KR101238989B1 - 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템 및 그 감지방법 - Google Patents

어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템 및 그 감지방법 Download PDF

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Abstract

어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템 및 그 감지방법이 개시된다. 본 발명은 어안렌즈가 장착된 전방위 카메라로 촬영한 주차면을 히스토그램으로 주차면의 공차 또는 만차 상태를 분석하여 그 결과를 층별 전광판이나 주차가능 표시 램프수단에 표시하도록 함으로써, 효율적으로 주차면을 분석할 수 있을 뿐만 아니라 공차 또는 만차 상태를 손쉽게 구별할 수 있기 때문에 적은 비용으로 주차관리 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.

Description

어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템 및 그 감지방법{PARKING LOT REAL TIME DETECTION SYSTEM USING IMAGE ANALYSIS OF OMNIDIRECTIONAL CAMERA AND DETECTION METHOD THEREOF}
본원 발명은 주차가능면 실시간 감지시스템 및 그 감지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 어안렌즈가 장착된 전방위 카메라로 촬영한 주차면을 분석하여 주차가능 공간을 보다 효율적으로 관리할 수 있는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템 및 그 감지방법에 관한 것이다.
근래에 차량의 증가추세에 따라 주차문제가 심각한 사회문제가 되고 있으며, 특히 대형 할인점과 백화점이나 공연장과 같이 많은 사람들이 모이는 장소에서는 특히 그 문제성이 심각하다. 이에 주차 관리를 효율적으로 하기 위한 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나 주차 관리는 주차 영역의 실시간 확인, 차량 정보의 기록, 주차 시간 계산, 차량 소유자의 확인, 요금정산, 불법 주차 단속, 조명 시설 관리 등 관리 항목이 상당히 많으며, 이를 인적 자원만으로 관리하는 것은 비효율적이고 비용도 많이 소요된다.
일반적인 주차장 운영 방식은 여러 명의 주차 관리인이 주차장에 상주하여 차량이 주차장으로 진입하면 차량의
주차 시작 시간 및 종료 시간을 체크하여 출차시에 해당 시간에 대한 주차 요금을 징수하는 형대로 운영되고 있다. 이러한 운영 방식은 많은 인력을 필요로 할 뿐만 아니라, 주차 관리원의 수기 오류 및 주차 요금의 불법 유용의 문제점이 발생한다.
현재 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 대규모의 노외 주차장이나 건물 부설 주차장에는 주차장 운영 및 관리에 따른 상당 부분을 자동화하여 처리할 수 있도록 주차 게이트 바를 이용한 자동 주차 관리 시스템이 도입되고 있다.
예를 들어, 루프 감지기와 주차 카드 발행기를 이용하여 차량의 출입 시간을 자동으로 기록하고 차량의 출차시 주차 요금을 전산 처리하여 정산함으로써 주차장 관리에 필요한 전반적인 인력을 최소화하고 있다. 하지만, 이러한 자동 주차 관리 시스템에서도 주차 요금의 정산 및 차량의 불법 출차를 감시하기 위해 주차 관리 인력이 요구되고 있다.
도 1은 종래의 주차면 관리 시스템 중 주차장의 레이스 웨이(W)에 설치된 다수의 카메라로 주차면을 촬영하는 모습을 나타낸 사진이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 주차면 관리 시스템은 입출차로 양측을 따라 주차장 천정에 레이스 웨이(W)가 설치되어 있으며, 용도별로 각기 다수의 카메라가 구비된 카메라모듈(C1, C2)이 레이스 웨이(W)에 설치되어 입출차로를 가로질러 건너편의 주차면을 촬영하는 방식으로 구축되고 있다.
도 1과 같은 종래의 방식은 단방향의 시야각을 가진 카메라를 사용하고 주차구역의 양쪽 면에서 건너 편의 차량을 촬영하는 방법인데, 이 외에도 입출차로 중앙에서 좌우 양방향 각각의 카메라로 주차차량을 촬영하여 차량의 입출차 유무를 검지하거나 차량번호를 인식하는 방식의 주차면 관리 시스템이 있다.
상기와 같은 방법은 설치에 소요되는 카메라 수량이 많고 양쪽에 레이스 웨이(W)를 설치하여야 하는 필요성 때문에 비용의 증가가 필연적이었고 시스템의 간소화에 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전방위 촬영이 가능한 고화질의 전방위 카메라를 도입하여 카메라 1대로 다수의 주차면을 촬영하고 공차와 만차를 구별할 수 있도록 하여 보다 손쉽게 주차 공간을 제공할 수 있도록 하는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 히스토그램의 유사도 분석으로 공차와 만차 상태를 구별할 수 있는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 주차장에 입출하는 차량의 번호를 인식하여 주차 시간에 따른 요금 정산을 보다 손쉽게 할 수 있는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템은 주차장의 천정에 설치되어 주차면을 포함하는 상기 천정 하부의 하부면을 전방위로 촬영할 수 있도록 어안렌즈가 장착된 전방위 카메라와, 상기 카메라를 통해 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 한 화면데이터씩 압축하여 저장하고 저장된 영상 데이터를 리사이징하여 디스플레이장치에서 입력받을 수 있는 신호로 엔코딩하고, 상기 엔코딩된 데이터를 엠펙4 동영상 디코딩 기술, 디코딩된 영상 데이터를 파노라마 영상으로 변환하는 기술, 파노라마 영상 또는 특정 부분이 확대된 형태의 영상을 재생하는 기술 중의 어느 하나로 처리하는 네트워크 비데오 서버와, 상기 네트워크 비데오 서버의 출력 영상을 4개 이상의 상기 주차면 분할된 영역에 대응하는 분할영상정보로 복원한 영상과 상기 압축저장된 화면데이터를 비교하여 유사도의 정도에 따라 공차와 만차를 식별하도록 동작되는 주차감시서버와, 상기 주차감시서버에서 전송되는 각 주차구역별 공차와 만차데이터를 전송받아 소정 영역별 주차가능공간을 감지하여 실시간으로 전송하는 주차면관리서버와, 상기 주차면관리서버와 연동되어 층별 주차상태를 표시하는 층별 전광판 및 상기 주차면관리서버 또는 상기 주차감시서버와 연동되어 각 주차구역별 공차 또는 만차 상태를 표시하도록 상기 주차구역별 상부에 위치하도록 형성된 램프수단을 포함하여 구성할 수 있다.
