130)는 위치정보모듈, 무선인터넷모듈, 근거리통신모듈, 유선통신모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
위치정보모듈은 위치정보를 획득할 수 있다.
위치정보모듈은 전지구위성항법시스템(GNSS: global navigation satellite system)을 이용하여 위치정보를 획득할 수 있다. 여기서 GNSS는 지구를 공전하는 항법위성과 항법위성으로부터 위성전파를 수신하여 그 위성전파를 이용하여 지표면 또는 지표 근처의 소정의 위치에 대한 위치정보를 산출하는 항법수신기를 포함하여, 위치정보를 획득하는 시스템이다.
위치정보모듈은 GNSS를 이용하여 위치정보를 획득하는 이외에도, 무선통신망의 기지국과 통신을 수행하여 통신신호를 이용한 삼각측량을 통해 위치정보를 획득할 수도 있다.
또는 위치정보모듈은, 근거리통신망을 통해 외부 억세스포인트(AP: access point)와 통신하여, 억세스포인트의 위치를 이용하여 위치정보를 획득하는 것도 가능하다.
인터넷모듈은 유선 또는 무선으로 인터넷에 접속하여 정보를 송수신하는 장치이다. 인터넷모듈은 인터넷에 접속하여 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 이러한 인터넷모듈은 음원 방향 탐지 장치에 내장된 형태 또는 외장된 형태로 마련되거나 탈착이 가능하도록 마련될 수 있다.
인터넷모듈은 유선 또는 무선으로 인터넷에 접속할 수 있는데, LAN(local area network), WLAN(wireless LAN), Wibro(wireless broadband), Wimax(world interoperability for microwave access), HSDPA(high speed downlink packet access) 및 그 밖의 다양한 통신규격 중 적어도 하나에 따라 통신을 수행할 수 있다.
근거리통신모듈은 근거리 무선통신을 수행할 수 있다.
근거리통신모듈은 블루투스(Bluetooth), NFC(Near field Communication), RFID(radio frequency identification), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), UWB(ultra wideband) 및 직비(ZigBee) 및 그 밖의 근거리통신규격 중 적어도 하나에 따라 통신을 수행할 수 있다.
근거리통신모듈은 근거리에 있는 다양한 외부기기와 통신할 수 있는데, 예를 들어, 음원 방향 탐지 장치는, 상기 근거리통신모듈을 통해, TV, PC, 노트북, 핸드폰, 스마트폰, NAS(Network Attached Storage), 홈 서버, 리모트컨트롤러 등과 같은 다른 전자기기와 데이터 통신을 할 수 있다.
유선통신모듈은 음원 방향 탐지 장치와 외부기기를 유선으로 연결할 수 있다.
유선통신모듈은 다양한 인터페이스를 통해 외부기기와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 유선통신모듈(154)은 USB(universal serial bus) 포트를 통하여 통신할 수 있는 USB 모듈, RS-232 규격의 포트, 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 데이터포트, 메모리카드 포트, 오디오 I/O(input/output) 포트, 비디오 I/O 포트, 이어폰잭 등의 인터페이스장치 중 적어도 하나를 통해 통신을 수행할 수 있다.
통신부(130)의 구성 및 통신부(130)가 통신하는 방법은 상술한 예에 의하여 한정되는 것은 아니며, 통신부(130)는 상술한 통신모듈 및 본 발명이 속하는 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다른 통신장치 중 적어도 하나를 포함하여 그에 따른 다양한 통신규격 중 적어도 하나의 통신방법으로 통신을 할 수 있다.
또한 통신부(130)는 반드시 하나의 통신모듈만으로 통신을 수행해야 하는 것은 아니며 필요에 따라 동시에 복수의 통신모듈을 통해 복수의 외부기기와 통신을 수행할 수 있다.
상기 마이크 어레이(140)는 적어도 세 개 이상의 마이크 모듈(M)을 포함할 수 있다. 각각의 마이크 모듈(M)은 외부의 음향을 입력받을 수 있다.
제어부(150)는 음원 방향 탐지 장치(100)의 전반적인 동작 및 음원 방향 탐지 장치(100)의 다른 구성요소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 각종 정보를 연계시키고, 그 정보를 사용할 수 있도록 처리할 수 있다.
이러한 제어부(150)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.
