KR20110114096A - 열상 카메라를 채용하는 감시 시스템 및 이를 이용한 야간 감시 방법 - Google Patents

열상 카메라를 채용하는 감시 시스템 및 이를 이용한 야간 감시 방법 Download PDF

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Abstract

열상 카메라를 채택함으로써 야간에도 감시 기능을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 열상 카메라에 팬/틸트 기능을 부여하여 감시가 필요한 지점들을 선택적으로 감시할 수 있고, 감시 대상 영역 내에서의 열상 촬영위치를 사용자가 쉽게 확인할 수 있게 해주는 감시 시스템과, 이를 사용한 야간 감시 방법.
본 발명의 감시 시스템은 촬상부와, 영상처리부와, 표시부를 구비한다. 촬상부는 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상을 획득하기 위한 광학식 카메라와, 상기 감시 대상 영역에 대한 열상을 획득하기 위한 열상 카메라를 포함한다. 영상처리부는 실시간으로 획득되어지는 야간 열상과 주간에 획득되어 저장된 주간 광학식 영상을 포맷팅하여 하나의 출력영상을 구성한다. 표시부는 출력영상을 디스플레이해준다.

Description

열상 카메라를 채용하는 감시 시스템 및 이를 이용한 야간 감시 방법{Monitoring System Employing Thermal Imaging Camera and Nighttime Monitoring Method Using the Same}
본 발명은 감시 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 폐쇄회로 텔레비전(CCTV) 방식의 감시 시스템에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은 이와 같은 감시 시스템을 이용한 원격 감시 방법에 관한 것이다.
통상적인 폐쇄회로 텔레비전(CCTV) 방식 감시 시스템에 사용되는 카메라는 CCD 또는 CMOS 이미지 센서를 채용하는데, 이와 같은 이미지 센서는 빛이 없는 곳에서나 야간 감시용으로는 사용할 수가 없다.
조도가 낮은 환경에서도 감시를 할 수 있도록 최근에는 적외선 조명을 부착한 카메라도 사용되고 있다. 그렇지만, 이와 같은 적외선 조명은 간단한 적외선 감지장치, 예컨대 휴대폰용 카메라에 의해서도 그 존재 사실이 확인될 수 있기 때문에, 접근 또는 침입 의도를 가진 사람이 풀숲에 숨어있다가 카메라의 회전을 틈타 접근 또는 침입하는 방식으로 회피하는 경우에는 이를 놓칠 가능성이 높다. 또한, 적외선 카메라는 안개가 짙거나 악천후가 있는 날에도 감시 기능을 수행하지 못할 수가 있다.
조도가 낮은 환경에서 은밀한 감시 기능을 유지하기 위해서는 열상 카메라의 사용이 바람직하다고 할 수 있다. 열상 카메라는 각 물체로부터 방출되는 복사 에너지에 의해 물체와 그 물체의 주변 배경 간의 온도 차이를 검출하고 이를 전기 신호로 변환하여 영상화하는 카메라를 말한다. 인체는 주변의 무생물과 온도 내지 복사에너지 차이가 크기 때문에, 열상 카메라는 인체를 배경으로부터 쉽게 구별해낼 수 있는 영상을 제공한다. 그러므로, 열상 카메라는 주간은 물론 야간에도 운용이 가능하여, 군에서 야간감시용이나 야간작전용으로 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라 민간용 및 산업용으로도 응용이 확대되고 있다.
이처럼 주야간 운용이 가능하다는 장점에도 불구하고, 열상 카메라에 의해 촬영된 열상은 사람이나 그밖의 생물의 윤곽이나 존재만을 확인할 수 있게 해줄 뿐이며, 구체적으로 대상을 식별할 수가 없을 뿐만 아니라 분위기 내지 주변 상황을 인식하는 것이 곤란하다는 단점이 있다. 이에 따라, 열상 카메라에 팬/틸트 기능을 부여하여 원격 감시용으로 사용하는 경우에는, 열상이 어느 위치를 촬영한 것인지를 식별하는 것이 불가능해진다. 따라서, 감시용으로 운용되는 열상 카메라는 고정형 카메라 형태로만 사용될 수 있을 뿐이며, 팬/틸트 방식 카메라로는 사용이 사실상 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열상 카메라를 채택함으로써 야간에도 감시 기능을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 열상 카메라에 팬/틸트 기능을 부여하여 감시가 필요한 지점들을 선택적으로 감시할 수 있고, 감시 대상 영역 내에서의 열상 촬영위치를 사용자가 쉽게 확인할 수 있게 해주는 감시 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
아울러, 본 발명은 열상 카메라에 의하여 감시 대상 지역 중 감시가 필요한 지점들을 선택적으로 감시하면서, 감시 대상 영역 내에서의 열상 촬영위치를 쉽게 확인할 수 있는 야간 감시 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 감시 시스템은 촬상부와, 영상처리부와, 표시부를 구비한다. 촬상부는 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상을 획득하기 위한 광학식 카메라와, 상기 감시 대상 영역에 대한 열상을 획득하기 위한 열상 카메라를 포함한다. 영상처리부는 실시간으로 획득되어지는 야간 열상과 주간에 획득되어 저장된 주간 광학식 영상을 포맷팅하여 하나의 출력영상을 구성한다. 표시부는 출력영상을 디스플레이해준다.
