KR20020015505A - Intelligent robotic camera and distributed control apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지능적인 카메라 제어(감시 또는 방범)시스템에 관한 것으로서,특히 화상신호 분석결과에 따라 팬/틸트/줌 기능을 능동적으로 수행하는 다수 로보틱 카메라를 각 감시 영역에 설치함으로써, 상기 각 로보틱 카메라의 자주적인 역할 분담에 의해 이동물체를 지능적으로 추적하여 보다 효율적인 감시 및 녹화가 이루어질 수 있도록 한 지능형 로보틱 카메라 및 그 분산 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intelligent camera control (monitoring or security) system, and in particular, by installing a plurality of robotic cameras in each surveillance area that actively performs the pan / tilt / zoom function according to the image signal analysis result, The present invention relates to an intelligent robotic camera and its distributed control device that enable intelligent tracking of a moving object and more efficient monitoring and recording by the independent role sharing of a tick camera.
종래의 원격 감시 시스템은 원하는 장소(예를 들어 천장이나 벽면)에 한 개 또는 그 이상의 감시 카메라를 설치하여 두고, 감시 카메라에 의해 촬영되는 영상신호를 이용하여 원격 장소에서 현장의 상태를 감시하거나 무인으로 현장 전체를 녹화하는 방식으로 구성되어 있으며, 특정한 현장 상황을 판단하기 위한 목적에 주로 사용되고 있다.Conventional remote surveillance system has one or more surveillance cameras installed at a desired place (for example, a ceiling or a wall), and monitors the status of a site at a remote location by using a video signal captured by the surveillance camera, or unattended. It is composed by recording the whole site and is mainly used for the purpose of judging a specific site situation.
그러나, 이러한 종래 원격 감시 시스템은 카메라의 위치가 고정되어 있는 관계로 항상 지정된 위치(높이나 거리)에서 현장의 영상신호를 취득하게 된다. 따라서, 카메라와 피사체 간의 거리 변화 또는 피사체의 높낮이 변화 등에 의하여 카메라를 통해 촬영되는 영상신호는 불규칙하며, 카메라를 피해 신속히 이동하는 물체나 얼굴을 가린 피사체는 거의 식별할 수 없다. 다만, 카메라에 피사체의 얼굴이 정면에서 촬영되거나, 조작자가 리모콘이나 방향 조정키 등을 이용하여 인위적으로 카메라를 조정해야만 식별 가능한 영상신호를 취득할 수 있었다.However, such a conventional remote monitoring system always acquires a video signal of a field at a designated position (height or distance) because the position of the camera is fixed. Therefore, an image signal photographed through the camera is irregular due to a change in distance between the camera and the subject or a change in the height of the subject, and an object moving rapidly away from the camera or a subject covering the face is hardly discernible. However, an image signal that can be identified can be obtained only when the face of the subject is photographed in front of the camera or when the operator artificially adjusts the camera by using a remote controller or a direction control key.
따라서 얼굴을 식별하기 위한 목적으로 사용되는 경우에는 저장된 동영상 중에서 사람의 얼굴을 식별하기가 매우 어려웠으며, 또한 피사체가 카메라 정면을 보지 않는 경우나 혹은 뒤돌아 서 있을 경우에는 피사체의 뒷모습을 촬영하게 되어, 보안상의 문제가 발생되었을 때 기록된 화상을 검색하여도 제대로 된 얼굴을 찾기가 매우 어려워서 수사 목적 등에 활용하기에는 어려움이 있었다. 또한 저장된 데이터도 단순한 동영상 자료이므로 불필요하게 방대한 양의 동영상을 저장해야 하는 저장장치를 필요로 하였다.Therefore, when used for the purpose of identifying the face, it was very difficult to identify the face of the person in the stored video. Also, when the subject does not look at the front of the camera or is turned back, the back of the subject is photographed. When a security problem occurred, it was very difficult to find the right face even after searching recorded images, which made it difficult to use for investigation purposes. In addition, since the stored data are simply video data, a storage device that needs to store a large amount of video unnecessarily is needed.
최근에는 상기와 같은 문제점 개선을 위해, 카메라에 포착되는 피사체의 움직임을 따라 카메라를 이동시켜, 피사체의 정면에서 보다 정확한 얼굴영상을 촬영하고 인식할 수 있는 이동물체 추적기술이 개발되고 있다.Recently, in order to improve the above problems, a moving object tracking technology has been developed that moves a camera according to a movement of a subject captured by the camera, so as to capture and recognize a more accurate face image in front of the subject.
도 1은 이러한 이동물체 추적기술을 도입한 원격 제어시스템의 한 구성예를 도시하고 있다. 도 1에 의하면, 소정 감시영역에 설치되는 다수의 카메라(1a-1n)와, 상기 각각의 카메라(1a-1n)를 수평 또는 수직방향으로 이동시키는 다수의 팬/틸트 구동부(2a-2n)와, 상기 다수의 팬/틸트 구동부에 특정 카메라 구동을 위한 제어신호를 전송하는 팬/틸트 제어부(3)와, 다수의 카메라에서 촬영되는 화상신호를 화면 분할하여 디스플레이하는 화면 분할부(6) 및 모니터(4)와, 다수의 카메라에서 촬영되는 화상신호를 저장하는 데이터 저장부(5)와, 카메라를 통해 입력되는 화상신호의 유/무를 판단하여 그 판단결과에 따라 데이터 저장 또는 카메라 제어를 위한 제어명령을 발생시켜 상기 데이터 저장부 또는 상기 팬/틸트 제어부로 지령하는 주처리부(9)를 포함하여 구성된다.1 shows an example of the configuration of a remote control system incorporating such a moving object tracking technology. 1, a plurality of cameras 1a-1n installed in a predetermined surveillance region, a plurality of pan / tilt driving units 2a-2n for moving the respective cameras 1a-1n in a horizontal or vertical direction, and And a pan / tilt controller 3 for transmitting a control signal for driving a specific camera to the plurality of pan / tilt drives, a screen divider 6 for screen-dividing and displaying image signals captured by a plurality of cameras, and a monitor. (4) and a data storage unit 5 for storing image signals photographed by a plurality of cameras, and determining whether or not the image signal is inputted through the camera and controlling for data storage or camera control according to the determination result. And a main processor 9 for generating a command and instructing the data storage unit or the pan / tilt control unit.