이러한 주차감시서버는 공차 또는 만차 상태 주차면 영상의 히스토그램을 추출하여 기본데이터로 저장하고, 상기 압축저장된 화면데이터의 히스토그램 데이터를 추출하여 상기 기본데이터와 유사도를 비교하여 공차 또는 만차 상태를 식별하되, 상기 히스토그램의 중앙값을 유사도 측정의 기준이 되도록 상기 히스토그램 데이터를 비교하는 것을 특징으로 하는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템.
또한, 네트워크 비데오 서버는 상기 카메라를 통해 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 디지털로 출력하는 촬상소자인 씨모스(CMOS) 센서와, 상기 씨모스 센서의 출력 영상 데이터를 한 화면 데이터씩 제1 디램에 저장하는 시시디 아이에프(CCD IF) 블록, 상기 제1 디램에 저장된 영상 데이터를 영상 처리하여 TV에서 입력받을 수 있는 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 NTSC/PAL 엔코더, 탐색할 영상 화면내에서 윈도의 크기 또는 위치를 이동할 수 있도록 하여 상기 윈도내 영상의 콘트라스트(대조), 색 등의 변화를 검출하고, 신호를 출력함에 따라 화면 내에서의 움직이는 물체를 자동으로 검출하거나 상기 윈도내 움직임만을 검출하여 신호를 출력하는 동작 감지기 및 각 구성요소를 제어하는 리눅스 기반의 프로그램이 저장되어 있는 플래쉬 메모리를 포함하여 구성하되 상기 제1 디램에 저장된 압축된 영상 데이터를 엠펙4로 압축하여 네트워크 인터페이스를 이용하여 PC로 전송하거나 유에스비 인터페이스를 이용하여 저장장치에 바로 저장할 수 있도록 처리하는 것이 바람직하다.
상기 공차 알림 표시 및 상기 만차 알림 표시는 각각에 대응하여 서로 다른 색상을 발광하도록 하고, 상기 주차장으로 입고되는 차량의 번호와 출고되는 차량의 번호를 인식하여 상기 주차면관리서버로 전송하는 영상장치를 더 포함하여 구성하고, 상기 주차면관리서버는 상기 차량을 번호별로 입고시간과 출고시간을 기록하여 요금정산소로 전송하도록 구성하면 주차요금을 자동으로 징수할 수 있다.
또한, 주차감시서버는 상기 히스토그램의 중앙값을 유사도 측정의 기준이 되도록 상기 히스토그램 데이터를 비교하되 소정 시간 이상 상기 히스토그램의 유사도가 오차를 벗어날 경우를 만차 또는 공차상태로 판단한다.
한편, 주차장의 천정에 설치되어 주차면을 포함하는 상기 천정 하부의 하부면을 전방위로 촬영할 수 있도록 어안렌즈가 장착된 전방위 카메라를 구비한 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지 방법은, (a)상기 카메라를 통해 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 한 화면데이터씩 압축하여 저장하고 저장된 영상 데이터를 리사이징하여 디스플레이장치에서 입력받을 수 있는 신호로 엔코딩하는 단계와 (b)상기 (a)단계에서의 출력 영상을 4개 이상의 상기 주차면 분할된 영역에 대응하는 분할영상정보로 복원한 영상과 상기 압축저장된 화면데이터를 비교하여 유사도의 정도에 따라 공차와 만차를 식별하는 단계와, (c)상기 (b)단계에서 식별된 각 주차구역별 공차와 만차데이터를 전송받아 소정 영역별 주차가능공간을 감지하여 실시간으로 전송하는 단계와 (d)상기 (c)단계에서 전송된 데이터로 층별 전광판에 층별 주차상태를 표시하는 단계 및 (e)각 주차구역별 공차 또는 만차 상태를 주차구역별 상부에 위한 램프수단에 표시하는 단계를 포함한다.
상기 (b)단계는 공차 또는 만차 상태 주차면 영상의 히스토그램을 추출하여 기본데이터로 저장하고, 상기 압축저장된 화면데이터의 히스토그램 데이터를 추출하여 상기 기본데이터와 유사도를 비교하여 공차 또는 만차 상태를 식별하도록 한다.