특허청구범위를 포함하여 본 명세서에 있어서, "광학식 영상"이란 용어는 집광렌즈에 의해 집광된 가시광선 또는 근적외선 영역의 빛을 통상의 이미지 센서로 촬상한 영상을 일컫는 의미로 사용한다. 그리고, "열상"이란 용어는 피사체들부터 방출되는 원적외선 영역(8~12㎛) 또는 그보다 짧은 파장 영역의 복사 에너지 내지 온도 차이를 검출하고 이를 전기 신호로 변환하여 영상화한 열영상을 일컫는 의미로 사용한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 주간 광학식 영상으로부터 참조영상을 정하고, 야간 열상과 참조영상을 포맷팅하여 출력영상을 구성하게 된다.
바람직한 실시예에 있어서, 열상 카메라는 촬영 방향을 조정하기 위한 팬/틸트 구동부를 구비한다. 그리고, 영상처리부는 주간 광학식 영상으로부터 팬/틸트 구동부의 팬/틸트 조정량을 토대로 참조영상을 결정한다.
상기 영상처리부는 촬상부로부터 하나 이상의 신호선을 통해 접속되는 원격감시부 내에 마련되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 팬/틸트 조정량은 촬상부에 의해 검출되어 원격감시부에 제공된다. 그렇지만, 이와 같은 실시예가 변형된 실시예에 있어서는, 상기 원격감시부가 팬/틸트 조정량을 결정하여 촬상부를 제어하는 카메라 제어부를 구비하고, 상기 카메라 제어부가 영상처리부에 팬/틸트 조정량 정보를 제공할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 원격감시부는 주간 광학식 영상을 저장하기 위한 영상저장부를 더 구비한다. 그리고, 영상처리부에 있어서, 참조영상 구성부는 영상저장부에 저장된 주간 광학식 영상으로부터 소정 크기의 상기 참조영상을 추출하고, 팬/틸트 조정량을 토대로 열상 위치를 나타내는 포인터를 부가하게 되며, 출력화면 구성부는 포인터가 부가된 참조영상과 열상을 포맷팅하여 출력영상을 구성하게 된다.
다른 실시예에 있어서, 원격감시부는 주간 광학식 영상으로부터 소정 크기의 상기 참조영상을 추출하는 참조영상 추출부와, 상기 참조영상을 저장하기 위한 영상저장부를 더 구비한다. 그리고, 영상처리부는 상기 참조영상과 상기 열상을 포맷팅하고, 팬/틸트 조정량을 토대로 열상 위치를 나타내는 포인터를 부가하게 된다.
또 다른 실시예에 있어서, 원격감시부는 주간 광학식 영상을 저장하기 위한 영상저장부를 더 구비한다. 그리고, 영상처리부에 있어서, 참조영상 구성부는 팬/틸트 조정량에 따라 영상저장부에 저장된 광학식 영상으로부터 위치를 달리하여 참조영상을 생성하고, 출력화면 구성부는 참조영상과 열상을 포맷팅하여 출력영상을 구성하게 된다.
한편, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 감시 방법에 따르면, 주간에 광학식 카메라에 의하여 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상을 획득하여 저장해둔다. 그리고, 야간에 열상 카메라에 의하여 상기 감시 대상 영역에 대한 열상을 획득하며, 상기 저장된 광학식 영상을 토대로 참조영상을 결정하고, 열상과 참조영상을 포맷팅하여 하나의 출력영상을 구성하여 디스플레이한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 열상 카메라는 촬영 방향을 조정하기 위한 팬/틸트 구동부를 구비한다. 그리고, 야간에 열상을 획득함에 있어서는 상기 팬/틸트 구동부를 구동하여 상기 열상을 획득하는데, 이때 상기 팬/틸트 구동부의 팬/틸트 조정량을 결정하게 된다. 그리고, 상기 참조영상을 팬/틸트 조정량에 따라 가변시켜 결정한다.
열상 카메라를 구동함에 있어서는, 주기적 또는 비주기적으로 상기 팬/틸트 구동부를 초기화하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 감시 시스템은 열상 카메라를 채택함으로써 주간은 물론 야간에도 실시간으로 영상정보를 획득하고 이를 토대로 운용자가 정밀하게 감시 대상 지역을 감시할 수 있게 해주며, 별도의 조명이 불필요하기 때문에 야간에 설치 여부가 쉽게 노출되지 않는다는 효과가 있다. 그리고, 열상 카메라에 팬/틸트 기능을 부여되기 때문에, 감시가 필요한 지점들을 선택적으로 감시할 수 있다는 이점이 있다.
