KR20140039789A - 마이크로웨이브 센서를 내장한 지능형ｃｃｔｖ - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 적외선·초음파 모션센서를 여러 가지 우수한 특성을 가진 마이크로웨이브 센서로 대체하고자 한다.
마이크로웨이브 센서 구동부는 모션검출 검지신호를 받아 이미지 센서 제어부와 발광부에 전송면, 발광부는 마이크로웨이브 센서의 검지신호를 받아서 조도 센서의 값에 따라 LED 조명 또는 야간에 사용하는 적외선 LED의 광원을 외부로 출력한다.
이미지센서는 마이크로웨이브 센서의 검지신호를 받아서 렌즈를 이용하여 피사체를 촬영하고 촬영한 디지털 비디오 영상 출력신호를 저장장치로 전송한다.
이미지 센서는 렌즈를 통하여 피사체를 촬영하여 비디오 영상 출력신호를 저장 장치에 출력한다. 이미지 센서는 외부 렌즈를 통하여 입력되는 광학 영상을 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 그리고 발광소자는 LED 또는 적외선 LED로 이루어저 적외선 광원을 외부로 출력한다. 마이크로웨이브 센서 제어부는 피사체의 움직임을 감지한 모션 감지 신호를 검출하고 인식하여 영상신호를 저장부에 전송하게 된다.
마이크로웨이브 센서로부터 인가되는 검지 신호에서 동기 신호를 검출한다.
따라서 마이크로웨이브 센서 제어부는 감지한 신호를 검출한 경우 모션이 검출되었다고 인식하여 이미지센서 제어부에 신호를 전송하여 이미지 센서가 촬영한 영상을 저장부에 보내도록 한다.

Description

마이크로웨이브 센서를 내장한 지능형ＣＣＴＶ{Intelligent CCTV with built-in Microwave sensor}

본 발명은 이미지 센서 및 이를 포함하는 촬영장치에 관한 것으로, 특히 외부의 전파신호를 디지털 신호와 영상신호를 제어하는 영상 촬영장치에 관한 기술이다.

일반적으로 물체의 움직임을 감지하는 모션 센서는 에너지 절약, 방범, 충돌방지를 위한 시스템 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 물체의 움직임을 감지하는 모션 센서는 대표적으로 적외선 센서, 초음파 센서 그리고 마이크로웨이브 센서가 있다.

적외선 센서는 주변에서 방사되는 열을 감지하여 전기적이 신호로 변환시키는 센서이다. 따라서 일종의 변환기라 할 수 있으며, 피사체로부터 입사되는 적외선에 의하여 물질의 온도가 상승함으로서 유발되는 물체의 변화를 감지하는 원리를 이용한다.

침입경보기, 자동문, 남성용소변기, 조명, 자동차 후방 물체감지기 등 일상 생활에서 여러 가지 형태로 적용되어 사용되고 있다.

적외선 센서의 경우, 주변 온도와 온도 차이가 있는 물체가 움직여서 센서에 가까워질 때 가장 감도가 좋아지지만, 일단 물체가 가까워져서 주변 온도를 충분히 데워주면 감도가 급격히 떨어진다. 따라서 여름같은 경우는 주변 온도가 인체와 비슷해지므로 겨울에 비하여 오동작이 많아진다. 또한 천천히 움직이거나 열을 막는 차폐물을 사용하면 감도가 많이 저하된다. 우산을 사용하여 적외선 센서를 무기력화시키는 경우도 있다.

초음파 센서는 인간의 귀로 들을 수 없는 40~250KHz 대역을 갖는 단일 주파수인 초음파 펄스를 송신한 후 물체에 반사된 동일 주파수의 초음파 신호를 감지하여 물체의 존재 및 거리를 계산하는 센서이다. 초음파 센서 경우 비교적 긴 거리를 감지하며, 감지 거리 조절이 가능하다. 또한 재질과 색깔에 관계없이 감지할 수 있지만 센서의 동작이 느리며 온도, 먼지와 같은 주변 환경에 영향을 많이 받는다.