상기 (a)단계는 (a-1)어안 렌즈를 통해 들어온 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 YCbCr 포맷으로 입력받는 단계와, (a-2)상기 입력받은 데이터를 실제 상이 맺힌 영역을 찾아 편집하는 단계와, (a-3)상기 편집된 화상을 엠펙 코덱을 이용하여 인코딩하는 단계와, (a-4)영상 데이터의 저장 유무를 판단하기 위하여 녹화모드를 확인하는 단계와, (a-5)상기 (a-4)단계에서 항상 녹화모드로 판정되면 네트웍과 유에스비하드가 모두 연결되어 있는 가를 판단하여 모두 연결된 경우에만 영상을 PC로 전송하고 이때 녹화 플래그를 데이터와 함께 전송하는 단계, (a-6)상기 (a-5)단계에서 전송된 영상을 엠펙 동영상 디코딩 기술, 디코딩된 영상 데이터를 파노라마 영상으로 변환하는 기술, 변환된 영상을 실시간으로 처리하는 기술을 적용하여 파노라마 영상 또는 특정 부분이 확대된 형태의 영상만을 따로 저장할 수 있도록 처리하는 단계, (a-7)상기 (a-4)단계에서 모션 녹화모드로 판단되면 설정된 영역에 물체의 움직임이 감지되었을 경우 모션 녹화 플래그를 인에이블하여 네트웍 전송이나 유에스비하드 저장시 녹화 유무를 판단할 수 있게 하는 단계 및 (a-8)상기 (a-4)단계에서 스케쥴 녹화모드로 판단되면 설정된 시간에 예약 녹화 플래그를 인에이블하여 네트웍 전송이나 유에스비하드 저장시 녹화 유무를 판단할 수 있게 하는 단계를 포함하여 이루어지게 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템에 의하면, 전방위 촬영이 가능한 고화질의 전방위 카메라를 설치하고 손쉽게 공차 또는 만차 상태를 구별할 수 있기 때문에 적은 비용으로 주차관리 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템에 의하면, 적은 수의 카메라와 히스토그램 분석을 통하여 공차와 만차 공간을 신속하고도 정확하게 식별할 수 있다.
그리고, 본 발명의 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템에 의하면, 주차장에 입출하는 차량의 번호를 인식함으로써, 주차 시간에 따른 요금 정산을 보다 손쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 다면 촬영으로 방범이나 보안기능도 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 주차면 관리 시스템 중 주차장의 레이스웨이에 설치된 다수의 카메라로 주차면을 촬영하는 모습을 나타낸 사진,
도 2는 본 발명의 일실시예의 구성을 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예 중 NVR의 상세 구성도,
도 4는 본 발명의 영상 데이터 이동경로를 표시한 도면
도 5는 본 발명의 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도,
그리고,
도 6은 도 5의 전방위 영상 처리 방법을 설명하기 위한 상세 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 주요 구성을 나타낸 블럭도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템은 어안렌즈가 장착된 전방위 카메라(310), 전방위 카메라(310)에서 촬영된 영상을 복원하는 네트워크 비데오 서버(NVR;Video Network Server)(300), NVR(300)의 출력영상과 기본 영상을 비교하여 공차 또는 만차 상태를 식별하는 주차감시서버(200), 주차 가능 공간을 실시간으로 제공하는 주차면 관리서버(100), 층별 주차상태를 표시하는 층별 전광판(400) 및 주차 가능구역과 불가능구역을 램프로 표시하는 램프수단(410)을 포함하여 구성할 수 있다.
전방위 카메라(310)는 주차장의 천정에 설치되어 주차면을 포함하는 천정 하부의 하부면을 전방위로 촬영할 수 있도록 어안렌즈(Fisheye Lens)가 장착된 카메라로 구성된다.
전방위 카메라(310)는 주차장의 천정에 설치되어 주차면 및 입출차로를 포함하는 천정 하부의 전방위를 촬영하게 되는 데 실제로 건물 기둥 등의 장애물로 인해 하나의 전방위 카메라(310)가 커버할 수 있는 주차면을 감안하여 설치장소를 결정하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 전방위 카메라(310)를 통해 주차면 뿐만 아니라 방범용도로 사용될 입출차로 영상 정보도 얻을 수 있다.
전방위 카메라(310)는 입출차로의 천정에 설치되지만 주차장의 내부의 시설에 따라 천정에 고정구조물을 두고 이에 연결하여 천정보다 낮게 설치될 수도 있고, 주차면을 촬영하는 전방위 카메라(310)가 특정될 수 있도록 인터넷 프로토콜(IP, Internet Protocol) 주소가 부여된 지능형 카메라를 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우 네트워크(예: LAN, Local Area Network)로 연결되어 영상정보를 외부 또는 NVR(300)로 전송하게 된다.
네트워크 비데오 서버(NVR;Video Network Server)(300)는 전방위 카메라(310)를 통해 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 한 화면데이터씩 압축하여 저장하고 저장된 영상 데이터를 리사이징하여 디스플레이장치에서 입력받을 수 있는 신호로 엔코딩하고, 엔코딩된 데이터를 엠펙4 동영상 디코딩 기술, 디코딩된 영상 데이터를 파노라마 영상으로 변환하는 기술, 파노라마 영상 또는 특정 부분이 확대된 형태의 영상을 재생하는 기술 중의 어느 하나로 영상을 처리하도록 구성된다.
도 3의 NVR의 상세 구성도를 참고하여 NVR을 보다 구체적으로 설명한다.
어안 렌즈(310)를 통해 들어온 원형의 광학상은 촬상소자인 CMOS 센서(320)를 통해서 원형의 화상 데이터로 변환되어 디지털로 메인 프로세서(330)로 전송된다. 어안 렌즈(310)는 시스템의 특성상 시야각(Field Of View)이 넓은 것(180도 이상)을 사용하되 광각 볼록렌즈를 사용한다. 또한, 넓은 범위를 촬영할 수 있는 어안 렌즈의 특성을 살리고 소프트웨어 처리 후에 좀 더 선명한 영상을 얻을 수 있기 위해 CMOS 센서의 화소수를 높여야 한다.