아울러, 주간에 촬영한 영상을 토대로 참조영상을 생성하여 열상과 함께 표시해주기 때문에, 사용자가 감시 대상 영역 내에서의 열상 촬영위치를 쉽게 확인하고 주변상황을 인식할 수 있다는 효과가 있다. 특히, 열상 카메라의 팬/틸트 조정량을 토대로 열상 촬영위치를 결정하고 이를 토대로 참조영상을 가변시키기 때문에, 열상 촬영위치를 확인할 수 있게 해주는 참조영상의 효용이 극대화되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 편의상 각 도면에 있어서 동일하거나 대응하는 요소나 부재에 대해서는 가급적 동일한 참조번호를 사용하기로 한다. 도면 중,
도 1은 본 발명에 의한 감시 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 개략적인 블록도;
도 2는 본 발명에 의한 카메라 유닛의 일 실시예의 사시도;
도 3은 본 발명에 의한 카메라 유닛의 일 실시예의 블록도;
도 4는 본 발명에 의한 원격 감시 장치의 일 실시예의 블록도;
도 5는 도 4의 원격 감시 장치를 구비하는 감시 시스템에서의 감시 과정을 보여주는 흐름도;
도 6은 도 5의 감시 과정에 있어서의 영상 처리 과정을 보여주는 도면;
도 7은 도 3의 카메라 유닛의 변형된 실시예의 블록도;
도 8은 도 4의 원격 감시 장치의 변형된 실시예의 블록도;
도 9는 본 발명에 의한 원격 감시 장치의 다른 실시예의 블록도;
도 10은 도 9의 원격 감시 장치를 구비하는 감시 시스템에서의 감시 과정을 보여주는 흐름도;
도 11은 도 10의 감시 과정에 있어서의 영상 처리 과정을 보여주는 도면;
도 12는 본 발명에 의한 원격 감시 장치의 또 다른 실시예의 블록도;
도 13은 도 12의 원격 감시 장치를 구비하는 감시 시스템에서의 감시 과정을 보여주는 흐름도; 그리고
도 14는 도 13의 감시 과정에 있어서의 영상 처리 과정을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 감시 시스템은 감시 대상 영역에 설치되는 카메라 유닛(10)과, 상기 카메라 유닛(10)과 하나 이상의 신호선을 통해 접속되는 원격 감시 장치(60)를 구비한다. 카메라 유닛(10)은 광각렌즈, 예컨대 어안렌즈를 집광렌즈로 사용하는 어안렌즈 카메라(20)와, 피사체들로부터 방출되는 복사 에너지 차이를 검출하는 열상 카메라(30)를 구비한다.
도 2는 카메라 유닛(10)의 일 실시예의 사시도이다. 카메라 유닛(10)의 하우징(12)은 금속 또는 합성수지 재질로 되어 있으며, 그 상측은 원통형으로 되어 있고 하측은 대략 종과 같은 형태로 되어 있다. 하우징(12)의 저면에는 합성수지 재질로 되어 있는 돔(14)이 마련되어 있다. 하우징(10)의 상부면에는 카메라 유닛(10)을 벽면이나 지지봉(Pole)에 취부하기 위한 브라켓(16)이 일체로서 또는 착탈가능하게 설치된다. 바람직한 실시예에 있어서, 어안렌즈 카메라(20)는 하우징(12)의 상측 원통형 외주면에 설치되며, 열상 카메라(30)는 하우징(12) 저면의 돔(14) 내에 설치된다.
도 3은 도 2에 도시된 카메라 유닛(10)의 블록도이다. 카메라 유닛(10)은 어안렌즈 카메라(20), 열상 카메라(30), 아날로그/디지털 변환기(50, 52), 멀티플렉서(54), 제어부(56), 및 인터페이스 포트(58)를 구비한다.
어안렌즈 카메라(20)에 있어서, 어안렌즈(22)는 예컨대 150°이상의 시야각 범위 내에서 입사되는 빛을 집광하고, 이미지 센서(24)는 집광된 빛을 전기적 신호로 변환한다. 어안렌즈 카메라(20)에 의해 출력되는 광학식 영상은 프레임 레이트가 초당 30 프레임 또는 25 프레임의 통상적인 동영상일 수 있다. 그렇지만, 도 1의 감시 시스템이 야간 감시 목적으로만 운용되는 경우, 광학식 영상은 주기적 또는 비주기적으로 촬상되는 정지영상일 수도 있다.