이러한 원격 제어 시스템에 사용되는 감시용 카메라(1a-1n)는 렌즈부와 화상처리 센서부, 전압강하 및 변환부로 일체화되어 있거나 또는 렌즈부와 화상처리센서부 그리고 별도 전원 공급부로 구분되어 있다. 이를 원격으로 제어하기 위해서는 좌우 상하 회전용 팬/틸트 구동부(2a-2n) 각각에 상기 각 카메라(1a-1n)를 부착하고 팬/틸트 제어부(3)를 통하여 하나의 주 처리부(9)에 연결하여 상기 주처리부의 통제하에 둠으로써, 원격으로 또는 수동으로 또는 타이머나 센서에 의하여 순차적으로 작동되도록 구성되어 있다.The monitoring cameras 1a-1n used in such a remote control system are integrated into a lens unit, an image processing sensor unit, a voltage drop and a conversion unit, or are divided into a lens unit, an image processing sensor unit, and a separate power supply unit. To control this remotely, the cameras 1a-1n are attached to each of the pan / tilt driving units 2a-2n for right and left rotation and connected to one main processor 9 through the pan / tilt control unit 3. And under the control of the main processor, it is configured to be operated remotely or manually or sequentially by a timer or a sensor.
최근에는 모뎀이나 근거리통신망을 이용한 인터넷 접속방법 등으로 종전보다 더욱 원거리에서의 제어가 가능하도록 시도되고 있다. 통상적으로 이러한 시스템은 중앙의 동영상 내지 정지영상의 저장을 자동화하는 장치이거나 원거리에서 감독자가 육안으로 지켜보기 위한 장치로서 하나의 중앙제어장치에 여러대의 카메라를 부착하여 한 개의 모니터를 카메라 설치대수만큼 분할하여 감시하거나 저장한다. 이제까지의 이러한 방법들은 도 1에서와 같이 하나의 머리(주처리부)에 여러 개의 눈(카메라)을 분산하여 배치하는 방식으로서 단방향의 비디오, 오디오 또는 센서신호를 수집하는 시스템이 대부분이다.In recent years, attempts have been made to allow more remote control than in the past by an internet access method using a modem or a local area network. Typically, such a system is a device for automating the storage of a central video or still image, or a device for visual observation by a supervisor at a distance, and attaching multiple cameras to one central controller to divide one monitor by the number of cameras installed. To monitor or store. Until now, such a method is a method of distributing a plurality of eyes (cameras) in one head (main processing unit), as shown in Figure 1 is a system that collects unidirectional video, audio or sensor signals.
전술한 기존장치는 단방향의 비디오나 오디오신호를 수신함으로써 보다 단순한 기능의 감시시스템에 적용되어 왔으나, 그 기능 및 성능이 보편적으로 노출됨으로써 취약한 부분을 통한 범죄가 빈번하게 발생하고 영상을 저장하거나 감지하였더라도 적극적인 대응을 할 수 없는 문제점이 있었다.The conventional apparatus described above has been applied to a simpler function surveillance system by receiving a unidirectional video or audio signal, but even though the function and its performance are universally exposed, crime through the vulnerable part frequently occurs and the image is stored or detected. There was a problem that can not respond positively.
따라서 이동물체의 움직임 또는 그 이동물체로부터 촬영된 화상신호 분석결과에 보다 적극적이고도 능동적으로 대응할 수 있도록 지능을 갖춘 감시 시스템에 대한 개발이 필수적으로 요구되어 있다.Therefore, it is essential to develop an intelligent surveillance system that can respond more actively and actively to the movement of the moving object or the image signal analysis result photographed from the moving object.
본 발명은 상기의 기존 카메라의 장점을 수용하면서 단방향 시스템에 대한문제점을 보완하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 화상신호를 자동으로 분석하고 그 분석결과를 토대로 얼굴인식을 수행할 수 있는 카메라 제어모듈을 카메라 구동수단에 일체로 탑재한 새로운 형태의 지능적이고 능동적인 로보틱 카메라를 구성함으로써, 이동물체의 움직임을 자주적으로 감시할 수 있는 지능형 로보틱 카메라를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the problems of the unidirectional system while accommodating the advantages of the conventional camera, the first object of the present invention can automatically analyze the image signal and perform face recognition based on the analysis result The present invention provides an intelligent robotic camera capable of independently monitoring the movement of a moving object by constructing a new type of intelligent and active robotic camera equipped with a camera control module integrated in a camera driving means.
또한 본 발명의 제 2목적은 화상신호를 자동으로 분석하고 그 분석결과를 토대로 얼굴인식을 수행할 수 있는 각각의 카메라 제어수단을 팬/틸트/줌 기능 카메라에 각각 탑재한 새로운 형태의 지능적이고 능동적인 로보틱 카메라를 구성하여 각 감시영역에 설치함으로써, 이동물체의 움직임이나 그 이동물체의 화상 분석결과를 지능적으로 감시하거나 녹화할 수 있도록 한 지능형 로보틱 카메라 분산 제어장치를 제공함에 있다.In addition, the second object of the present invention is a new type of intelligent and active camera equipped with each camera control means capable of automatically analyzing an image signal and performing face recognition based on the analysis result in a pan / tilt / zoom function camera. It is to provide an intelligent robotic camera distributed control device that can intelligently monitor or record the movement of the moving object or the image analysis result of the moving object by constructing and installing the robotic camera in each surveillance area.