제어부(150)는, 하드웨어적으로 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로컨트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors) 및 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 제어기능을 수행하기 위한 전기적인 장치 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
제어부(150)는, 소프트웨어적으로 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어코드 또는 소프트웨어어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 이러한 소프트웨어는 저장부(120)에 저장되고 제어부(150)의 하드웨어적인 구성에 의해 실행될 수 있다. 또 소프트웨어는 외부기기, 예를 들어 서버 등으로부터 음원 방향 탐지 장치(100)로 송신됨으로써 음원 방향 탐지 장치(100)에 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일양태에 따르는 음원 방향 탐지 장치의 일 예를 도시한 사시도이며, 도 6는 도 5에 도시된 음원 방향 탐지 장치의 상방에서 내려다본 평면도이다.
도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치(100)는 플레이트(P), 구조물(S) 및 적어도 세개 이상의 마이크 모듈들(M)로 구성된 마이크 어레이를 포함할 수 있다.
플레이트
플레이트(P)는, 도 4를 참조하여 설명한, 전원부(110), 저장부(120), 통신부(130), 마이크 어레이(140) 및 제어부(150)를 수용할 수 있다. 즉, 플레이트(P)는 음원 방향 탐지 장치(100)의 주요 구성요소들의 하우징으로써 기능할 수 있다. 플레이트(P)는 벽면과 같은 특정 위치에 설치되기 위한 지지대로써의 역할을 수행할 수 있다.
상기 플레이트(P)에 적어도 세 개의 마이크 모듈(M) 및 상기 구조물(S)이 배치될 수 있다.
마이크 모듈들(마이크 어레이)
상기 마이크 모듈(M)은 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크 모듈들(M)은 상기 플레이트(P)의 일면 상에 배치될 수 있다.
상기 마이크 모듈(M)은 적어도 세 개 이상 배치될 수 있다. 도 5 및 도 6에는, 음원 방향 탐지 장치(100)가 네 개의 마이크 모듈(M)들을 구비하고 있는 것을 도시하고 있으나, 본 발명의 사상은 마이크 모듈(M)이 네 개인 것에 한정하지 않으며, 세 개 이상의 마이크 모듈이 설치되어 있으면, 본 발명의 범위에 모두 속한다 할 것이다.
상기 마이크 모듈들(M)을 배치함에 있어서, 상기 마이크 모듈들(M) 중에서 임의의 세 개를 선택했을 때, 상기 선택된 세 개의 마이크 모듈들(M)은 하나의 직성 상에 배치되지 않을 수 있다. 즉, 상기 마이크 모듈들(M) 중에서 임의의 두개를 선택하고, 선택된 마이크 모듈들(M)에 의해 형성되는 직선을 고려할 때, 모든 경우의 수에 의해 고려될 수 있는 직선들은 서로 모두 일치하지 않을 수 있다.
상기 마이크 모듈들(M)을 배치함에 있어서, 하나의 마이크 모듈(M)에서부터 가장 가까이에 배치된 두 개의 마이크 모듈들(M)은 상기 하나의 마이크 모듈(M)로부터 동일한 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크 모듈들(M)을 꼭지점으로 하여 형성되는 다각형은 정다각형이 되도록 상기 마이크 모듈들(M)이 배치될 수 있다. 즉, 마이크 모듈들(M)이 세 개 인 경우, 상기 마이크 모듈들(M)은 정삼각형의 꼭지점에 각각 배치될 수 있고, 상기 마이크 모듈들(M)이 네 개인 경우, 상기 마이크 모듈들(M)은 정사각형의 꼭지점에 각각 배치될 수 있다.
구조물
상기 구조물(S)은 상기 마이크 모듈들(M)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 구조물(S)은 상기 마이크 모듈들(M)이 배치된 평면에 수직인 방향으로 돌출되어 있을 수 있다. 즉, 상기 구조물은 상기 플레이트(P)에 수직인 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 구조물(S)은 상기 마이크 모듈들(M)에 의해서 형성되는 다각형의 중심부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크 모듈들(M)에 의해서 형성되는 다각형의 기하학적 무게중심과 상기 구조물(S)과 상기 플레이트(P)가 맞닿으면서 형성되는 기하학적 도형의 무게중심이 서로 일치되도록, 상기 구조물(S)이 배치될 수 있다.
상기 구조물(S)의 기하학적 형상은 대칭형일 수 있다.