열상 카메라(30)는 감시 대상 영역 내에 있는 피사체들간의 온도 차이를 감지하여 전기적 신호로 변환함으로써, 복사 에너지에 의하여 피사체들을 시각화하기 위한 열상 신호를 출력한다. 열상 카메라(30)에 있어서, 광학부(32)는 피사체로부터 발생되는 복사 에너지를 받아들이고, 열상 검출기(34)는 입력된 복사 에너지를 스캐닝해서 픽셀단위로 온도를 전기적 신호로 변환시킨다. 여기서, 열상 검출기(34) 내에 있는 검출소자들은 일반적으로 출력이 미약할 뿐만 아니라 감도 내지 응답특성이 불균일하여, 재현되는 열영상에서 고정패턴잡음을 유발하여 관측성능을 저하시킬 수 있다. 보정회로(36)는 검출소자들간의 이와 같은 불균일한 응답특성을 보정하여 균일화한다. 본 발명이 특정 열상 검출 방식이나 보정 방식에 한정되는 것은 아니며 열상 카메라(30)의 구체적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 용이하게 구현할 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 열상 카메라(30)에 의해 출력되는 열상의 프레임 레이트는 초당 30 프레임 또는 25 프레임이 될 수도 있고, 초당 9 프레임이나 그 이하가 될 수도 있다.
패닝 모터 드라이버(38)는 제어부(56)로부터의 제어신호에 응답하여 패닝 모터(40)를 구동하고, 이에 따라 패닝 모터(38)는 열상 카메라(30)의 광학부(32)와 열상 검출기(34) 조립체를 수평방향으로 회전시킨다. 틸팅 모터 드라이버(42)는 제어부(56)로부터의 제어신호에 응답하여 틸팅 모터(44)를 구동하고, 이에 따라 틸팅 모터(44)는 광학부(32)와 열상 검출기(34) 조립체를 수직방향으로 회전시킨다. 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)는 회전량을 정밀하게 제어할 수 있는 스텝핑 모터에 의해 구현되는 것이 바람직하다.
제1 아날로그/디지털 변환기(50)는 광학식 영상 신호를 디지털 데이터로 변환하고, 제2 아날로그/디지털 변환기(52)는 열상 신호를 디지털 데이터로 변환한다. 멀티플렉서(54)는 디지털화된 광학식 영상 신호 및 열상 신호를 멀티플렉싱해서 하나의 비트열로 결합하여, 영상신호선 예컨대 동축케이블을 통해 원격 감시 장치(60)로 전송한다. 바람직한 실시예에 있어서, 멀티플렉서(54)는 주간에는 광학식 영상 신호 및 열상 신호를 모두 원격 감시 장치(60)로 전송하지만, 야간에는 열상 신호만을 선택하여 원격 감시 장치(60)로 전송한다. 여기서, 광학식 영상 신호는 주기적 또는 비주기적인 정지영상일 수도 있다. 그렇지만, 변형된 실시예에 있어서, 멀티플렉서(54)가 주야에 관계없이 광학식 영상 신호 및 열상 신호를 모두 원격 감시 장치(60)로 전송할 수도 있다.
제어부(56)는 멀티플렉서(54)의 신호 선택 및 전송을 제어한다. 또한, 제어부(56)는 인터페이스 포트(58)를 통하여 원격 감시장치(60)로부터 제어신호를 받아들이고, 제어신호에 응답하여 패닝 모터 드라이버(38) 및 틸팅 모터 드라이버(42)를 제어한다. 원격 감시 장치(60)로부터의 제어신호 수신채널은 예컨대 RS-232C 또는 RS-485 표준에 적합하게 구현될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 원격 감시 장치(60)의 일 실시예의 블록도이다. 본 실시예에 있어서, 원격 감시 장치(60)는 영상 분리부(62), 영상 저장부(64), 입력부(66), 카메라 제어부(68), 인터페이스 포트(70), 열상 위치 결정부(72), 참조영상 구성부(74), 출력화면 구성부(76), 및 표시부(78)를 구비한다.
영상 분리부(62)는 카메라 유닛(10)으로부터 수신된 신호에서 광학식 영상 신호와 열상 신호를 분리하고, 영상 저장부(64)는 분리된 광학식 영상 신호와 열상 신호를 저장한다. 특히, 영상 저장부(64)는 주간에 획득된 광학식 영상 신호를 저장하여, 주간에 촬영된 광학식 영상이 야간에 열상과 함께 표시할 참조영상을 생성하는데 활용될 수 있게 해준다.
입력부(66)는 키보드와, 마우스 및/또는 조이스틱을 포함하며, 사용자가 시시스템을 조작하고 제어명령을 입력할 수 있게 해주며, 특히 팬/틸트 명령을 인가할 수 있게 해준다. 카메라 제어부(68)는 입력부(66)로부터의 제어명령에 응답해서 인터페이스 포트(70)를 통하여 카메라 유닛(10)에 팬/틸트 구동을 제어하기 위한 카메라 제어신호를 송신한다. 여기서 팬/틸트 구동은 프로그램에 의하여 일정한 패턴으로, 또는 영상 내에서의 피사체 또는 피사체 움직임 검출 결과에 따라 자동적으로 이루어질 수도 있다. 수동 또는 자동으로 카메라 제어신호를 생성하는 과정에서, 카메라 제어부(68)는 열상 카메라(30)의 팬/틸트 조정량을 추정한다.