적외선 센서와 초음파센서가 가진 문제점을 보완할 수 있는 센서가 바로 마이크로웨이브 센서라 할 수 있다. 마이크로웨이브 센서의 작동원리는 마이크로웨이브 신호가 움직이는 물체에 반사될 때 도플러 효과로 인하여 신호의 주파수가 물체의 속도에 비례하여 변화된다. 일정한 주기를 갖고 움직이는 물체로부터 반사된 신호의 주파수는 동일하게 유지되지만 위상은 시간에 따라 변화한다.

마이크로웨이브 센서의 장점으로는 직진성이 좋으며, 감지 거리가 길고 응답속도가 빠르다. 특히 열에 의한 오작동은 전혀 없고 먼지, 잡음 등과 같은 주변 환경에 큰 영향이 없다는 점이다. 빛이 없는 야간에도 정확하게 반응을 하며 금속성을 제외한 벽을 투과하는 효과도 있다. 이러한 장점 때문에 많은 응용 분야에서 활용되고 있으면 소형 레이더를 이용한 시스템 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.

감도의 측면에서 보면 , 적외선 센서는 열을 발산하는 물체의 열을 감지하는 수동형이므로 감도는 센서의 수신부에서 결정되나, 초음파 센서와 마이크로웨이브 센서는 수신부의 감도 뿐 아니라 송신부의 송신전력이 커질수록 감도가 좋아지므로 감지 수단의 성능을 향상시킬 경우에 초음파 센서 및 마이크로파 센서는 그 만큼 감도가 좋아진다.

구조적인 측면에서 보면 수신 전용인 적외선 센서의 구조는 비교적 간단하여 저렴한 가격의 제품을 구현할 수 있다. 그러나 주변의 온도와 이동체의 온도차를 감지하는 적외선 센서는 주위 환경에 따라 많은 오차가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다. 좀 더 향상된 성능을 갖는 감지 수단인 초음파 센서는 복잡한 구조로 경제적인 가격으로 소비자 시장에 응용하기에는 적합하지 않는 문제점이 있었다. 따라서 본 자료는 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 감도가 좋으며, 향상된 성능을 유지하면서도 비교적 간단한 구조로 비용을 최소화하여 제품의 경쟁력을 극대화시킨 마이크로웨이브 센서를 채택하게 되었다.

마이크로웨이브 센서는 평균감지 범위가 20미터로서 일반 센서에 비해 감지 범위가 넓으며 빛이라던지 대기 온도와 같은 자연적인 요인에 전혀 영향을 받지 않는다. 따라서 마이크로웨이브 센서는 향상된 성능을 유지하면서 간략한 회로의 구성으로 소형화와 경량화를 구현

할 수 있어, 가격 대 성능비가 좋은 우수한 제품을 생산할 수 있다.

마이크로웨이브 센서는 감지거리가 길고 감지하는 각도가 넓다. 온도, 습도, 소음에 오 동작이 없다. X-BAND 전자파 센서로 동작감지가 섬세하다. 금속성을 제외한 벽을 투과할 수도 있다. 용도는 침입감시를 위한 방범용으로 피사체 존제시 경보장치에 신호전달하거나, 주차장 전등 절전 관리, 자동문 접근 감지 장치, 아파트 현관 또는 지하실 전등 자동 ON/OFF, 에스컬레이터 자동운행 SYSTEM 등에 많이 활용되고 있다.

동작원리는 그림1의 발진기 송신주파수가 송신 안테나를 통해 공중에 전파되고 이 전파가 이동체로부터 반사되어 수신 안테나에 수신된다. 수신주파수는 그림의 믹서기로 입력 되며, 믹서기에 유입된 미세 송신주파수와 혼합되어 송신주파수(Ft)와 수신주파수(Fr)의 차이만큼의 피사체의 검출 주파수 (IF=Ft-Fr)가 검출된다. IF는 피사체가 센서에 접근할 경우 주파수가 증가 하고 피사체가 후진할 경우 주파수가 감소한다. 이 원리는 도플러 효과로서,

이 신호를 증폭하여 내장된 센서 릴레이를 구동하는 신호로 사용되며 릴레이 스위치 ON/OFF로 센서 감지 신호를 생성하게 된다.