상기의 제 1목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 소정의 감시영역에 설치되는 카메라의 수평구동 또는 수직구동 또는 줌구동 제어를 위한 동력을 발생시켜 카메라의 좌우이동 또는 상하이동 또는 줌-인 줌-아웃을 실행하는 팬/틸트/줌 구동수단을 탑재한 카메라에 있어서, 상기 카메라를 통해 촬영되는 화상신호를 영상 변환 및 분석 처리하여 이동하는 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상에 대한 화상 자동인식을 수행하고, 상기 화상 인식결과에 따라 상기 이동하는 물체 추적에 필요한 카메라 제어명령을 발생시켜, 상기 이동물체가 카메라의 촬영화면 중앙에서 포착될 수 있도록 상기 팬/틸트/줌 구동수단에 대한 자동 제어를 자체적으로 수행하는 카메라 제어모듈을 탑재하는 것을 특징으로 하며, 및/또는 상기 카메라 제어를 위한 동작 명령을 포함하는 외부 입력신호를 수신하거나 또는 상기 카메라 촬영신호 또는 상기 이동물체 분석결과에 따른 경계신호를 상기 제어수단의 제어에 의해 외부로 전송하는 데이터 입/출력수단을 포함하는 특징으로 하는 지능형 로보틱 카메라를 제공한다.In order to achieve the first object of the present invention, an embodiment of the present invention, by generating a power for the horizontal drive or vertical drive or zoom control of the camera installed in a predetermined surveillance area to move the left and right or to move or zoom the camera A camera equipped with a pan / tilt / zoom drive means for performing in-in zoom-out, wherein the image signal photographed through the camera is subjected to image conversion and analysis to move a moving object or a face component or a specific image. Perform automatic image recognition for the camera and generate a camera control command necessary for tracking the moving object according to the image recognition result to drive the pan / tilt / zoom so that the moving object can be captured at the center of the photographing screen of the camera. And a camera control module for performing automatic control of the means by itself, and / or the camera. And data input / output means for receiving an external input signal including an operation command for a user, or for transmitting a boundary signal according to the camera photographing signal or the analysis result of the moving object to the outside under the control of the control means. Provides intelligent robotic camera.
상기 본 발명의 일 실시예에서 상기 카메라 제어모듈은, 상기 카메라를 통해 촬영되는 화상신호를 영상 변환 및 분석 처리하는 영상변환 및 분석수단과; 상기 영상 변환된 화상신호로부터 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상을 분석하여 화상 자동인식을 수행하고, 상기 인식결과에 따라 상기 이동하는 물체의 자동 추적에 필요한 해당 카메라 제어명령을 발생하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 발생된 제어명령에 따른 카메라 제어신호를 생성하여 상기 이동물체가 카메라의 촬영화면 중앙에서 포착될 수 있도록 상기 고속 팬/틸트/줌 구동수단을 제어하는 팬/틸트/줌 제어수단을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the camera control module includes: image conversion and analysis means for performing image conversion and analysis on an image signal photographed through the camera; Image recognition is performed by analyzing the movement of an object, a component of a face or a specific image from the image-converted image signal, and controlling to generate a corresponding camera control command required for automatic tracking of the moving object according to the recognition result. Means; A pan / tilt / zoom control means for controlling the high speed pan / tilt / zoom driving means to generate a camera control signal according to a control command generated by the control means so that the moving object can be captured at the center of the photographing screen of the camera; It may include.
상기의 제 2목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는, 고속 팬/틸트/줌 카메라를 통해 촬영되는 화상신호를 분석하여, 그 분석 결과에 따라 카메라의 팬/틸트/줌 기능을 자주적으로 수행하거나 또는 상기 촬영된 화상신호를 데이터 송수신수단을 통해 외부로 전송하는 하나 이상의 지능형 로보틱 카메라유닛과; 상기 각 지능형 로보틱 카메라유닛에 통신 가능하게 접속되고, 상기 각 카메라유닛에서 전송되는 화상신호로부터 얼굴부분을 추출하여 기 설정된 얼굴 DB를 통해 각 개인의 신분을 확인하거나 또는 상기 각 카메라유닛에서 전송되는 특정된 상황의 신호만을 선별하여 감시데이터로 저장하는 중앙제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 로보틱 카메라 분산 제어장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned second object, another embodiment of the present invention analyzes an image signal photographed through a high speed pan / tilt / zoom camera and independently performs a pan / tilt / zoom function of the camera according to the analysis result. One or more intelligent robotic camera units that perform or transmit the photographed image signal to the outside through data transmitting and receiving means; Is connected to each intelligent robotic camera unit communicatively, and extracts the face portion from the image signal transmitted from each camera unit to confirm the identity of each individual through a preset face DB or transmitted from each camera unit It provides an intelligent robotic camera distributed control device comprising a central control unit for selecting only a signal of a specified situation and storing it as surveillance data.
상기 본 발명의 다른 실시예에서 상기 지능형 로보틱 카메라유닛은, 소정의 감시 영역에 설치되며 다른 카메라와의 구별을 위한 고유의 번지를 갖는 고속 팬/틸트/줌 카메라와; 상기 카메라에서 취득된 영상신호를 변환 처리하는 영상 캡쳐수단; 상기 카메라의 수평구동 또는 수직구동 또는 줌구동 제어를 위한 동력을 제공하여 카메라의 좌우이동 또는 상하이동 또는 줌-인 줌-아웃을 실행하는 팬/틸트/줌 구동수단; 상기 카메라의 고유 번지를 기억하여 해당 카메라를 통해 촬영되는 화상신호로부터 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상을 분석하여 화상 자동인식을 수행하고, 상기 인식결과에 따라 상기 이동물체의 자동 추적에 필요한 해당 카메라 제어명령을 발생하거나 또는 서로 통신가능하게 연결된 다른 로컬 제어수단으로의 상기 이동물체에 대한 감시 요청 신호를 발생하는 로컬 제어수단; 상기 로컬 제어수단에서 발생된 제어명령에 따라 상기 해당 번지의 카메라 제어신호를 생성하여 상기 이동물체가 해당 카메라의 촬영화면 중앙에서 포착될 수 있도록 상기 고속 팬/틸트/줌 구동수단을 제어하는 팬/틸트/줌 제어수단을 포함하여 구성할 수 있으며, 또한 상기 카메라 제어를 위한 동작 명령을 포함하는 외부 입력신호를 수신하거나 또는 상기 카메라 촬영신호 또는 상기 이동물체 분석결과에 따른 경계신호를 상기 로컬 제어수단의 제어에 의해 외부로 전송하는 데이터 입/출력수단을 더 포함하여 구성할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the intelligent robotic camera unit includes: a high-speed pan / tilt / zoom camera installed in a predetermined surveillance area and having a unique address for distinguishing it from other cameras; Image capture means for converting the image signal acquired from the camera; A pan / tilt / zoom driving means for providing power for horizontal driving or vertical driving or zoom driving control of the camera to execute horizontal movement of the camera or vertical movement of the camera or zoom-in zoom-out; Automatic recognition of the moving object is performed by storing the unique address of the camera and analyzing the movement of an object, a component of a face, or a specific image from the image signal photographed by the camera. Local control means for generating a corresponding camera control command required or for generating a monitoring request signal for the moving object to other local control means communicatively connected to each other; A pan / tilt / zoom drive means for controlling the high speed pan / tilt / zoom drive means to generate a camera control signal of the corresponding address according to a control command generated by the local control means so that the moving object can be captured at the center of the photographing screen of the camera; It may be configured to include a tilt / zoom control means, and also receives the external input signal including an operation command for controlling the camera or the local control means for receiving a warning signal according to the camera photographing signal or the analysis result of the moving object It can also be configured to further include data input / output means for transmitting to the outside under the control of.