열상 위치 결정부(72)는 카메라 제어부(68)로부터 팬/틸트 조정량을 받아들이고, 이를 토대로 열상 카메라(30)가 향하는 방향을 결정한다. 원격 감시 장치(50)의 비휘발성 메모리(미도시됨)에는 카메라 방향과 포인터 위치간의 대응관계를 나타내는 룩업테이블이 저장되어 있다. 열상 위치 결정부(72)는 룩업테이블을 참조하여 카메라 방향에 따른 포인터 위치 정보를 출력한다.
참조영상 구성부(74)는 영상저장부(64)에 저장된 주간 광학식 영상으로부터 일정 크기의 참조영상을 추출하고, 열상 위치 결정부(72)로부터의 포인터 위치 정보에 따라 열상 위치를 나타내는 포인터를 부가하게 된다. 출력화면 구성부(76)는 포인터가 부가된 참조영상과 열상을 포맷팅하여 출력영상을 구성하여, 표시부(78)를 통해 출력한다.
도 5 및 도 6을 참조하여 감시 시스템(10)에 있어서의 야간 감시 과정을 보다 상세하게 설명한다. 도 5는 야간 감시 과정을 전체적으로 보여주는 흐름도이고, 도 6은 야간 감시 과정에 있어서의 영상 처리 프로세스를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 카메라 유닛(10)은 주간에 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상 및 열상을 획득해서 원격 감시 장치(60)에 전송하여, 원격 감시 장치(60)의 표시부(78)에 광학식 영상 및 열상이 표시될 수 있게 해준다. 이 과정에서, 원격 감시 장치(60)의 영상저장부(64)에는 광학식 영상 및 열상 중에서 적어도 광학식 영상을 저장해둔다(제80단계). 여기서 어안렌즈 카메라(20)에 의해 촬영된 광학식 영상(도 6의 100)은 원형으로 되어 있다.
야간이 되면 제82단계 내지 제96단계의 야간 감시 프로세스가 수행된다. 야간 감시 과정에서, 원격 감시 장치(60)의 카메라 제어부(68)는 주기적 또는 비주기적으로 열상 카메라(30)의 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)를 초기화하기 위한 제어신호를 카메라 유닛(10)에 송신한다. 이에 따라, 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)의 위치가 초기화되어, 이후에 초기화가 다시 이루어질 때까지 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44) 구동에 따른 팬/틸트 조정량이 정확히 예측될 수 있게 된다(제82단계).
이와 같은 상태에서, 패닝 모터(40) 및/또는 틸팅 모터(44)가 프로그램에 의하여 자동으로 또는 입력부(66)로부터의 명령에 따라 구동되고, 열상 카메라(30)를 통해 열상이 획득된다(제84단계). 이때, 카메라 제어부(68)는 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)의 구동량으로부터 열상 카메라(30)의 팬/틸트 조정량을 추정하고, 열상 위치 결정부(72)는 팬/틸트 조정량을 토대로 열상 카메라(30)의 촬영방향을 결정한다(제86단계). 열상 위치 결정부(72)는 메모리의 룩업테이블을 참조하여 열상 카메라(30)의 촬영방향에 맵핑된 포인터 위치를 결정한다(제88단계). 아래에서 보는 바와 같이, 포인터는 참조영상 내에서의 열상 위치를 나타내는 표식이다.
한편, 참조영상 구성부(74)는 영상저장부(64)에 저장된 주간 광학식 영상(100)을 독출하고, 주간 광학식 영상(100)으로부터 일정 크기의 참조영상(102)를 추출한다. 일 실시예에 있어서, 참조영상(102)은 원형의 주간 광학식 영상(100) 중에서 장방형으로 일부만이 선택되어 추출된다. 그 다음, 참조영상 구성부(74)는 참조영상(102) 내에서 열상 위치 결정부(72)로부터의 포인터 위치 정보가 나타내는 위치에 포인터(104)를 부가한다(제90단계).
제92단계에서, 출력화면 구성부(76)는 포인터(104)가 부가된 참조영상(106)과 열상(110)을 하나의 영상으로 포맷팅해서 출력영상을 구성함으로써, 표시부(78)에 출력영상이 디스플레이 되게 한다(제92단계, 제94단계).
이어서, 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44)가 추가적으로 구동되는지가 모니터링되며(제96단계), 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44)가 추가적으로 구동되는 경우, 프로세스는 제86단계로 이행하여 촬영방향 추정 및 포인터 위치 변경 과정이 다시 수행된다.
이와 같이, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 있어서는 원격 감시 장치(60)의 카메라 제어부(68)가 팬/틸트 조정량을 결정하여 카메라 유닛(10)을 제어하거나 카메라 유닛(10)에 대한 구동 제어정보를 토대로 팬/틸트 조정량을 추정한다. 그렇지만, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 카메라 유닛(10)이 팬/틸트 조정량 정보를 원격 제어 장치(60)에 제공할 수도 있다. 도 7 및 도 8은 이와 같은 실시예에 따른 카메라 유닛(10)과 원격 감시 장치(60)를 각각 보여준다.