상기 구조물(S)은 상기 마이크 모듈들(M)이 배치된 평면에 수직인 직선에 대하여 회전대칭일 수 있다. 예를 들어, 상기 구조물(S)은 상기 마이크 모듈들(M)에 의해서 형성되는 다각형의 기하학적 무게중심을 지나는 상기 평면에 대한 수직선에 대하여 회전대칭일 수 있다. 바람직하게 상기 구조물(S)은 반구형일 수 있다. 그러나, 상기 구조물(S)의 형상이 반드시 대칭형이어야 하는 것은 아니며, 상기 구조물(S)은 비대칭형의 형상을 가질 수도 있다.
구조물과 마이크 모듈들(마이크 어레이)의 위치관계
상기 구조물(S) 및 상기 마이크 모듈들(M)을 배치함에 있어서, 상기 마이크 모듈들(M) 중에서 임의의 두 개를 선택한 경우, 선택된 두 개의 마이크 모듈들(M) 사이에 상기 구조물(S)의 적어도 일부가 배치되어 있을 수 있도록 상기 구조물(S) 및 상기 마이크 모듈들(M)을 배치할 수 있다. 상기 임의로 선택된 두 개의 마이크 모듈들(M)에 의해 형성되는 직선과 상기 구조물(S)과 상기 플레이트(P)가 맞닿으면서 형성되는 도형이 서로 만나도록 상기 구조물(S) 및 상기 마이크 모듈들(M)을 배치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원 방향 탐지 장치의 구조물과 마이크 모듈들의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
만약, 상기 구조물(S)이 반구형인 경우, 상기 구조물(S)이 상기 플레이트(P)와 맞닿아 형성하는 도형은 원이 된다. 이러한 경우, 앞서 설명한 구조물(S)과 마이크 모듈들(M) 사이의 위치 관계에 대한 바람직한 조건이 성립하기 위해 마이크 모듈들(M)이 위치할 수 있는 바람직한 영역들이 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 빗금 부분 각각은 세 개의 마이크 모듈들(M)이 배치된 경우, 네 개의 마이크 모듈들(M)이 배치된 경우 및 여섯 개의 마이크 모듈들(M)이 배치된 경우 마이크 모듈들(M)이 배치되기에 바람직한 영역들을 표시한다.
도 7로부터 알 수 있듯이, 각 영역들은 상기 원(상기 구조물(S)과 상기 플레이트가 맞닿아 형성되는 원)에 외접하는 정삼각형, 정사각형 및 정육각형과 상기 원 사이의 영역임을 알 수 있다.
도 7에서부터 알 수 있듯이, 앞서 설명한 바에 의해 바람직한 마이크 모듈들의 배치에 의해 형성되는 기하학적 도형들의 면적과 상기 구조물(S)과 상기 플레이트(P)에 의한 원의 면적 사이에는 다음의 식이 성립할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 30.09.2011]　
수학식 5
Figure WO-DOC-122
[규칙 제91조에 의한 정정 30.09.2011]　
이 때, r은 상기 원의 반지름이며,
Figure WO-DOC-123
은 반지름이 r인 원에 외접하는 정삼각형의 면적이다.
이하에서는, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 동작 원리에 대해서 설명하기로 한다.
도 8의 (a), (b) 및 (c)는 각각 마이크 모듈들이 3개, 4개 및 6개인 경우의 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 9는 도 8에 도시된 라인 I-I'을 따라서 자른 단면을 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 음원(source)으로부터 발생된 소리(음파)가 각 마이크 모듈들(M1, M2))에 도달하는 경로(pathway)가 도시되어 있다. 구조물(S)과 음원(source)의 사이에 배치된 제1 마이크 모듈(M1)에는 음원으로부터 바로 도달하게 되는 음파가 입력된다. 즉, 제1 마이크 모듈(M1)에 가장 빨리 입력되는 음파는 음원(source)으로부터 직선경로를 따라 도달하는 음파가 된다. 반면, 구조물(S)을 기준으로 음원(source)과 반대방향에 배치된 제2 마이크 모듈(M2)에는 음원으로부터 발생한 음파가 상기 구조물(S)에 의해 바로 도달하지 못하고, 상기 구조물을 따라서 돌아가게되는 음파가 입력되게 된다. 즉, 제2 마이크 모듈(M2)에 가장 빨리 입력되는 음파는 음원(source)으로부터의 직선경로(ph1, 이하에서 직선경로(straight pathway))보다 더 긴 경로(ph2, 이하에서 조절된 경로(modulated pathway))를 따라서 도달하게 되는 음파이다.