상기 본 발명의 다른 실시예에서 상기 중앙제어유닛은, 등록을 원하는 화상신호로부터 추출된 기 설정된 다수의 얼굴의 윤곽선에 대한 얼굴 템플릿을 저장하는 얼굴 DB와; 상기 화상신호로부터 얼굴부분을 추출하여 기 설정된 얼굴 DB를 통해 각 개인의 신분을 확인하거나 또는 상기 각 카메라유닛에서 전송되는 특정된 상황의 신호만을 선별하여 감시데이터로 저장하는 주처리수단과; 상기 카메라 유닛에서 전송받은 물체의 움직임 및 얼굴부분 검출 영역 내의 화상신호를 저장하는 데이터 저장수단과; 상기 얼굴부분 검출영역의 화상신호를 출력하는 디스플레이수단을 포함하여 구성할 수 있으며, 또한 상기 주처리수단이 외부와 통신할 수 있는 데이터 송수신포트 및 인터페이스 경로를 지원하여 상기 얼굴 검출 결과 또는 상기 선별된 화상신호를 전송하거나 또는 외부로부터 명령을 입력받기 위한 데이터 입/출력수단을 더 포함하여 구성할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the central control unit includes: a face DB for storing face templates for contours of a plurality of preset faces extracted from image signals to be registered; Main processing means for extracting a face portion from the image signal to confirm an individual's identity through a preset face DB or to select and store only a signal of a specific situation transmitted from each camera unit as surveillance data; Data storage means for storing the motion of the object received from the camera unit and the image signal in the face detection area; And a display means for outputting an image signal of the face detection area, and supporting the data transmission / reception port and the interface path through which the main processing means can communicate with the outside. The apparatus may further include data input / output means for transmitting an image signal or receiving a command from the outside.
도 1은 종래 감시카메라 제어장치의 구성예를 보인 블록도1 is a block diagram showing a configuration example of a conventional surveillance camera control device
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 로보틱 카메라 분산 제어장치의 구성예를 보인 블록도2 is a block diagram showing a configuration example of an intelligent robotic camera distributed control apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2의 지능형 로보틱 카메라유닛의 한 구성예를 보인 블록도3 is a block diagram showing an example of the configuration of the intelligent robotic camera unit of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 주처리수단 110 : 화면 분할수단100: main processing means 110: screen dividing means
120 : 허브수단 130, 260 : 데이터 입출력수단120: hub means 130, 260: data input and output means
140 : 디스플레이수단(모니터) 150 : 데이터 저장수단140: display means (monitor) 150: data storage means
200 : 지능형 로보틱 카메라유닛 210 : 팬/틸트/줌 카메라200: Intelligent Robotic Camera Unit 210: Pan / Tilt / Zoom Camera
220 : 영상캡쳐수단 230 : 로컬 제어수단220: video capture means 230: local control means
240 : 팬/틸트/줌 제어수단 250 : 팬/틸트/줌 구동수단240: pan / tilt / zoom control means 250: pan / tilt / zoom driving means
본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.These objects, features and advantages of the present invention will be more readily understood by reference to the accompanying drawings and the following detailed description.
도 2는 본 발명에 따른 지능형 로보틱 카메라 분산 제어장치의 한 구성예로서, 본 발명은 팬/틸트/줌 구동을 위한 제어로직을 탑재하여 자주적으로 역할 분담을 수행할 수 있도록 만들어진 다수의 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)과, 상기 다수의 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)으로부터 촬영되어 들어오는 화상신호를 선별하여 저장하거나 디스플레이하거나 또는 외부로 송출하는 중앙제어유닛(100-150)을 포함하여 구성된다.2 is a configuration example of the intelligent robotic camera distributed control apparatus according to the present invention, the present invention is equipped with a control logic for driving the pan / tilt / zoom, a plurality of intelligent robot made to perform the role sharing independently The central camera unit 200a-200f and the central control unit 100-150 for selecting, storing, displaying, or transmitting the image signals photographed from the plurality of intelligent robotic camera units 200a-200f and transmitted to the outside are provided. It is configured to include.