이미지 센서는 크게 CCD 이미지센서와 CMOS 이미지 센서로 나눈다.

CMOS 이미지 센서는 기존에 대부분의 CCTV에 사용되던 CCD 이미지 센서에 비하여 구동방식이 간편하며, 모듈을 하나의 칩에 집적할 수 있어서 모듈의 소형화가 가능하여 제조 단가를 낮출 수 있어 수요가 급증하고 있다.

그림 1은 종래의 CCTV 촬영장치의 구성도이다. 이미지센서와 이미지센서 구동부, 발광부, 적외선·초음파 센서와 적외선·초음파 센서 구동부 그리고 저장장치로 이루어 진다.

이미지 센서는 이미지 센서 구동부의 제어에 따라 피사체를 촬영하여 저장장치로 전송한다.

발광부는 LED 또는 적외선 LED로 이루어져 LED 또는 적외선 LED 광원을 외부로 출력한다.

이미지센서 구동부는 이미지 센서의 구동을 제어하며 이미지 센서를 통하여 획득한 영상을 저장장치에 출력한다.

적외선·초음파 센서는 적외선·초음파 센서 구동부의 제어에 따라 피사체의 검지 유무를 검출하여 적외선·초음파 센서의 검출신호를 저장장치에 출력한다.

적외선·초음파 센서의 구동부는 적외선·초음파 센서의 구동을 제어하며 적외선·초음파 센서를 통하여 획득한 검지 신호와 영상을 저장장치로 전송한다.

저장장치는 이미지 센서로부터 인가되는 영상출력신호와 적외선·초음파 센서의 검출신호를 저장한다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 목적을 갖는다.

첫째, 모션 검출시 온도와 습도에 의하여 오류가 많이 생기는 것을 해소할 수 있도록 한다.

둘째, 감지 거리를 좀 더 늘리고 시야각도 넓혀서 광범위한 영역에 모션감지를 수행하고자 한다.

셋째, 감지 거리내에 벽과 같은 장애물이 있을 경우에서 투과를 하여 모션 검출을 할 수 있도록 한다.

넷째, 모션 센서의 모듈을 CCTV 촬영장치 내에 내장(Build-in)시켜 소형·경량화와 더불어 소요비용을 대폭 낮추고자 한다.

다섯째, 향후 지능형 무인감시 CCTV 시스템을 구현하기 위하여 열악한 환경화에서 안정적으로 감지인식률을 높이고 저장장치, 카메라 팬/틸트, 줌인/줌아웃 등 카메라 제어부 등 연동되는 시스템과 호환이 잘 되도록 설계하도록 한다.

본 발명은 종래의 적외선·초음파 모션센서를 여러 가지 우수한 특성을 가진 마이크로웨이브 센서로 대체하고자 한다.

적외선 센서 및 초음파센서와 달리 주변온도에 전혀 영향을 받지 않고 지속적으로 센싱이 가능하며, 중간에 차폐물이 가로막혀도 금속물질을 제외하고 투과를 하며, 센서의 동작이 빠르며, 주변에 먼지와 같은 미세한 물체의 반응에도 영향을 받지 않는다.

마이크로웨이브 센서의 장점으로는 직진성이 좋으며, 감지 거리가 길고 응답속도가 빠르다. 특히 열에 의한 오작동은 전혀 없고 먼지, 잡음 등과 같은 주변 환경에 큰 영향이 없다는 점이다. 빛이 없는 야간에도 정확하게 반응을 하며 금속성을 제외한 벽을 투과하는 효과도 있다. 이러한 장점 때문에 많은 응용 분야에서 활용되고 있으면 소형 레이더를 이용한 시스템 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.

그림 1 종래의 모션센서를 포함한 CCTV 촬영장치의 구성도
그림 2 마이크로웨이브 센서의 구성도
그림 3 마이크로웨이브 센서를 내장한 CCTV 촬영장치의 구성도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성원리에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

그림 3은 본 발명의 구성에 따른 이미지 센서를 포함하는 촬영장치에 관한 구성도이다.