씨모스 센서(320)를 통해 디지털로 촬영된 원형의 화상 데이터는 메인 프로세서(Main Processor)(330)에서 엠펙4 코덱을 이용하여 동영상으로 인코딩된다. 엠펙4(MPEC4;Moving Picture Experts Group 4) 코덱(CODEC)은 기존의 감시용 카메라 등에 널리 쓰였던 제이펙(JPEG;Joint Photographic Expert Group)에 비해 압축 효율이 높다. 압축률이 높은 코덱을 사용하면 데이터 처리 및 전송에 필요한 자원이 줄어들고 최종 저장되는 데이터량도 줄일 수는 장점이 있다.
또한, 씨모스 센서(320)는 어안 렌즈(310)를 통해 들어온 원형의 광학상을 BT656 인터페이스를 이용하여 원형의 화상 데이터로 변환하여 YCbCr 422 포맷으로 출력하도록 구성된다.
플래시 메모리(372)와 제1 디램(DRAM;Dynamic Random Access Memory)(374), 제2 디램(376) 그리고 제3 디램(378)으로 구성된 메모리부(370)에는 소프트웨어 처리, 표시 및 표시 제어기를 실행하는 화상 변환기를 포함할 수 있도록 하여 메인프로세서(330)에서 상기 카메라부의 촬영된 왜곡되어 있는 영상을 복구시키는 특수한 기법(Map Projection)을 사용하여 영상을 복구시키도록 구성하여 사각 파노라마 화상 또는 투시 화상 등의 인간이 좀더 보기 쉬운 화상으로 처리된다.
그리고, 선명한 영상과 어두운 지역 또는 밤에 촬영된 영상의 품질을 높이기 위하여 Day & Night, 화이드발란스(White Balance), 역광보정 및 자체 노이즈 저감 기능을 씨모스 센서 및 소프트웨어에 적용하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 메인 프로세서(330)에서는 이미지 처리 소프트웨어를 통해 이미지 내의 특정 장소에 실제로 있는 것처럼 고개를 돌리거나(pan), 위 아래를 내려다보거나(tilt), 줌인(zoom in) 또는 줌아웃(zoom out), 특정 부분의 영상을 확대하여 디스플레이하는 등의 기능을 선택할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기에서와 같이 원형의 광학상을 사각 파노라마 화상 또는 투시 화상 등의 인간이 좀더 보기 쉬운 화상으로 변환하는 상기 화상 변환처리는 삼각함수를 이용해 극좌표를 직교 좌표로 변환시키는 많은 좌표변환을 필요로 하나 이것은 본 발명에서 특정부분이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 인코딩된 영상 데이터는 이더넷(Ethernet Interface)(340)을 통해 티시피아이피(TCP/IP;Transmission Control Protocol/Internet Protocol)프로토콜을 사용하여 PC로 전송한다. 선명한 영상을 얻기 위해 많은 데이터를 전송하기 때문에 이더넷을 통해 전송되는 데이터량이 많기 때문에 카메라와 PC간의 연결은 네트워크 지연이 별로 없는 전용망으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 씨모스 센서(320)를 통해 디지털로 촬영된 영상은 일반적인 신호처리 기술을 이용하여 NTSC/PAL엔코더(360)에서 NTSC/PAL 형태의 아날로그 신호로 변경하여 별도로 출력함으로써 디스플레이장치를 통하여 현재 촬영되는 영상의 상태를 바로 확인할 수 있다.
한편, 외부 저장 장치와 같은 유에스비 하드를 추가로 구성하면 인코딩된 영상 데이터를 별도의 추가 장비 없이 유에스비 인터페이스(350)를 통하여 유에스비 하드(410)에 바로 저장할 수 있다. USB High Speed 드라이버 제작 및 USB 장치 관리 기술 및 파일 시스템 기술이 필요하지만 일반적인 것이므로 설명을 생략한다. 이 기능은 저비용, 고효율의 감시용 영상 촬영 및 저장이 필요한 환경에 적합하게 개발되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 영상 부호화 기술 중 하나인 동작감지기(Motion Detection) 기술을 이용함으로써, 주차면에 움직임이 없는 경우 영상 데이터를 저장하지 않고 있다가 특정 주차면의 움직임이 확인되면 영상을 저장할 수 있다. 이 기능을 사용하면 대부분의 시간 동안 움직임이 없는 경우 저장되는 데이터량을 획기적으로 줄일 수 있고 전체 영상을 분석하는 시간을 줄일 수 있다.
이를 위하여 동작 감지기(390)는 탐색할 영상 화면내에서 윈도의 크기 또는 위치를 이동할 수 있도록 하여 상기 윈도내 영상의 콘트라스트(대조), 색 등의 변화를 검출하고, 신호를 출력함에 따라 화면 내에서의 움직이는 물체를 자동으로 검출하거나 상기 윈도내 움직임만을 검출하여 신호를 출력하도록 구성된다.
즉, 동작감지기(390)의 검출신호 유무에 따라 메인 프로세서(330)는 화면데이터를 상기 제1 디램에 저장할 것인지 그 유무를 판단하고, 씨모스 센서(320)에서 입력받은 데이터(1600x1200)를 실제 상이 맺힌 영역(1200x1200)으로 편집하여 제1 디램에 저장하도록 제어한다.