즉, 음원(source)로부터 제2 마이크 모듈(M2)에 도달하게 되는 음파의 조절된 경로(ph2)는 도 1을 참조하여 설명한 종래의 마이크 어레이에 의한 직선경로(ph1)보다 더욱 길어지게 된다. 따라서, 음원(source)으로부터 발생된 소리(음파)가 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치(100)에 구비된 마이크 모듈들(M1, M2)에 입력되는데 발생하는 도달지연시간(Δt)은 도 1을 참조하여 설명한 종래의 마이크 어레이에 의한 도달지연시간보다 더욱 커지게 된다.
특히, 본 발명에 의한 도달지연시간(Δt)은 상기 마이크 모듈들(M1,M2)이 포함되어 있는 평면에 대한 소스(source)의 고도각(α)이 0°에 가까워질 수록(즉, 소스(source)가 상기 평면에 가까워 질수록) 상기 음원(source)의 소리(음파)이 제2 마이크 모듈(M2)에 도달하게 되는 조절된 경로(ph2)는 직선경로(ph1)보다 점점 더 커지게 된다. 이는, 기하학적 직관에 의해 자명한 사항이기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 마이크 어레이에 입력된 음향 신호를 통해 분석한 고도각과 마이크들 사이의 도달 지연 시간과의 관계를 도시한다. 도 10을 참조하면, 도 3에 도시된 종래의 마이크 어레이에 입력된 음향 신호를 통해 입력된 음향 신호를 통해 분석한 고도각과 마이크들 사이의 도달 지연 시간과의 관계와 비교할 때, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치에 의하는 경우, 낮은 고도각(예를 들어, 약 0°~ 30°사이의 고도각) 범위에서, 곡선의 기울기가 더욱 가파르게 유지되는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 음원 방향 탐지 장치(100)에 의하는 경우, 낮은 고도각에 대해서도 더욱 정밀하게, 적은 오차범위로 측정이 가능하게 되는 효과가 있다.
이는 본 발명에 따르는 구조물(S)에 의해 음원(source)으로부터 마이크 모듈들(M)에 도달하게 되는 경로를, 종래에 비해, 인위적으로 더욱 길게 만들었기 때문에 발생하는 효과라고 할 것이다.
도 9를 참조하여 설명한, 본 발명의 음원 방향 탐지 장치(100)의 동작원리는, 도 8에 도시된 절단선 I-I' 상에 배치되어 있는 마이크 모듈들 이외의 다른 두 개의 마이크 모듈들의 조합에 대해서도 동일하게 적용될 수 있는 바, 마이크 모듈들(M)로부터 임의의 두 개를 선택하는 조합으로부터 분석되는 각 도달 지연 시간(Δt)들을 분석함으로써, 본 발명의 음원 방향 탐지 장치(100)는 음원(source)의 방향 및/또는 위치를 분석해낼 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 구성과 동작 원리에 대해 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 다른 실시예에 대해서 설명하기로 한다. 특히, 이하에서는, 본 발명의 일 양태의 다른 실시예에 의한 음원 방향 탐지 장치(200)를 설명함에 있어서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치(100)와 다른 점을 주로 설명하기로 한다. 따라서, 이하에서 명확하게 언급하지 않은 부분에 대해서는, 앞서 설명한 음원 방향 탐지 장치(100)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있을 것이다.
도 11은 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 다른 실시예를 도시하고 있는 사시도이며, 도 12는 도 11에 도시된 음원 방향 탐지 장치의 평면도이다.
본 발명의 일 양태의 다른 실시예에 의한 음원 방향 탐지 장치(200)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 음원 방향 탐지 장치(100)와 비교하여 볼 때, 추가 마이크 모듈(M')을 더 포함하고 있다.
도 11 및 도 12에는 마이크 모듈들(M)이 네 개인 경우를 도시하고 있으나, 상기 마이크 모듈들(M)은 두 개 이상이면 된다.
상기 추가 마이크 모듈(M')은 상기 마이크 모듈들(M)보다 상기 구조물(S)로부터 더 멀리 이격되어 있을 수 있다.
도 11에는 상기 추가 마이크 모듈(M')이 한 개인 경우만 도시하였으나, 상기 추가 마이크 모듈(M')은 두 개 이상 존재할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 경우, 추가 마이크 모듈(M')의 존재로 인하여, 음원의 방향 및/또는 위치를 판단함에 있어서, 더욱 정확성이 높아질 수 있다. 특히, 음원의 방위각을 판단함에 있어서, 더욱 정확성이 높아질 수 있다. 이는, 상기 추가 마이크 모듈(M')에 의해 마이크 모듈들(마이크 어레이)의 전체적인 배치가 비대칭적으로 되기 때문에, 음원의 소리에 대한 출력값이, 음원의 방향에 대해 방향 특이성을 가지게 되기 때문이다.