도 7 및 도 8의 실시예에 있어서, 카메라 유닛(10)의 제어부(56a)는 패닝 모터 드라이버(38) 틸팅 모터 드라이버(42)에 대한 제어신호 발생시 팬/틸트 조정량을 추정하고, 이 추정량 정보를 원격 제어 장치(60)에 송신한다. 여기서, 카메라 유닛(10)의 제어부(56a)는 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)의 실제 회전량을 검출하여 팬/틸트 조정량을 결정할 수도 있다. 원격 제어 장치(60)의 열상위치 결정부(72a)는 제어부(68a)가 아닌 카메라 유닛(10)으로부터 팬/틸트 조정량을 받아들이고, 이를 토대로 포인터 위치를 결정하게 된다. 도 7 및 도 8에 도시된 시스템의 다른 특징은 도 3 및 도 4에 도시된 시스템과 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명에 의한 원격 감시 장치(60)의 다른 실시예를 보여준다.
본 실시예에 있어서, 참조영상 구성부(174)는 영상저장부(64)에 저장된 참조영상을 독출하고, 열상 위치 결정부(72)로부터의 포인터 위치 정보에 따라 열상 위치를 나타내는 포인터를 부가하게 된다. 출력화면 구성부(76)는 포인터가 부가된 참조영상과 열상을 포맷팅하여 출력영상을 구성하여, 표시부(78)를 통해 출력한다. 도 9에 도시된 원격 감시 장치의 다른 특징은 도 4에 도시된 장치의 특징과 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 10 및 도 11을 참조하여 도 9의 원격 감시 장치에 따른 야간 감시 과정을 설명한다. 도 10은 야간 감시 과정을 전체적으로 보여주는 흐름도이고, 도 11은 야간 감시 과정에 있어서의 영상 처리 프로세스를 보여주는 도면이다.
카메라 유닛(10)이 주간에 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상 및 열상을 획득해서 원격 감시 장치(60)에 전송하면, 원격 감시 장치(60)의 참조영상 구성부(174)는 광학식 영상(200)으로부터 일정 크기의 참조영상(202)를 추출하여 영상저장부(64)에 저장한다. 일 실시예에 있어서, 참조영상(202)의 추출은 원형의 광학식 영상(200) 중에서 장방형으로 일부만을 선택함으로써 이루어질 수 있다(제180단계).
이와 같은 상태에서 야간이 되면, 주기적 또는 비주기적으로 열상 카메라(30)의 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)가 초기화되어, 이후에 초기화가 다시 이루어질 때까지 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44) 구동에 따른 팬/틸트 조정량이 정확히 예측될 수 있도록 한다(제182단계). 이어서, 패닝 모터(40) 및/또는 틸팅 모터(44)가 프로그램에 의하여 자동으로 또는 입력부(66)로부터의 명령에 따라 구동되면서, 열상 카메라(30)를 통해 열상이 획득된다(제184단계). 이때, 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)의 구동량으로부터 열상 카메라(30)의 팬/틸트 조정량이 추정되고, 팬/틸트 조정량을 토대로 열상 카메라(30)의 촬영방향이 결정된다(제186단계). 제188단계에서는, 열상 카메라(30)의 촬영방향에 상응한 포인터 위치가 결정된다.
제190단계에서, 포인터 부가부(176)는 영상저장부(64)에 저장된 참조영상(202)를 독출하고, 참조영상(202) 내에서 포인터 위치 정보가 나타내는 위치에 포인터(204)를 부가한다. 그 다음, 출력화면 구성부(76)는 포인터(204)가 부가된 참조영상(206)과 열상(210)을 하나의 영상으로 포맷팅하여 출력영상을 구성함으로써, 표시부(78)에 출력영상이 디스플레이 되게 한다(제192단계, 제194단계). 이어서, 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44)가 추가적으로 구동되는지가 모니터링되며(제196단계), 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44)가 추가적으로 구동되는 경우, 프로세스는 제186단계로 이행하여 촬영방향 추정 및 포인터 위치 변경 과정이 다시 수행된다.
도 12는 본 발명에 의한 원격 감시 장치(60)의 또 다른 실시예를 보여준다.
본 실시예에 있어서, 영상 저장부(64)는 영상 분리부(62)에 의해 분리된 광학식 영상 신호와 열상 신호 중에서 적어도 광학식 영상 신호를 저장한다. 열상 위치 결정부(272)는 카메라 제어부(68)로부터 팬/틸트 조정량을 받아들이고, 이를 토대로 열상 카메라(30)가 향하는 방향을 결정한다. 원격 감시 장치(50)의 비휘발성 메모리(미도시됨)에는 카메라 방향과 열상 위치간의 대응관계를 나타내는 룩업테이블이 저장되어 있다. 열상 위치 결정부(272)는 룩업테이블을 참조하여 카메라 방향에 따른 열상 위치를 결정하고, 열상 위치에 따라 참조영상의 크기/위치 정보를 출력한다.