그리고, 메인프로세서(330)는 네트워크 인터페이스인 이더넷 인터페이스(340)에 네트워크가 연결되고 유에스비 인터페이스(350)에 유에스비가 동시에 연결된 경우에는 유에스비 인터페이스(350)를 통하여 유에스비에 데이터를 저장하지 않고 네트워크 인터페이스(340)를 통하여 데이터를 전송하도록 하고, 네트워크 인터페이스(340)에 네트워크가 연결되어 있지 않은 경우에만 유에스비에 데이터를 저장하도록 제어하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하여 본 발명의 영상 데이터 이동경로를 상세하게 설명한다.
씨모스 센서(320)는 BT656 인터페이스를 이용하여 YCbCr 422 포맷으로 영상 데이터를 시시디 아이에프(CCD IF;Charge-Coupled Device Intermediate Frequency)(322) 블록으로 출력한다. 시시디 아이에프(322) 블록에서는 BT656 인터페이스로 YCbCr 422 포맷으로 영상 데이터를 입력 받아 제1 디램(374)에 YCbCr 422 포맷으로 한 화면 데이터씩 저장한다.
제1 디램(374)에 저장된 영상 데이터는 TV로 바로 출력하기에는 너무 큰 영상이다. 따라서 리사이즈 엔진(Resize Engine)(324)을 통해서 720x480 픽셀 등 작은 영상으로 변환하여 다시 제2 디램(376)으로 저장한다. 그러나, 기상청의 구름 분포도 측정에서와 같이 정밀한 영상을 원하는 경우에는 상기 픽셀의 크기를 가변할 수 있음은 물론이다.
제2 디램(376)에 저장된 영상 데이터를 NTSC/PAL 엔코더(360)를 통해서 아날로그 신호로 변환하여 출력하면 TV와 같은 디스플레이장치에서 영상을 확인할 수 있도록 한다. 상기 NTSC/PAL 엔코더(360)는 외부 칩을 사용할 수도 있고 전용의 비디오 프로세서일 경우 칩 내부에 있는 블록을 사용할 수도 있다.
한편 제1 디램(374)에 저장된 영상 데이터는 비디오 엔코더(Video Encoder)(380)를 이용하여 소프트웨어 엠펙4로 압축하여 제3 디램(378)에 저장한다. 이렇게 제3 디램(378)에 저장된 압축된 영상 데이터는 네트워크 인터페이스(340)를 이용하여 PC로 전송하거나 유에스비 인터페이스(350)를 이용하여 유에스비 하드에 바로 저장할 수 있다.
바람직하게 메인프로세서(330)는 네트워크 인터페이스(340)에 네트워크가 연결되고 유에스비 인터페이스(350)에 유에스비가 동시에 연결된 경우에는 유에스비에는 데이터를 저장하지 않고 네트워크 인터페이스(340)를 통하여 데이터를 전송하고 네트워크가 연결되어 있지 않은 경우에만 유에스비에 데이터를 저장하도록 제어한다.
이때, PC에 저장되는 데이터는 어안 렌즈에서 보이는 영상과 같은 원형 영상 데이터일 수 있다. 따라서, PC에 저장된 데이터는 엠펙4 동영상 디코딩 기술, 디코딩된 영상 데이터를 파노라마 영상으로 변환하는 기술, 변환된 영상을 실시간으로 처리하는 기술 등을 적용하여 추후 필요에 의해 여러 가지 형태로 표현 가능하다. 파노라마 영상 또는 특정 부분이 확대된 형태의 영상만을 따로 저장할 수도 있다.
또한, 특정 시간대에만 영상 데이터를 촬영할 수 있도록 예약녹화 기능을 이용하면 저장되는 데이터량을 줄이고 영상 분석 시간을 줄일 수 있다.
이러한 NVR(300)은 다양한 네트워크 비디오 엔코더카메라 및 타사의 네트워크 감시 장비와 통합 가능하도록 구성할 수도 있으며, 팬/틸트/줌 및 디지털 입출력을 지원할 수도 있으며, 마우스 드래그로 어안랜즈 장착 위치 조정이 가능하게도 할 수 있다.
또한, 사용자 로그인 및 사용자 보호를 위해 계정을 무제한 등록할 수 있도록 구성하고, 소정 이벤트가 발생되면 자동으로 알람 기능을 수행하도록 할 수도 있다.
이러한 부가 기능들은 일반적인 카메라 제어 및 영상 처리 기능이므로 상세한 설명은 생략한다.
주차감시서버(200)는 NVR(300)의 출력 영상을 4개 이상의 상기 주차면 분할된 영역에 대응하는 분할영상정보로 복원한 영상과 상기 압축저장된 화면데이터를 비교하여 유사도의 정도에 따라 공차와 만차를 식별하도록 동작된다.
이를 위하여 주차감시서버(200)는 공차 또는 만차 상태 주차면 영상의 히스토그램을 추출하여 기본데이터로 저장하고, 상기 압축저장된 화면데이터의 히스토그램 데이터를 추출하여 상기 기본데이터와 유사도를 비교하여 공차 또는 만차 상태를 식별하도록 하되, 히스토그램의 중앙값을 유사도 측정의 기준이 되도록 설정하고, 히스토그램 데이터를 비교하여 공차 또는 만차 상태를 식별하도록 한다.
보다 구체적으로 아래의 표를 참고로 하여 설명한다.
Figure 112012015456794-pat00001
Figure 112012015456794-pat00002
표 1은 공차 상태의 기본영상으로부터 히스토그램 데이터를 추출하여 기본데이타로 저장한 것이며, 표 2는 만차 상태의 히스토그램 데이터를 추출한 것으로, 두개의 히스토그램 데이터의 유사도는 오차범위를 벗어나는 데이터를 가지게 되는데 이때의 히스토그램 데이터의 유사도를 수치로 계산하여 차량이 주차하였음을 인식하는 것이다.