이하에서는, 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 또 다른 실시예에 대해서 설명하기로 한다. 특히, 본 발명읠 일 양태의 또 다른 실시예에 의한 음원 방향 탐지 장치(300)를 설명함에 있어서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치(100)와 다른 점을 주로 설명하기로 한다. 따라서, 이하에서 명확하게 언급하지 않은 부분에 대해서는, 앞서 설명한 음원 방향 탐지 장치(100)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있을 것이다.
도 13은 본 발명의 일 양태에 의한 음원 방향 탐지 장치의 또 다른 실시예를 도시하고 있는 사시도이며, 도 14는 도 13에 도시된 음원 방향 탐지 장치의 평면도이다.
본 발명의 일 양태의 또 다른 실시예에 의한 음원 방향 탐지 장치(300)는, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명함 음원 방향 탐지 장치(300)와 비교하여 볼 때, 복수의 마이크 모듈들(M) 중 적어도 하나(M", 이하에서 제3 마이크 모듈(M"))의 위치가 다르게 배치되어 있다.
도 13 및 도 14에는 제3 마이크 모듈(M")이 도 5 및 도 6에서 도시한 마이크 모듈(M)의 위치보다 상기 구조물(S)로부터 더 멀리 이격되어 있다. 이로서, 마이크 모듈들(M,M")이 배치된 지점을 꼭지점으로 하여 형성되는 기하학적 도형은 정사각형이 아닌 사격형이 된다.
도 13에는 상기 제3 마이크 모듈(M")이 한 개인 경우만 도시하였으나, 상기 제 3 마이크 모듈(M")의 개수(N')와 전체 마이크 모듈들(M, M")의 개수(N) 사이에는 다음과 같은 식이 성립할 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 30.09.2011]　
수학식 6
Figure WO-DOC-148
본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 경우, 제3 마이크 모듈(M")의 존재로 인하여, 음원의 방향 및/또는 위치를 판단함에 있어서, 더욱 정확성이 높아질 수 있다. 특히, 음원의 방위각을 판단함에 있어서, 더욱 정확성이 높아질 수 있다. 이는, 상기 제3 마이크 모듈(M")에 의해 마이크 모듈들(마이크 어레이)의 전체적인 배치가 비대칭적으로 되기 때문에, 음원의 소리에 대한 출력값이, 음원의 방향에 대해 방향 특이성을 가지게 되기 때문이다.
<감시 카메라>
이상에서는, 본 발명의 일 양태에 따르는 음원 방향 탐지 장치에 대해서 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 다른 양태에 따르는 감시 카메라 장치에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 카메라 모듈을 포함하는 음원 방향 탐지 장치에 대해서 설명하기로 한다.
도 15는 본 발명의 다른 양태에 따르는 감시 카메라의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
본 발명에 따르는 감시 카메라(400)는, 전원부(410), 저장부(420), 통신부(430), 마이크 어레이(440), 카메라 모듈(460) 및 제어부(450)를 포함할 수 있다. 이 때. 상기 전원부(410), 저장부(420), 통신부(430), 마이크 어레이(440), 및 제어부(450) 각각은 도 4를 참조하여 설명한 전원부(110), 저장부(120), 통신부(130), 마이크 어레이(140) 및 제어부(150)와 그 기능 및/또는 구성이 동일 또는 유사하므로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
카메라 모듈(460)은, 영상정보를 획득할 수 있다. 카메라 모듈(460)에서 획득된 영상정보는, 통신부(430)를 통해 외부로 송출되거나 또는 저장부(420)에 저장될 수 있을 것이다.
카메라 모듈(460)은 광학적 신호에 따라 정지영상 또는 동영상 등의 영상정보를 획득할 수 있다. 여기서, 광학적 신호는 가시광선은 물론, 그 외에 육안으로는 볼 수 없는 적외선이나 자외선 등을 포함할 수 있다.
이러한 카메라 모듈(460)은 2D카메라 및 3D카메라 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
2D카메라는 외부로부터 빛을 수광하여 수광된 빛에 따라 명암정보 또는 색상정보 등을 획득함으로써 2차원 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 2D카메라는, CCD(charge coupled device)소자 또는 COMS(complementary metal oxide semiconductor)소자로 구현된 이미지센서를 통해 수광된 빛에 따라 영상정보를 획득할 수 있다.