도 2에 의하면, 상기 중앙제어유닛(100-150)은, 상기 각 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)에 통신 가능하게 접속되고, 상기 각 카메라 유닛(200a-200f)에서 전송되는 화상신호를 전송받기 위한 화면 분할수단(110) 및 허브수단(120)과, 상기 화상신호로부터 얼굴부분을 추출하여 기 설정된 얼굴 DB를 통해 각 개인의 신분을 확인하거나 또는 상기 각 카메라유닛에서 전송되는 특정된 상황의 신호만을 선별하여 감시데이터로 저장하는 주처리수단(100)과, 상기 카메라 유닛에서 전송받은 물체의 움직임 및 얼굴부분 검출 영역 내의 화상신호를 저장하거나 또는 등록을 원하는 화상신호로부터 추출된 기 설정된 다수의 얼굴의 윤곽선에 대한 얼굴 템플릿으로 얼굴 DB를 구축한 데이터 저장수단(150)과, 상기 얼굴부분 검출영역의 화상신호를 모니터 등을 통해 출력하는 디스플레이수단(140)과, 상기 주처리수단이 외부와 통신할 수 있는 데이터 송수신포트 및 인터페이스 경로(예를 들면, UART 또는 RS-232)를 지원하여 상기 얼굴 검출 결과 또는 상기 선별된 화상신호를 전송하거나 또는 외부로부터 명령을 입력받기 위한 데이터 입/출력수단(130)을 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 데이터 입/출력수단은, 도면으로는 도시되어 있지 않지만 유선 송수신을 가능하게하는 유선 전송수단을 포함하는 것은 물론이며, 상기 카메라 제어를 위한 동작 명령을 포함하는 외부 입력신호를 무선 수신신호로부터 복조하거나, 또는 상기 카메라 촬영신호 또는 상기 이동물체 분석결과에 따른 경계신호를 무선신호로 변조하여 전송하는 고주파 변/복조수단을 더 포함할 수 있음은 물론이다.2, the central control unit 100-150 is communicatively connected to each of the intelligent robotic camera units 200a-200f and transmits an image signal transmitted from each of the camera units 200a-200f. A specific situation in which the screen division means 110 and the hub means 120 for receiving transmission and the face portion are extracted from the image signal to confirm the identity of each individual through a preset face DB or transmitted from each camera unit. Main processing means (100) for selecting and storing only the signal as a surveillance data, and a predetermined number of images extracted from the image signal desired to store or register the image signal in the movement and face detection area of the object received from the camera unit Data storage means 150 for constructing a face DB as a face template for contour of the face of the face, and outputting an image signal of the face detection area through a monitor or the like; The display means 140 and the data transmission / reception port and interface path (eg, UART or RS-232) through which the main processing means can communicate with the outside transmit the face detection result or the selected image signal. Or may further include data input / output means 130 for receiving a command from the outside. At this time, the data input / output means, although not shown in the drawing includes a wired transmission means for enabling wired transmission and reception, of course, the external input signal containing an operation command for controlling the camera from the wireless reception signal It may further include a high frequency modulation / demodulation means for demodulating or modulating the camera signal or the boundary signal according to the analysis result of the moving object into a wireless signal.
또한 상기 도 2의 구성으로부터 중앙제어유닛과 지능형 로보틱 카메라유닛과의 접속은, 기타 유선 또는 무선 모뎀에 의해서도 서로 통신 가능하게 이루어질 수 있음은 물론이다.In addition, the connection between the central control unit and the intelligent robotic camera unit from the configuration of FIG. 2 may be made to communicate with each other by other wired or wireless modems.
이때 상기 각각의 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)은 자신의 고속 팬/틸트/줌 카메라를 통해 촬영되는 화상신호로부터 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상을 분석 및 인식할 수 있는 화상자동인식모듈과, 그 분석 및 인식결과를 토대로 카메라의 팬/틸트/줌 구동을 자주적으로 수행하여 해당 물체의 움직임을 따라 대각선으로 카메라를 직접 이동시킬 수 있는 팬/틸트/줌 제어모듈을 탑재하여, 상기 모듈들에 의해 능동적으로 자신의 카메라를 제어하며, 이로써 다수개의 지능형 로보틱 카메라 유닛(200a-200f)이 각각 자주적으로 자신의 카메라를 분산 제어한다.At this time, each of the intelligent robotic camera units 200a-200f can analyze and recognize the movement of an object, the components of a face, or a specific image from the image signal captured by its high speed pan / tilt / zoom camera. It is equipped with an automatic recognition module and a pan / tilt / zoom control module that can directly move the camera diagonally along the movement of the object by performing the pan / tilt / zoom operation of the camera independently based on the analysis and recognition results. In addition, the modules actively control their own cameras, whereby a plurality of intelligent robotic camera units 200a-200f each independently control their own cameras.
한편, 상기 다수의 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)은 필요에 따라 독립적으로 설치될 수 있으며, 이 경우 상기 각각의 카메라 유닛은 상기 카메라를 촬영되는 화상신호를 영상 변환 및 분석 처리하여 이동하는 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상에 대한 화상 자동인식을 수행하고, 상기 화상 인식결과에 따라 상기 이동하는 물체 추적에 필요한 카메라 제어명령을 발생시켜, 상기 이동물체가 카메라의 촬영화면 중앙에서 포착될 수 있도록 상기 팬/틸트/줌 구동수단에 대한 자동 제어를 자체적으로 수행하는 카메라 제어모듈을 탑재할 수 있다.On the other hand, the plurality of intelligent robotic camera units (200a-200f) can be installed independently as needed, in this case, each camera unit is to move the image signal taken by the camera image conversion and analysis processing Performs automatic image recognition of the movement of an object, the components of a face, or a specific image, and generates a camera control command necessary for tracking the moving object according to the image recognition result, so that the moving object is located at the center of the camera's shooting screen. It may be equipped with a camera control module that performs the automatic control for the pan / tilt / zoom drive means itself to be captured.
이때 상기 카메라 제어모듈은 카메라를 통해 촬영되는 화상신호를 영상 변환 및 분석 처리하는 영상변환 및 분석수단과, 상기 영상 변환된 화상신호로부터 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상을 분석하여 화상 자동인식을 수행하고, 상기 인식결과에 따라 상기 이동하는 물체의 자동 추적에 필요한 해당 카메라 제어명령을 발생하는 제어수단과, 상기 제어수단에서 발생된 제어명령에 따른 카메라 제어신호를 생성하여 상기 이동물체가 카메라의 촬영화면 중앙에서 포착될수 있도록 상기 고속 팬/틸트/줌 구동수단을 제어하는 팬/틸트/줌 제어수단을 포함할 수 있음은 물론이다.At this time, the camera control module performs image conversion and analysis means for image conversion and analysis processing of an image signal photographed through a camera, and analyzes the movement of an object, a component of a face, or a specific image from the image converted image signal. A control means for performing recognition and generating a corresponding camera control command required for the automatic tracking of the moving object according to the recognition result, and generating a camera control signal according to the control command generated by the control means. Of course, it may include a pan / tilt / zoom control means for controlling the high-speed pan / tilt / zoom drive means to be captured in the center of the photographing screen of the camera.