즉, 두 개의 히스토그램의 중앙값(화살표 부분)을 유사도 측정의 기준이 되도록 히스토그램 데이터를 비교하되 소정 시간 이상 히스토그램의 유사도가 오차를 벗어날 경우를 만차상태로 판단하는 것이다.
공차상태의 히스토그램인 표 1에서는 중앙값이 'x3'와 'x4'사이에 위치하나 만차상태의 히스토그램인 표 2에서는 중앙값이 'x4'(하늘색)에 위치하여 중앙값이 오차 범위를 벗어나 존재하고 있음을 알 수 있다.
이러한 오차 범위는 장소나 주변 환경에 따라 달라질 수 있으므로 주차면 설치시 입력되는 만차와 공차 상태의 히스토그램을 보고 오차 범위를 설정하는 것이 바람직하다.
히스토그램의 중앙값을 유사도 측정의 기준으로 삼는 것은 주변의 밝기 변화에 따라 히스토그램의 중앙값이 이동하게 되고 그래프의 특성은 오차범위 내로 변하게 되므로, 히스토그램의 중앙값을 유사도 측정의 기준이 되게 영상데이타를 비교하는 것이다.
또한, 소정 시간 이상 판단하는 것은, 차량 감지영역내의 순간적인 영상 오류를 개선하기 위한 것으로, 차량이외에 운전자나 기타 순간적으로 차랑 감지 영역내의 움직임에 대한 오차를 감안할 때, 수초 이상 히스토그램 데이터의 유사도가 오차를 벗어나 차이를 보일 경우에만 차량을 감지함으로써 오차를 줄이기 위해서 이다.
주차면관리서버(100)는 주차감시서버(200)에서 전송되는 각 주차구역별 공차와 만차데이터를 전송받아 소정 영역별로 주차가능공간을 감지하여 실시간으로 주차 가능 유무를 전송하도록 구성된다.
구체적으로 주차면관리서버(100)에서 전송되는 데이터는 층별 주차상태를 표시하는 층별 전광판(400)으로 전송하여 각 주차장 층별 주차 현황을 표시하게 하고, 각 주차 구역 상부에 위치한 램프수단(410)으로 전송하여 각 주차구역별 공차 또는 만차 상태를 표시하도록 한다.
이러한 층별 주차 현황을 표시하는 층별 전광판(400)과 램프수단(410)은 일반적인 구성이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 주차면관리서버(100)는 주차 도면별 주차면을 등록하고 설정할 수 있도록 함과 동시에 각 주차면에 해당하는 카메라를 등록해 두면 해당 주차면을 보다 쉽게 파악할 수가 있기 때문에 각 층별로 총 주차대수와 공차면의 수량표시 및 만차면의 수량을 층별전광판(400)에 표시하도록 할 수 있다.
감시하고자 하는 또는 확인하고자 하는 층별 영상이나 주차면 영상이 필요한 경우, 해당 NVR(300)의 영상을 디스플레이장치(미도시)에 표시하도록 할 수도 있음은 물론이다.
한편, 원격제어를 위하여 각 주차면 관리서버에 접속 주소를 할당하여 인터넷으로 접속할 수 있게 하고, 무분별한 영상의 시청방지를 위하여 각 NVR(300)에 접속주소를 할당하고 사용자 아이디와 패스워드를 설정할 수도 있다.
램프수단(410)에 표시되는 공차 알림 표시 및 만차 알림 표시는 각각에 대응하여 서로 다른 색상을 발광하도록 하여 사용자가 편리하게 주차 공간을 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위하여 램프수단(410)은 발광다이오드를 장착하고 주차면 상황에 따른 색깔의 빛을 조사하여 만공차 상태 표시를 서로 다른 칼라로 표시할 수 있도록 하고 그 설치위치는 전방위 카메라(310)의 둘레에 장착되게 할 수도 있으나 해당 주차면별로 설치하여 사용자가 칼라를 보고 쉽게 공차 구역을 파악할 수 있도록 한다.
영상장치(310a)는 주차장으로 입고되는 차량의 번호와 입고되는 시간 그리고 출고되는 차량의 번호와 출고시간을 인식하여 주차면관리서버(200)로 전송하면 주차면관리서버(100)는 요금정산소에 해당 차량의 출입고 시간과 이에 대한 주차료를 징수하도록 해당 데이터를 전송한다.
동일하게 주차면관리서버(100)에서 영상장치(310a)로부터 전송되는 입고 차량의 번호와 이에 해당하는 입고시간을 저장하고, 출고 차량의 번호가 전송되면 해당 차량의 입고 시간과 출고시간을 분석하여 주차 요금에 대한 데이터를 전송할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 상술한 장치를 이용한 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템의 동작에 대하여 설명한다.
본 발명의 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 도 5의 전방위 영상 처리 방법을 설명하기 위한 상세 흐름도이다.
먼저 도 5를 참고하면, 카메라(310)를 통해 NVR(300)로 주차면 영상을 입력받는다(S500).
단계 S500에서 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 한 화면데이터씩 압축하여 저장하고 저장된 영상 데이터를 리사이징하여 디스플레이장치에서 입력받을 수 있는 신호로 엔코딩하게 된다(S600).
도 6을 참고하여 NVR(300)의 영상처리방법에 대하여 상세히 설명한다.