본 발명은 촬영장치와 저장장치를 포함한다. 촬영 장치는 조도센서, 렌즈, 발광부, 그리고 이미지 센서를 포함한다. 그리고 저장장치는 마이크로웨이브 센서의 동기검출부와 저장부를 포함한다. 여기서 저장장치는 디지털 영상을 저장하는 DVR, NVR, 서버 등으로 이루어진다.

먼저 조도 센서는 주위의 밝기 정보를 검출하고 조도센서에서 검출된 밝기 정보를 이미지 센서 제어부에 출력한다. 이미지 센서의 제어부는

이 값으로 LED조명과 적외선 LED 조명을 선택할 것인지 결정하게 된다.

본 발명은 종래의 적외선·초음파 모션센서를 여러 가지 우수한 특성을 가진 마이크로웨이브 센서로 대체하고자 한다.

마이크로웨이브 센서 구동부는 모션검출 검지신호를 받아 이미지 센서 제어부와 발광부에 전송한다.

발광부는 마이크로웨이브 센서의 검지신호를 받아서 조도 센서의 값에 따라 LED 조명 또는 야간에 사용하는 적외선 LED의 광원을 외부로 출력한다.

이미지센서는 마이크로웨이브 센서의 검지신호를 받아서 렌즈를 이용하여 피사체를 촬영하고 촬영한 디지털 비디오 영상 출력신호를 저장장치로 전송한다.

최근들어 단말기 시장에서는 감시용 또는 도어 폰 등에 사용되고 있는 카메라의 저조도 감도의 향상을 위하여 LED 또는 IR-LED를 필수 요소로 사용하고 있다. 즉 주위 환경의 조도에 따라 발광소자를 제어하기 위하여 조도 센서를 사용하게 된다.

이미지 센서는 렌즈를 통하여 피사체를 촬영하여 비디오 영상 출력신호를 저장 장치에 출력한다.

이미지 센서는 외부 렌즈를 통하여 입력되는 광학 영상을 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.

그리고 발광소자는 LED 또는 적외선 LED로 이루어저 적외선 광원을 외부로 출력한다.

마이크로웨이브 센서가 지능형 CCTV 시스템에 적용되는 경우 마이크로웨이브 센서에서 피사체의 유무가 검출되면 이미지센서를 통하여 영상을 DVR에 저장하고 관제요원의 휴대폰으로 스틸사진 1매와 문자메시지를 보내어 알려주고 필요하다면 현장에 양방향 음성송수신 기능을 이용하여 경고를 보낼 수 있다.

마이크로웨이브 센서 제어부는 피사체의 움직임을 감지한 모션 감지 신호를 검출하고 인식하여 영상신호를 저장부에 전송하게 된다.

마이크로웨이브 센서로부터 인가되는 검지 신호에서 동기 신호를 검출한다.

따라서 마이크로웨이브 센서 제어부는 감지한 신호를 검출한 경우 모션이 검출되었다고 인식하여 이미지센서 제어부에 신호를 전송하여 이미지 센서가 촬영한 영상을 저장부에 보내도록 한다.

없음

Claims (4)

1. 조도 센서는 주위의 밝기 정보를 검출하고 조도센서에서 검출된 밝기 정보를 이미지 센서 제어부에 출력한다. 이미지 센서의 제어부는 이 값으로 LED조명과 적외선 LED 조명을 선택할 것인지 결정하게 된다.
2. 마이크로웨이브 센서 구동부는 모션검출 검지신호를 받아 이미지 센서 제어부와 발광부에 전송한다.
3. 발광부는 마이크로웨이브 센서의 검지신호를 받아서 조도 센서의 값에 따라 LED 조명 또는 야간에 사용하는 적외선 LED의 광원을 외부로 출력한다.
4. 이미지센서는 마이크로웨이브 센서의 검지신호를 받아서 렌즈를 이용하여 피사체를 촬영하고 촬영한 디지털 비디오 영상 출력신호를 저장장치로 전송한다.
   
   

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