또한 상기 카메라 제어를 위한 동작 명령을 포함하는 외부 입력신호를 수신하거나, 또는 상기 카메라 촬영신호 또는 상기 이동물체 분석결과에 따른 경계신호를 상기 제어수단의 제어에 의해 외부로 전송하는 데이터 입/출력수단을 더 포함하여 구성할 수도 있다.In addition, data input / output means for receiving an external input signal including an operation command for controlling the camera, or for transmitting a boundary signal according to the camera photographing signal or the analysis result of the moving object to the outside under the control of the control means. It can also be configured to include more.
도 3은 상기 도 2에 도시된 지능형 로보틱 카메라유닛에 대한 상세 구성예를 나타낸 블록도로서, 다수의 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)이 모두 동일하게 구성됨은 물론이다.3 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the intelligent robotic camera unit illustrated in FIG. 2, and a plurality of intelligent robotic camera units 200a-200f are configured in the same manner.
도 3에 의하면, 상기 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)은, 소정의 감시 영역에 설치되며 다른 카메라와의 구별을 위한 고유의 번지를 갖는 고속 팬/틸트/줌 카메라(210)와, 상기 카메라에서 촬영된 영상신호를 취득하여 신호 처리하는 영상 캡쳐수단(220)을 구비한다.According to FIG. 3, the intelligent robotic camera units 200a-200f include a high speed pan / tilt / zoom camera 210 installed in a predetermined surveillance area and having a unique address for distinguishing it from other cameras. And an image capturing means 220 for acquiring and processing the image signal photographed by the camera.
또한 상기 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)은, 상기 카메라 제어를 위한 동작 명령을 포함하는 외부 입력신호를 수신하거나, 또는 상기 카메라 촬영신호 또는 상기 이동물체 분석결과에 따른 경계신호를 외부로 전송하기 위한 데이터 입출력수단(260)과, 상기 카메라의 수평구동 또는 수직구동 또는 줌구동 제어를 위한 동력을 제공하여 카메라의 좌우이동 또는 상하이동 또는 줌-인 줌-아웃을 실행하는 팬/틸트/줌 구동수단(250)과, 로컬 제어수단에서 발생된 제어명령에 따라 상기 해당 번지의 카메라 제어신호를 생성하여 상기 이동물체가 해당 카메라의 촬영화면중앙에서 포착될 수 있도록 상기 고속 팬/틸트/줌 구동수단을 제어하는 팬/틸트/줌 제어수단(240)을 구비한다.In addition, the intelligent robotic camera units 200a-200f may receive an external input signal including an operation command for controlling the camera, or transmit a boundary signal according to the camera photographing signal or the analysis result of the moving object to the outside. Data input / output means 260 for providing a power for horizontal drive or vertical drive or zoom drive control of the camera to perform pan / tilt / zoom for executing the camera to move horizontally or vertically or zoom-in zoom-out. The high speed pan / tilt / zoom drive to generate the camera control signal of the corresponding address according to the driving means 250 and the control command generated by the local control means so that the moving object can be captured in the center of the screen of the camera. A pan / tilt / zoom control means 240 for controlling the means.
그리고 지능형 로보틱 카메라유닛(200a-200f)은 상기 카메라의 고유 번지를 기억하여 해당 카메라를 통해 촬영되는 화상신호로부터 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상을 분석하여 화상 자동인식을 수행하고, 상기 인식결과에 따라 상기 이동물체의 자동 추적에 필요한 해당 카메라 제어명령을 발생하거나 또는 서로 통신가능하게 연결된 다른 로컬 제어수단으로의 상기 이동물체에 대한 감시 요청 신호를 발생하는 로컬 제어수단(230; CPU)을 포함한다. 이를 위하여 상기 로컬 제어수단은 프로그램으로 또는 하드웨어로 구현이 가능한 상기 화상자동인식모듈과 팬/틸트/줌 제어모듈을 탑재한다.And the intelligent robotic camera unit (200a-200f) stores the unique address of the camera and analyzes the movement of the object or the components of the face or a specific image from the image signal captured by the camera to perform image automatic recognition, A local control means 230 for generating a corresponding camera control command for automatic tracking of the moving object or generating a monitoring request signal for the moving object to other local control means communicatively connected to each other according to the recognition result; ). To this end, the local control means is equipped with the image recognition module and the pan / tilt / zoom control module that can be implemented by a program or hardware.
상기 화상 자동 인식모듈은 상기 카메라를 통해 입력되는 화상신호로부터 얼굴색이 존재하는 부분과 움직임이 존재하는 부분을 추출하여 검색하고자 하는 영역을 선택하는 초기분석모듈과, 상기 선택된 검색영역으로부터 얼굴의 윤곽선을 추출하여 미리 설정된 얼굴 템플릿과 비교하고, 그 비교결과에 따라 얼굴의 존재 및 이상여부를 판단하여 추적대상을 선정하는 판단모듈과, 상기 선정된 추적대상이 카메라 촬상 영역의 중앙에 위치하는지를 판단하면서, 해당 추적 대상의 움직임을 추적하기 위한 카메라위치 조절값을 계산하여 출력하는 객체관리모듈과, 상기 객체 관리모듈에서 전달되는 값만큼 상기 카메라를 좌우방향으로, 또는 상하방향으로, 또는 전후방향으로 이동시켜 포착되는 얼굴 영상을 저장하고, 상기 추적 대상물체의 영상을 디스플레이수단으로 전달하는 얼굴영상 저장 및 전달모듈과, 상기 저장된얼굴 영상을 인식하고 검색하는 얼굴인식 및 검색모듈로 구성할 수 있다.The automatic image recognition module is an initial analysis module for selecting a region to be searched by extracting a portion having a face color and a portion having a movement from the image signal input through the camera, and the contour of the face from the selected search region; A determination module which selects a tracking target by extracting and comparing the face template with a preset face template and determining a presence or an abnormality of the face according to the comparison result, and determining whether the selected tracking target is located at the center of the camera imaging area. An object management module for calculating and outputting a camera position adjustment value for tracking the movement of the tracking target, and moving the camera in left, right, up and down directions or forward and backward directions by a value transmitted from the object management module The captured face image is stored and the image of the tracking object is displayed. And a facial image store and forward module to forward the ray means may comprise a face recognition and retrieval module for recognizing and retrieving the stored face images.