어안 렌즈(310)를 통해 들어온 원형의 광학상을 씨모스 센서(320)에서 BT656 인터페이스를 이용하여 원형의 화상 데이터로 변환하여 YCbCr 422 포맷으로 입력받는다(S601).
씨모스 센서(320)에서 입력받은 데이터(1600x1200)를 실제 상이 맺힌 영역(1200x1200)을 찾아 메인 프로세서가 편집을 하고(S602), 편집된 화상을 엠펙4 코덱을 이용하여 인코딩한다(S604).
단계 S606에서는 상기 영상 데이터의 저장을 할 것인지 아닌지를 판단하기 위하여 녹화모드를 확인하고, 단계 S606에서 항상 녹화모드로 판정되면 네트웍이 연결되어 있는 지를 판단하고(S620), 네트웍이 연결되고 USB하드가 모두 연결되어 있는 가를 판단하여 모두 연결된 경우에만 데이터와 함께 녹화 플래그를 전송하고(S621) 전송이 완료되면(S622) 종료한다.
이후, PC는 전송된 영상을 엠펙4 동영상 디코딩 기술, 디코딩된 영상 데이터를 파노라마 영상으로 변환하는 기술, 변환된 영상을 실시간으로 처리하는 기술 등을 적용하여 파노라마 영상 또는 특정 부분이 확대된 형태의 영상만을 따로 저장할 수 있도록 처리할 수 있다.
또한, 단계 606에서 모션 녹화모드로 판단되면 설정된 영역에 동작감지기(390)에서 물체의 움직임이 감지되었을 경우 모션 녹화 플래그를 인에이블하여 네트웍 전송이나 유에스비 하드 저장시 녹화 유무를 판단할 수 있게 한다(S610).
그리고 단계 S606에서 스케쥴 녹화모드로 판단되면 설정된 시간에 예약 녹화 플래그를 인에이블하여 네트웍 전송이나 유에스비 하드 저장시 녹화 유무를 판단할 수 있게 한다(S614).
단계 S620과 단계 S630에서 네트웍도 연결되지 않고 유에스비 하드도 연결되지 않은 경우는 영상데이터를 초기화하고(S650), 단계 S640에서 항상 녹화모드가 아닌 경우는 녹화플래그가 셋팅되어 있는 가를 판단하여(S660), 녹화 플래그가 셋팅되어 있지 않는 경우는 단계 S650으로 연결되고 녹화 플래그가 셋팅되어 있는 경우는 유에스비 하드로 데이터를 저장하도록 제어하고(S662) 저장이 완료되면 종료한다(S670).
단계 S600에서 출력되는 영상은 주차장 감시서버(200)에서 4개 이상의 상기 주차면 분할된 영역에 대응하는 분할영상정보로 복원한 영상과 상기 압축저장된 화면데이터를 비교하여 유사도의 정도에 따라 공차와 만차를 식별하게 된다(S510).
물론 단계 S510에서는 상술한 히스토그램분석으로 공차와 만차상태를 구별한다.
단계 S510에서 식별된 각 주차구역별 공차와 만차데이터를 전송받은 주차면 관리서버(100)는 소정 영역별 주차가능공간을 감지하여 실시간으로 층별전광판(400)과 램프수단(410)으로 전송하면(S520), 층별전광판(400)은 층별 주차상태를 표시하거나, 램프수단(410)은 각 주차구역별 공차 또는 만차 상태를 표시하게 된다(S530).
상술한 바와 같이 본 발명은 주차장의 천장에 설치된 어안 렌즈 카메라로부터 입력되어 지는 영상에서 자동차가 주차되었을 때와 비었을 때의 공간데이타에 대한 특징을 추출하여 영상 분석기술을 이용하여 비교 분석해서 주차 가능 공간을 감지하고 주차면 관리 서버 및 NVR에 통보하여 주차 가능 공간을 실시간으로 알려 주는 기능을 수행할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 주차면 관리서버 200 : 주차장감시서버
300 : NVR 310 : 카메라
400 : 층별전광판 410 : 램프수단

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 주차장의 천정에 설치되어 주차면을 포함하는 상기 천정 하부의 하부면을 전방위로 촬영할 수 있도록 어안렌즈가 장착된 전방위 카메라;
    상기 카메라를 통해 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 한 화면데이터씩 압축하여 저장하고 저장된 영상 데이터를 리사이징하여 디스플레이장치에서 입력받을 수 있는 신호로 엔코딩하고, 상기 엔코딩된 데이터를 엠펙4 동영상 디코딩 기술, 디코딩된 영상 데이터를 파노라마 영상으로 변환하는 기술, 파노라마 영상 또는 특정 부분이 확대된 형태의 영상을 재생하는 기술 중의 어느 하나로 처리하는 네트워크 비데오 서버;
    공차 또는 만차 상태 주차면 영상의 히스토그램을 추출하여 기본데이터로 저장하고, 상기 네트워크 비데오 서버에 압축저장된 화면데이터의 히스토그램 데이터를 추출하여 상기 기본데이터의 중앙값과 상기 압축저장된 화면데이터의 히스토그램 중앙값을 유사도 측정의 기준이 되도록 상기 히스토그램 데이터를 비교하되 소정 시간 이상 상기 히스토그램의 유사도가 오차를 벗어날 경우를 만차 또는 공차상태로 판단하는 주차감시서버;
    상기 주차감시서버에서 전송되는 각 주차구역별 공차와 만차데이터를 전송받아 소정 영역별 주차가능공간을 감지하여 실시간으로 전송하는 주차면관리서버;
    상기 주차면관리서버와 연동되어 층별 주차상태를 표시하는 층별 전광판;및
    상기 주차면관리서버 또는 상기 주차감시서버와 연동되어 각 주차구역별 공차 또는 만차 상태를 표시하도록 상기 주차구역별 상부에 위치하도록 형성된 램프수단;
    을 포함하는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 네트워크 비데오 서버는