3D카메라는 외부로부터 빛을 수광하여 수광된 빛에 따라 깊이정보(depth information)을 획득함으로써 깊이정보를 반영하는 깊이 이미지(depth image) 등과 같은 3차원 영상을 획득할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 양태에 따르는 감시 카메라를 도시한 사시도이다. 도 16을 참조하면, 본 발명에 따르는 감시카메라(400)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 플레이트(P'), 구조물(S'), 마이크 모듈들(M', 도 15의 440, 마이크 어레이라고도 할 수 있음) 및 카메라 모듈(CM, 도 15의 460)을 포함할 수 있다. 상기 플레이트 (P'), 구조물(S') 및 마이크 모듈들(M') 각각은 앞서 설명한 본 발명의 일 양태에 따르는 음원 방향 탐지 장치(100)의 플레이트(P) 및 마이크 모듈들(M)와 동일하거나 유사하므로 구조적으로 거의 동일므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
구조물(S')은, 그 내부에 카메라 모듈(CM)을 수용할 수 있도록 캐버티(cavity)를 가지는 형상으로 제조되는 것이 바람직하며, 또한 카메라 모듈(CM)이 주변을 촬영할 수 있도록 빛이 투과할 수 있는 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 이 외의 상기 구조물(S')에 대한 설명은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 음원 방향 탐지 장치의 구조물(S)에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.
카메라 모듈(CM)은 카메라 렌즈(CL) 및 카메라 바디(CB)을 포함할 수 있다.
상기 카메라 렌즈(CL)는 빛을 수광하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 카메라 렌즈(CL)는 당업자에게 잘 알려진 형태로 구현될 수 있고 제작될 수 있다.
상기 카메라 바디(CB)는 상기 카메라 렌즈(CL)의 지향방향을 가변하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라 바디(CB)는 상기 카메라 렌즈(CL)가 도 16에 도시되어 있는 제1 화살표(A1) 방향으로 움직일 수 있도록 할 수 있으며, 나아가 제2 화살표(A2) 방향으로 움직일 수 있도록 할 수 있다. 즉, 상기 카메라 바디(CB)는 상기 카메라 렌즈(CL)의 지향방향을 고도각 방향 및 방위각 방향으로 이동할 수 있도록 할 수 있다.
상기 카메라 바디(CB)가 상기 카메라 렌즈(CL)의 지향 방향을 가변하기 위하여 당업자에게 공지된 수단이 채택될 수 있다.
이하에서는, 본 발 명의 다른 양태에 의한 감시 카메라의 동작 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 17은 본 발명의 다른 양태에 의한 감시 카메라의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
감시 카메라(400)는 상기 마이크 모듈들(M')을 통하여 소리(음파)를 획득할 수 있다(S100). 이어서, 감시 카메라(400)는, 상기 소리의 음원의 방향 및/또는 위치를 분석하여 획득할 수 있다(S110). 감시 카메라(400)는, 상기 획득된 음원의 방향으로 카메라 렌즈(CL)가 향하도록 카메라 바디(CB)를 제어하여 카메라 모듈의 지향방향을 변경할 수 있다(S120).
단계 S100에서, 감시 카메라(400)는, 특정 소리만을 필터링할 수 있다. 다시 말해, 입력되는 소리에 대한 특정 조건을 미리 설정하여 놓고, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 소리만을 필터링할 수 있다. 단계 S100에서 특정 소리에 대해서 필터링을 시도할 경우, 필터링된 특정 소리만 단계 S110의 분석 대상이 될 수 있다.
예를 들어, 감시 카메라(400)는, 임계값보다 더 큰 크기의 소리에 대해서만 음원의 방향 및/또는 위치를 분석할 수 있다. 상기 임계값은 절대적인 값으로 설정될 수도 있으나, 특정 값(예를 들어, 평균적으로 마이크 모듈들을 통해 입력되는 주변 소음의 평균 크기)에 대한 상대적인 값으로 설정될 수도 있다.