상기 화상자동인식모듈을 구성하는 각 모듈들은 본 출원인에 의해 이미 개발되어 1999년 6월 11일자로 특허 출원 중에 있는 특허출원 제 10-1999-0021715호(명칭; 피부색 및 움직임 자동 추적에 의한 얼굴 촬영/인식방법과 그 장치)에 이미 상세하게 언급되어 있으므로 각 모듈들에 대한 상세한 구성이나 동작설명은 생략한다.Each module constituting the automatic image recognition module has been developed by the present applicant and has been applied for a patent application on June 11, 1999 (Patent Application No. 10-1999-0021715 (name; face photographing by automatic color and motion tracking) (Recognition method and device) are already mentioned in detail, so detailed configuration or operation description of each module is omitted.
상기 팬/틸트/줌 제어모듈은 팬/틸트/줌 구동을 위한 각각의 모터와 각각의 감속수단에 의해 이미 결정되는 카메라의 미세회전각도를 기준으로 미리 설정된 팬모터의 회전범위와 틸트모터의 회전범위와 줌모터의 인-아웃범위 및 상기 카메라의 미세회전각도에 일치하는 스텝 수로 가상 분할된 상태의 화면스텝을 기억하는 모듈과, 직접 방향전환을 위한 제어명령이 발생되면 상기 세분화된 화면 상의 스텝 수를 카운트하여 상기 화면에서 감지된 표적의 중심위치를 카메라의 회전방향 좌표로 설정하는 모듈과, 상기 카메라에 대한 현재화면 중심위치와 표적의 중심위치를 이용하여, 카메라 회전방향과 이동량을 산출하는 이동량 산출모듈과, 일정한 주기의 타이머 인터럽트에 의해 상기 팬모터 및 틸트모터를 구동시켜, 기설정된 회전속도 및 상기 계산된 회전방향과 이동량을 기준으로 상기 자신의 카메라를 이동시키는 모터 제어모듈들로 구성할 수 있다. 상기 팬/틸트/줌 제어모듈을 구성하는 각 모듈들은 본 출원인에 의해 이미 개발되어 1999년 6월 18일자로 특허 출원 중에 있는 특허출원 제 10-1999-0022940호(명칭; 팬/틸트 카메라 제어방법 및 장치)에 이미 상세하게 언급되어 있으므로 각 모듈들에 대한 상세한 구성이나 동작설명은 생략한다.The pan / tilt / zoom control module rotates the preset pan motor rotation range and the tilt motor based on the micro-rotation angle of the camera already determined by the respective motors for the pan / tilt / zoom driving and the respective deceleration means. A module that stores screen steps in a virtually divided state with a range and a number of steps corresponding to the in-out range of the zoom motor and the micro-rotation angle of the camera, and the step on the subdivided screen when a control command for direct redirection is generated. A module for setting the center position of the target detected on the screen as the rotation direction coordinate of the camera by counting the number, and calculating the camera rotation direction and the movement amount by using the current screen center position and the center position of the target with respect to the camera. A movement amount calculating module and the fan motor and the tilt motor are driven by a timer interrupt at a predetermined cycle, so that the predetermined rotation speed and the calculation are calculated. It can be configured as a motor control module for moving the own camera based on the rotation direction and the amount of movement. Each module constituting the pan / tilt / zoom control module is a patent application No. 10-1999-0022940 (name; pan / tilt camera control method) already developed by the present applicant and pending a patent application on June 18, 1999. And devices) are already mentioned in detail, so detailed configuration or operation description of each module is omitted.
이상에서와 같이 구성되는 본 발명의 동작 및 그 작용효과를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 2 and 3 the operation and effect of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 상기 다수의 지능형 로보틱 카메라(200a-200f)는 하나 하나의 팬/틸트/줌 카메라(210)에 서로 통신 가능하게 로컬 제어수단(230)을 부착시킴으로써, 상기 로컬 제어수단이 갖는 화상 자동인식모듈이나 팬/틸트/줌 제어모듈에 의해 그 각각이 자주적인 역할 분담을 수행할 수 있게 지능화된다.First, the intelligent robotic cameras 200a-200f attach local control means 230 to one pan / tilt / zoom camera 210 so as to communicate with each other, thereby automatically controlling the image of the local control means. Recognition modules or pan / tilt / zoom control modules enable each to perform independent role sharing.
이와 같이 지능화된 로보틱 카메라는 고유한 번지를 가지는 고속의 팬/틸트/줌 기능을 가진 구동형 카메라로서, 기존의 팬/틸트/줌 구동 카메라와는 달리 인위적인 조작이 없더라도 물체의 움직임이나 얼굴의 구성요소 또는 특정한 화상을 분석하여 이를 자동으로 추척하면서 영상을 전송하거나 경계신호를 발송할 수 있게 된다.The intelligent robot camera is a high-speed pan / tilt / zoom camera with a unique address. Unlike conventional pan / tilt / zoom cameras, there is no movement of an object or a face. By analyzing components or specific images and automatically tracking them, you can send images or send alert signals.