    상기 카메라를 통해 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 디지털로 출력하는 촬상소자인 씨모스(CMOS) 센서;
    상기 씨모스 센서의 출력 영상 데이터를 한 화면 데이터씩 제1 디램에 저장하는 시시디 아이에프(CCD IF) 블록;
    상기 제1 디램에 저장된 영상 데이터를 영상 처리하여 TV에서 입력받을 수 있는 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 NTSC/PAL 엔코더;
    탐색할 영상 화면내에서 윈도의 크기 또는 위치를 이동할 수 있도록 하여 상기 윈도내 영상의 콘트라스트(대조), 색 등의 변화를 검출하고, 신호를 출력함에 따라 화면 내에서의 움직이는 물체를 자동으로 검출하거나 상기 윈도내 움직임만을 검출하여 신호를 출력하는 동작 감지기; 및
    각 구성요소를 제어하는 리눅스 기반의 프로그램이 저장되어 있는 플래쉬 메모리;
    를 포함하여 구성하되 상기 제1 디램에 저장된 압축된 영상 데이터를 엠펙4로 압축하여 네트워크 인터페이스를 이용하여 PC로 전송하거나 유에스비 인터페이스를 이용하여 저장장치에 바로 저장할 수 있도록 처리하는 것을 특징으로 하는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 공차 알림 표시 및 상기 만차 알림 표시는 각각에 대응하여 서로 다른 색상을 발광하는 것을 특징으로 하는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 주차장으로 입고되는 차량의 번호와 출고되는 차량의 번호를 인식하여 상기 주차면관리서버로 전송하는 영상장치;
    를 더 포함하여 구성하고, 상기 주차면관리서버는 상기 차량을 번호별로 입고시간과 출고시간을 기록하여 요금정산소로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지시스템.
  7. 삭제
  8. 주차장의 천정에 설치되어 주차면을 포함하는 상기 천정 하부의 하부면을 전방위로 촬영할 수 있도록 어안렌즈가 장착된 전방위 카메라를 구비한 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지 방법에 있어서,
    (a)상기 카메라를 통해 입력된 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 한 화면데이터씩 압축하여 저장하고 저장된 영상 데이터를 리사이징하여 디스플레이장치에서 입력받을 수 있는 신호로 엔코딩하는 단계;
    (b)공차 또는 만차 상태 주차면 영상의 히스토그램을 추출하여 기본데이터로 저장하고, 상기 (a)단계에서 네트워크 비데오 서버에 압축저장된 화면데이터의 히스토그램 데이터를 추출하여 상기 기본데이터의 중앙값과 상기 압축저장된 화면데이터의 히스토그램 중앙값을 유사도 측정의 기준이 되도록 상기 히스토그램 데이터를 비교하되 소정 시간 이상 상기 히스토그램의 유사도가 오차를 벗어날 경우를 만차 또는 공차상태로 판단하는 단계;
    (c)상기 (b)단계에서 식별된 각 주차구역별 공차와 만차데이터를 전송받아 소정 영역별 주차가능공간을 감지하여 실시간으로 전송하는 단계;
    (d)상기 (c)단계에서 전송된 데이터로 층별 전광판에 층별 주차상태를 표시하는 단계;및
    (e)각 주차구역별 공차 또는 만차 상태를 주차구역별 상부에 위한 램프수단에 표시하는 단계;
    를 포함하는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 (a)단계는
    (a-1)어안 렌즈를 통해 들어온 원형의 광학상을 원형의 화상 데이터로 변환하여 YCbCr 포맷으로 입력받는 단계;
    (a-2)상기 입력받은 데이터를 실제 상이 맺힌 영역을 찾아 편집하는 단계;
    (a-3)상기 편집된 화상을 엠펙 코덱을 이용하여 인코딩하는 단계;
    (a-4)영상 데이터의 저장 유무를 판단하기 위하여 녹화모드를 확인하는 단계;
    (a-5)상기 (a-4)단계에서 항상 녹화모드로 판정되면 네트웍과 유에스비하드가 모두 연결되어 있는 가를 판단하여 모두 연결된 경우에만 영상을 PC로 전송하고 이때 녹화 플래그를 데이터와 함께 전송하는 단계;
    (a-6)상기 (a-5)단계에서 전송된 영상을 엠펙 동영상 디코딩 기술, 디코딩된 영상 데이터를 파노라마 영상으로 변환하는 기술, 변환된 영상을 실시간으로 처리하는 기술을 적용하여 파노라마 영상 또는 특정 부분이 확대된 형태의 영상만을 따로 저장할 수 있도록 처리하는 단계;
    (a-7)상기 (a-4)단계에서 모션 녹화모드로 판단되면 설정된 영역에 물체의 움직임이 감지되었을 경우 모션 녹화 플래그를 인에이블하여 네트웍 전송이나 유에스비하드 저장시 녹화 유무를 판단할 수 있게 하는 단계; 및
    (a-8)상기 (a-4)단계에서 스케쥴 녹화모드로 판단되면 설정된 시간에 예약 녹화 플래그를 인에이블하여 네트웍 전송이나 유에스비하드 저장시 녹화 유무를 판단할 수 있게 하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 어안카메라의 다면영상분석을 통한 주차가능면 실시간 감지 방법.
















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