또 다른 예를 들어, 감시 카메라(400)는, 특정 패턴을 가지는 소리에 대해서만 음원의 방향 및/또는 위치를 분석할 수 있다. 상기 특정 패턴을 가지는 소리는 물건이 떨어지는 소리, 물건이 깨지는 소리, 문이 열리는 소리, 창문이 열리는 소리, 차량이 충돌하는 소리, 사람의 비명소리, 사이렌 소리 등을 포함할 수 있다. 이러한 특정 패턴은 상기 감시 카메라(400)를 사용하고자 하는 목적에 따라서 다르게 설정될 수 있으며, 앞서 예시한 특정 패턴의 소리 이외의 많은 다른 소리들이 상기 특정 패턴을 가지는 소리에 포함될 수 있을 것이다.
단계 S110에서, 음원의 방향 및/또는 위치를 분석하는 것에 대해서는, 이미 앞서 상세히 상술한 바 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
단계 S110의 출력값은 상기 음원의 좌표값일 수 있다. 예를 들어, 상기 음원의 좌표값은 직교좌표계에서의 좌표값일 수 있다. 또는, 상기 좌표값은 극좌표계에서의 좌표값일 수 있다. 단계 S110의 출력값에 의해 상기 음원의 공간 상에서의 위치를 파악할 수 있게 된다.
한편, 단계 S110의 출력값은 상기 음원의 방향값일 수 있다. 예를 들어, 상기 단계 S110의 출력값은 상기 음원의 방위각 및 고도각에 의해 결정되는 음원의 방향일 수 있다.
단계 S100 및 단계 S110을 통해서 획득된 음원의 방향 및/또는 위치에 기반하여, 감시 카메라(400)는 단계 120을 수행함으로써, 상기 음원의 방향 및/또는 위치를 지향하도록 상기 카메라 모듈(CM)의 지향방향을 제어할 수 있다.
단계 S120을 수행하기 위하여, 감시 카메라(400)는 카메라 모듈(CM)의 현재 지향 방향을 판단할 수 있으며, 단계 S100에서 획득된 음원의 방향 및/또는 위치를 지향하기 위한 목표 지향 방향과 상기 현재 지향 방향과의 차이를 산출할 수 있다. 예를 들어, 감시 카메라(400)는, 현재 지향 방향의 고도각과 목표 지향 방향의 고도각의 차이값, 현재 지향 방향의 방위각과 목표 지향 방향의 방위각의 차이값을 산출할 수 있다. 이로부터, 감시 카메라(400)는, 산출된 고도각의 차이값만큼 카메라 모듈(CM)의 지향 방향을 제1 화살표(A1) 방향에 대해서 변경하고, 산출된 방위각의 차이값만큼 카메라 모듈(CM)의 지향 방향을 제2 화살표(A2) 방향에 대해서 변경할 수 있다.
이로써, 본 발명의 다른 양태에 의한 감시 카메라는 특정 이벤트의 발생(예를 들어, 특정 패턴의 소리의 발생)을 감지하여, 이벤트가 발생한 방향 및/또는 위치를 향하여 카메라 모듈(CM)의 지향 방향을 변경하여 줌으로써, 보다 능동적이고 정확하게 주변 상황에 대한 정확한 감시활동이 가능하도록 한다.
이상에서는, 본 발명에 의한 감시 카메라를 설명함에 있어서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 음원 방향 탐지 장치에 카메라 모듈이 결합된 것에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 의한 감시 카메라는 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한 본 발명의 다른 실시예 또는 또 다른 실시예에 의한 음원 방향 탐지 장치에 카메라 모듈이 결합된 형태도 포함한다 할 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한 본 문서에서 설명된 실시예들은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 평면 상에 배치된 적어도 세 개의 마이크 모듈들;
    상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들의 사이에 배치되며, 상기 평면에 수직인 방향으로 돌출된 구조물; 및
    상기 세 개의 마이크 모듈들을 통해 획득된 음파를 분석하여 음원의 방향을 분석하는 제어부를 포함하는 음원 방향 탐지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 중 하나는,
    가장 인접한 다른 두 개의 마이크 모듈과 각각 동일한 거리만큼 이격되도록 배치되는 음원 방향 탐지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물은,
    상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들의 중심에 배치되는 음원 방향 탐지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 중 임의의 두 개의 사이에 상기 구조물의 적어도 일부가 배치되는 음원 방향 탐지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 각각에 의해 획득된 음파들 사이의 도달 시간차에 따라 상기 음원의 방향을 분석하는 음원 방향 탐지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들 각각에 의해 획득된 음파들 사이의 도달 시간차에 따라 상기 음원의 상기 평면에 대한 고도각을 분석하는 음원 방향 탐지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물은,
    상기 평면에 수직인 축에 대해 회전대칭인 음원 방향 탐지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물은,
    반구인 것을 특징으로 하는 음원 방향 탐지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    지향방향이 가변되는 카메라 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 카메라 모듈의 지향방향이 상기 음원의 방향을 향하도록 상기 카메라 모듈을 제어하는 음원 방향 탐지 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 카메라 모듈은 상기 구조물 내부에 배치되는 음원 방향 탐지 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 카메라 모듈은,