참조영상 구성부(274)는 영상저장부(64)에 저장된 주간 광학식 영상을 독출하고, 열상 위치 결정부(272)로부터의 크기/위치 정보에 따라 주간 광학식 영상으로부터 크기와 위치를 달리하여 참조영상을 추출한다. 출력화면 구성부(76)는 추출된 참조영상과 열상을 포맷팅해서 출력영상을 구성하여, 표시부(78)를 통해 출력한다. 도 12에 도시된 원격 감시 장치의 다른 특징은 도 4에 도시된 장치의 특징과 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 13 및 도 14를 참조하여 도 12의 원격 감시 장치에 따른 야간 감시 과정을 설명한다. 도 13은 야간 감시 과정을 전체적으로 보여주는 흐름도이고, 도 14는 야간 감시 과정에 있어서의 영상 처리 프로세스를 보여주는 도면이다.
카메라 유닛(10)이 주간에 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상 및 열상을 획득해서 원격 감시 장치(60)에 전송하면, 원격 감시 장치(60)의 영상저장부(64)는 광학식 영상과 열상 중에서 적어도 광학식 영상을 저장한다(제280단계).
이와 같은 상태에서 야간이 되면, 주기적 또는 비주기적으로 열상 카메라(30)의 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)가 초기화되어, 이후에 초기화가 다시 이루어질 때까지 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44) 구동에 따른 팬/틸트 조정량이 정확히 예측될 수 있도록 한다(제282단계). 이어서, 패닝 모터(40) 및/또는 틸팅 모터(44)가 프로그램에 의하여 자동으로 또는 입력부(66)로부터의 명령에 따라 구동되면서, 열상 카메라(30)를 통해 열상이 획득된다(제284단계). 이때, 패닝 모터(40) 및 틸팅 모터(44)의 구동량으로부터 열상 카메라(30)의 팬/틸트 조정량이 추정되고, 팬/틸트 조정량을 토대로 열상 카메라(30)의 촬영방향이 결정된다(제286단계). 제288단계에서는, 열상 카메라(30)의 촬영방향에 상응한 참조영상 위치/크기가 결정된다.
제290단계에서, 참조영상 구성부(274)는 영상저장부(64)에 저장된 주간 광학식 영상을 독출하고, 열상 위치 결정부(272)로부터의 크기/위치(302) 정보에 따라 주간 광학식 영상으로부터 크기와 위치를 달리하여 참조영상(304)을 추출한다. 그 다음, 출력화면 구성부(76)는 추출된 참조영상(304)과 열상(310)을 하나의 영상으로 포맷팅하여 출력영상을 구성함으로써, 표시부(78)에 출력영상이 디스플레이 되게 한다(제292단계, 제294단계). 이어서, 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44)가 추가적으로 구동되는지가 모니터링되며(제296단계), 패닝 모터(40) 또는 틸팅 모터(44)가 추가적으로 구동되는 경우, 프로세스는 제286단계로 이행하여 촬영방향 추정 및 포인터 위치 변경 과정이 다시 수행된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다양한 방식으로 변형될 수 있고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다.
예컨대, 도 9 및 도 12에 도시된 실시예와 관련하여, 이상에서는 원격 감시 장치에서 팬/틸트 조정량을 추정하여 참조영상을 생성하거나 수정하는 경우를 중심으로 설명하였지만, 이와 같은 실시예가 변형된 실시예에 있어서는 도 7의 실시예와 마찬가지로 팬/틸트 조정량 정보가 카메라 유닛(10)으로부터 원격 제어 장치에 공급될 수도 있다.
이상의 설명에서는 카메라 유닛(10)에서 광학식 영상을 촬영하는 카메라(20)가 집광렌즈로써 어안렌즈를 채택하는 경우를 중심으로 설명하였지만, 다른 광각렌즈가 어안렌즈 대신에 사용될 수도 있다. 나아가, 광학식 영상을 촬영하는 카메라(20)에 일반렌즈가 채용될 수도 있다. 또한, 카메라(20)가 복수의 이미지 센서를 활용한 파노라마 카메라가 될 수도 있다.
한편, 첨부된 도면과 이상의 설명에서는 카메라 장치의 다양한 형태상 변경을 예시하였지만, 예시된 실시예들에서의 특징은 첨부된 특허청구범위의 기술사상의 범위 내에서 서로 교차하여 적용될 수 있다.