즉, 이렇게 지능화된 다수의 지능형 로보틱 카메라(200a-200f)에 어느 하나(또는 그 이상)의 눈(팬/틸트/줌 카메라)을 통하여 물체가 포착되면, 해당 물체의 화상신호는 영상 캡쳐수단(220)에서 로컬 제어수단(CPU; 230)이 읽을 수 있는 신호로 변환처리된 후 로컬 제어수단(230)으로 전송된다.That is, when an object is captured by one (or more) eyes (pan / tilt / zoom camera) of the intelligent robotic cameras 200a-200f thus intelligent, the image signal of the object is captured by the image capturing means. At 220, the local control means (CPU) 230 is converted into a readable signal and then transmitted to the local control means 230.
상기 화상신호를 전송받은 해당 로컬 제어수단은 자신의 화상 자동인식모듈과 팬/틸트/줌 제어모듈을 가동시켜 상기 이동물체의 움직임 또는 이동물체의 얼굴영역을 검출하면서 해당 방향으로 카메라를 이동시키기 위해 팬/틸트/줌 제어명령을 발생시킨다. 이때 상기 로컬 제어수단은 만약 이동물체가 상기 자신의 카메라감시 영역에서 벗어나는 것이 감지되면, 이동물체가 이동하는 방향에 위치하는 카메라의 고유 번지값을 포함하는 감시요청신호를 발생하여 해당 카메라의 로컬 제어수단으로 전송함으로써, 해당 로컬 제어수단은 상기 감시요청신호에 포함된 자신의 고유번지값으로 자신의 카메라에 대한 감시요청신호임을 인지할 수 있게 되며, 이후로 상기와 같은 이동물체의 검출 및 카메라 제어동작을 수행하게 된다.The local control means receiving the image signal activates its own automatic image recognition module and pan / tilt / zoom control module to move the camera in the corresponding direction while detecting the movement of the moving object or the face area of the moving object. Generates pan / tilt / zoom control command. At this time, if the local control means detects that the moving object is out of the camera monitoring area, the local control means generates a monitoring request signal including a unique address value of the camera located in the moving direction of the moving camera By transmitting the means, the local control means can recognize that it is a monitoring request signal for its own camera with its own address value included in the monitoring request signal, and then detecting the moving object and controlling the camera as described above. Will perform the action.
상기 로컬 제어수단에서 발생된 팬/틸트/줌 제어명령에 의해 상기 팬/틸트/줌 제어부 및 구동부가 순차적으로 작동하면서 해당 카메라에서 포착된 이동물체를 능동적이고 지능적으로 촬영하여 선별된 화상신호를 취득할 수 있게 한다.The pan / tilt / zoom control unit and the driving unit sequentially operate by the pan / tilt / zoom control command generated by the local control unit, and actively and intelligently capture a moving object captured by the camera to acquire a selected image signal. To do it.
상기와 같이 선별 취득한 화상신호는 상기 로컬 제어수단의 제어에 의해 데이터 입/출력수단(260)을 통해 하나의 중앙제어유닛으로 전송된다.The image signal that is selectively obtained as described above is transmitted to one central control unit through the data input / output means 260 by the control of the local control means.
상기 선별 전송된 화상신호는 중앙제어유닛의 화면 분할수단(110) 및 허브수단(120)을 통해 주처리수단(100)으로 전송되고, 이후로 데이터 저장수단(150) 및 모니터 등의 디스플레이수단(140)으로 보내져 저장되거나 디스플레이됨으로써, 하나의 중앙제어유닛에서는 각 감시영역에서 지능적으로 선별 취득된 화상신호를 이용하여 보다 신속하고 능동적인 감시 녹화 등을 수행할 수 있게 된다.The selectively transmitted image signal is transmitted to the main processing means 100 through the screen dividing means 110 and the hub means 120 of the central control unit, and then the display means such as the data storage means 150 and the monitor ( By being sent to, stored or displayed at 140, one central control unit can perform more rapid and active surveillance recording and the like by using image signals intelligently selected and acquired in each surveillance region.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
따라서 본 발명은 기존의 카메라로 구현할 수 없는 이동물체의 이동방향으로의 추적과 이 추적물체를 인근의 좌표부근에 있는 카메라로 인계하여 추적을 연속으로 진행하며, 입체적인 감시나 녹화는 물론이고, 화상을 분석하여 얼굴부분이 감지되면 정해진 얼굴 DB(데이터 저장수단에 구축될 수 있음)와 연동하여 신분의 확인을 가능하게 한다. 그리고 기존 팬/틸트/줌 카메라 콘트롤러와 팬/틸트 구동장치를 통합한 하드웨어에 화상 자동인식 모듈과 지정된 좌표로 대각선으로 팬/틸트 제어명령을 수행하는 소프트웨어와 구동방법 및 장치를 추가하여 팬/틸트 카메라만을 컴퓨터에 연결하여 장소와 공간상의 제약을 받던 것을 일체화, 소형화함으로써 한사람이 한 대의 팬/틸트 카메라를 인위적으로 조작하는 방법과의 차별화가 가능하게 한다. 또한 다수의 카메라에서 전송되는 특정된 상황의 신호만 선별하여 감시하거나 데이터로 저장할 수 있게 한다. 또한 기존의 고정식 카메라 시스템에 로보틱 카메라의 접속이 손쉽게 대체가 가능하게 하는 등의 여러 가지 이점이 있다.Therefore, the present invention continuously tracks the moving object which cannot be realized by the existing camera in the direction of movement and turns the tracking object into a camera near the coordinates, and proceeds the tracking continuously, as well as the three-dimensional monitoring or recording, When the face part is detected by analyzing the ID, it is possible to confirm the identity by interworking with the predetermined face DB (which can be built in the data storage means). Pan / Tilt is added to the hardware that integrates the existing Pan / Tilt / Zoom camera controller and Pan / Tilt drive unit by the automatic image recognition module and the software that executes the Pan / Tilt control command diagonally at the specified coordinates. By connecting only the camera to a computer, it is possible to differentiate from the method of artificially manipulating one pan / tilt camera by integrating and minimizing the space and space restrictions. In addition, only the signals of a specific situation transmitted from multiple cameras can be screened and monitored or stored as data. There are also a number of advantages, including the easy replacement of robotic cameras with existing fixed camera systems.
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