    상기 적어도 세 개의 마이크 모듈들의 중심에 배치되는 음원 방향 탐지 장치.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3077886A1 (fr) * 2018-02-13 2019-08-16 Observatoire Regional Du Bruit En Idf Systeme de signalement de depassement d'un seuil d'intensite sonore
CN110389597A (zh) * 2018-04-17 2019-10-29 北京京东尚科信息技术有限公司 基于声源定位的摄像头调整方法、装置和系统
EP3696811A4 (en) * 2017-10-11 2020-11-25 Sony Corporation VOICE ENTRY DEVICE, ASSOCIATED PROCESS AND PROGRAM
US11792520B1 (en) * 2022-10-13 2023-10-17 Auris, LLC System and method for local gunshot detection and camera positioning
US11795032B2 (en) 2018-11-13 2023-10-24 Otis Elevator Company Monitoring system
WO2024077366A1 (pt) * 2022-10-11 2024-04-18 Perkons S/A Sistema e método para detecção de ruído de veículos automotores e memória lida por computador correspondente

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10227849A (ja) * 1997-02-14 1998-08-25 Fuji Xerox Co Ltd 音源位置計測装置、カメラ撮影制御装置、音源位置記録装置及び音源位置計測方法
JPH10332807A (ja) * 1997-06-05 1998-12-18 Fujitsu Ltd 音源方向検出装置
JPH1164089A (ja) * 1997-08-18 1999-03-05 Toshiba Corp 波動診断装置
KR20020018511A (ko) * 2000-09-02 2002-03-08 김성헌 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 및 그제어 방법
WO2004021031A1 (ja) * 2002-08-30 2004-03-11 Nittobo Acoustic Engineering Co.,Ltd. 音源探査システム
KR20100111071A (ko) * 2009-04-06 2010-10-14 한국과학기술원 음원위치추정시스템 및 이를 구비한 음원에 반응하는 로봇

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10227849A (ja) * 1997-02-14 1998-08-25 Fuji Xerox Co Ltd 音源位置計測装置、カメラ撮影制御装置、音源位置記録装置及び音源位置計測方法
JPH10332807A (ja) * 1997-06-05 1998-12-18 Fujitsu Ltd 音源方向検出装置
JPH1164089A (ja) * 1997-08-18 1999-03-05 Toshiba Corp 波動診断装置
KR20020018511A (ko) * 2000-09-02 2002-03-08 김성헌 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 및 그제어 방법
WO2004021031A1 (ja) * 2002-08-30 2004-03-11 Nittobo Acoustic Engineering Co.,Ltd. 音源探査システム
KR20100111071A (ko) * 2009-04-06 2010-10-14 한국과학기술원 음원위치추정시스템 및 이를 구비한 음원에 반응하는 로봇

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3696811A4 (en) * 2017-10-11 2020-11-25 Sony Corporation VOICE ENTRY DEVICE, ASSOCIATED PROCESS AND PROGRAM
US11310593B2 (en) 2017-10-11 2022-04-19 Sony Corporation Voice input device and method for estimation of utterance direction
FR3077886A1 (fr) * 2018-02-13 2019-08-16 Observatoire Regional Du Bruit En Idf Systeme de signalement de depassement d'un seuil d'intensite sonore
WO2019158839A1 (fr) * 2018-02-13 2019-08-22 Observatoire Regional Du Bruit En Idf Systeme de signalement de depassement d'un seuil d'intensite sonore
CN110389597A (zh) * 2018-04-17 2019-10-29 北京京东尚科信息技术有限公司 基于声源定位的摄像头调整方法、装置和系统
US11795032B2 (en) 2018-11-13 2023-10-24 Otis Elevator Company Monitoring system
WO2024077366A1 (pt) * 2022-10-11 2024-04-18 Perkons S/A Sistema e método para detecção de ruído de veículos automotores e memória lida por computador correspondente
US11792520B1 (en) * 2022-10-13 2023-10-17 Auris, LLC System and method for local gunshot detection and camera positioning

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