다른 한편으로, 이상의 설명에서는 주간 광학식 영상을 저장하기 위한 영상저장부(64)가 원격 제어 장치(60)에 마련되는 실시예에 대하여 설명하였지만, 이러한 저장장치가 카메라 유닛(10)에 마련될 수도 있다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 카메라 유닛, 12: 하우징, 14: 돔
20: 어안렌즈 카메라, 30: 열상 카메라
60: 원격 감시 장치

Claims (15)

  1. 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상을 획득하기 위한 광학식 카메라와, 상기 감시 대상 영역에 대한 열상을 획득하기 위한 열상 카메라를 포함하는 촬상부;
    실시간으로 획득되어지는 야간 열상과 주간에 획득되어 저장된 주간 광학식 영상을 포맷팅하여 하나의 출력영상을 구성하는 영상처리부; 및
    상기 출력영상을 표시해주는 표시부;
    를 구비하는 감시 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 영상처리부가 상기 주간 광학식 영상으로부터 참조영상을 정하고, 상기 야간 열상과 상기 참조영상을 포맷팅하여 상기 출력영상을 구성하는 감시 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 열상 카메라가 촬영 방향을 조정하기 위한 팬/틸트 구동부를 구비하며,
    상기 영상처리부가 상기 주간 광학식 영상으로부터 상기 팬/틸트 구동부의 팬/틸트 조정량을 토대로 참조영상을 결정하는 감시 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 영상처리부가 상기 촬상부로부터 하나 이상의 신호선을 통해 접속되는 원격감시부 내에 마련되는 감시 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 촬상부가 상기 팬/틸트 조정량을 검출하여 상기 원격감시부에 제공하는 감시 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 원격감시부가
    상기 팬/틸트 조정량을 결정하여 상기 촬상부를 제어하는 카메라 제어부;
    를 구비하며,
    상기 카메라 제어부가 상기 영상처리부에 상기 팬/틸트 조정량 정보를 제공하는 감시 시스템.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 원격감시부가
    상기 주간 광학식 영상을 저장하기 위한 영상저장부;
    를 더 구비하며,
    상기 영상처리부가
    상기 영상저장부에 저장된 상기 주간 광학식 영상으로부터 소정 크기의 상기 참조영상을 추출하고, 상기 팬/틸트 조정량을 토대로 상기 열상의 위치를 나타내는 포인터를 부가하는 참조영상 구성부; 및
    상기 포인터가 부가된 상기 참조영상과 상기 열상을 포맷팅하여 상기 출력영상을 구성하는 출력화면 구성부;
    를 구비하는 감시 시스템.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 원격감시부가
    상기 주간 광학식 영상으로부터 소정 크기의 상기 참조영상을 추출하는 참조영상 추출부; 및
    상기 참조영상을 저장하기 위한 영상저장부;
    를 더 구비하며,
    상기 영상처리부가 상기 참조영상과 상기 열상을 포맷팅하고, 상기 팬/틸트 조정량을 토대로 상기 열상의 위치를 나타내는 포인터를 부가하는 감시 시스템.
  9. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 원격감시부가
    상기 주간 광학식 영상을 저장하기 위한 영상저장부;
    를 더 구비하며,
    상기 영상처리부가
    상기 팬/틸트 조정량에 따라, 상기 영상저장부에 저장된 상기 광학식 영상으로부터 위치를 달리하여 상기 참조영상을 생성하는 참조영상 구성부; 및
    상기 참조영상과 상기 열상을 포맷팅하여 상기 출력영상을 구성하는 출력화면 구성부;
    를 구비하는 감시 시스템.
  10. (a) 주간에 광학식 카메라에 의하여 감시 대상 영역에 대한 광학식 영상을 획득하여 저장하는 단계;
    (b) 야간에 열상 카메라에 의하여 상기 감시 대상 영역에 대한 열상을 획득하는 단계;
    (c) 상기 광학식 영상을 토대로 참조영상을 결정하고, 상기 열상과 상기 참조영상을 포맷팅하여 하나의 출력영상을 구성하여 디스플레이하는 단계;
    를 구비하는 야간 감시 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 열상 카메라가 촬영 방향을 조정하기 위한 팬/틸트 구동부를 구비하며,
    상기 (b)단계에서, 상기 팬/틸트 구동부를 구동하여 상기 열상을 획득하고, 상기 팬/틸트 구동부의 팬/틸트 조정량을 결정하고,
    상기 (c)단계에서, 상기 광학식 영상으로부터 상기 참조영상을 상기 팬/틸트 조정량에 따라 가변시켜 결정하는 야간 감시 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 (b)단계 수행 이전에, 상기 열상 카메라의 상기 팬/틸트 구동부를 초기화하는 단계;
    를 더 구비하는 야간 감시 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 (c)단계가
    상기 저장된 광학식 영상으로부터 소정 크기의 상기 참조영상을 추출하고, 상기 팬/틸트 조정량을 토대로 상기 열상의 위치를 나타내는 포인터를 부가하는 단계;
    를 구비하는 야간 감시 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 (a)단계가
    상기 광학식 영상으로부터 소정 크기의 상기 참조영상을 추출하는 단계; 및
    상기 참조영상을 저장하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 (c)단계가
    상기 팬/틸트 조정량을 토대로 상기 열상의 위치를 나타내는 포인터를 상기 참조영상에 부가하는 단계;
    를 포함하는 야간 감시 방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 (c)단계가
    상기 팬/틸트 조정량에 따라, 상기 영상저장부에 저장된 상기 광학식 영상으로부터 위치를 달리하여 상기 참조영상을 추출하는 단계;
    를 포함하는 야간 감시 방법.
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