KR20220060892A - 열화상 센서를 이용한 체온 측정 방법 및 장치 - Google Patents

열화상 센서를 이용한 체온 측정 방법 및 장치 Download PDF

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KR20220060892A KR1020200147028A KR20200147028A KR20220060892A KR 20220060892 A KR20220060892 A KR 20220060892A KR 1020200147028 A KR1020200147028 A KR 1020200147028A KR 20200147028 A KR20200147028 A KR 20200147028A KR 20220060892 A KR20220060892 A KR 20220060892A
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Abstract

열화상 센서를 이용한 체온 측정 방법 및 장치가 제공된다. 상기 방법에서, 측정 장치가, 출입자의 얼굴 이미지를 획득하고, 획득된 얼굴 이미지로부터 얼굴을 검출하며, 출입자의 열화상을 획득하고, 획득된 열화상으로부터 상기 검출된 얼굴의 좌표를 기반으로 얼굴 영역을 추출한다. 그리고, 추출된 얼굴 영역의 온도 정보와 얼굴 영역의 주변인 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 획득하고 이들을 기반으로 얼굴 영역의 가장 자리의 온도를 보정한다. 이후, 측정 장치는, 보정된 가장 자리의 온도를 포함하는 얼굴 영역의 온도 정보를 기반으로 얼굴 영역의 온도를 체온으로 측정한다.

Description

열화상 센서를 이용한 체온 측정 방법 및 장치{Method and apparatus for measuring body temperature using thermal image sensor}
본 발명은 체온 측정에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 열화상 센서를 이용한 체온 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
출입자의 건강 상태 확인과 다른 사람들에게의 전염 예방을 위해 밀집 지역 출입자의 체온을 측정하는 기술의 수요가 발생하고 있다. 체온 측정 초기에는 출입문, 로비 등에 근무하는 보안 요원이 직접 체온계를 들고 측정하는 방식으로 수행되었다. 그러나, 수작업으로 측정하는 비효율성과 수작업으로 인한 기록의 어려움이 있고, 많은 출입자와의 접촉으로 인해 보안 요원이 전염 위험에 노출되고, 전염 위험에 노출된 보안 요원이 다시 많은 출입자와 접촉하는 상황이 발생함에 따라, 이를 해결하기 위해 자동으로 출입자의 체온을 측정하는 기술이 제안되었다.
출입자 자동 체온 측정 기술은 열화상 카메라를 활용하여 출입자의 신체를 식별하고, 신체 부위의 온도를 측정하는 방식을 사용한다. 그러나, 열화상 카메라의 경우, 해상도가 320×240 정도로 보안 카메라에 비해 상대적으로 낮아 정확히 신체를 구분하여 체온을 측정하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열화상 센서 이외에도 보안 카메라를 추가적으로 활용하여 출입자의 체온을 정확하게 측정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 출입자의 체온을 측정하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 측정 장치가, 출입자의 얼굴 이미지를 획득하고, 획득된 얼굴 이미지로부터 얼굴을 검출하는 단계; 상기 측정 장치가, 상기 출입자의 열화상을 획득하고, 획득된 열화상으로부터 상기 검출된 얼굴의 좌표를 기반으로 얼굴 영역을 추출하는 단계; 상기 측정 장치가, 상기 추출된 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 영역의 주변인 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 획득하는 단계; 상기 측정 장치가, 상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 가장 자리의 온도를 보정하는 단계; 및 상기 측정 장치가, 상기 보정된 가장 자리의 온도를 포함하는 상기 얼굴 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 온도를 체온으로 측정하는 단계를 포함한다.
일 구현 예에서, 상기 온도를 보정하는 단계는 상기 얼굴 영역의 가장 자리의 픽셀이 상기 획득된 얼굴 이미지에서 검출된 얼굴 영역에 포함되는 비율을 추가적으로 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정할 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 온도를 보정하는 단계는 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값의 차이에 상기 비율을 곱한 값을 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정할 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 온도를 보정하는 단계는 하기의 수식:
Figure pat00001
을 기반으로, 상기 가장 자리의 픽셀의 온도값을 보정하며, 여기서, TempEdge는 상기 가장 자리 픽셀의 온도값을 나타내고, TempFase는 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내며, Tempboundary는 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내고, Involve_portion는 상기 비율을 나타낼 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 온도 정보를 획득하는 단계 이후에, 상기 방법은, 상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보에서 각각 특이값을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 온도를 보정하는 단계와 상기 온도를 체온으로 측정하는 단계는 상기 특이값이 제거된 온도 정보를 기반으로 수행될 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 특이값을 제거하는 단계는, 상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값을 이용하여 상기 특이값을 제거할 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 특이값을 제거하는 단계는, 상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값 이용하여 설정 범위의 제1 설정값 및 제2 설정값을 설정하는 단계; 및
상기 얼굴 영역과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 각 픽셀의 온도 값 중에서 상기 설정 범위를 만족하는 온도 값은 정상값으로 분류하고, 상기 설정 범위를 만족하지 않는 픽셀 온도 값은 특이값으로 분류하여 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 설정 범위는 하기의 수식:
Figure pat00002
을 만족하며, Avg는 상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값을 나타내고, Max는 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값을 나타내고, Min은 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값을 나타내며, 상기 0.5는 설계에 따라 가변 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 출입자의 체온을 측정하는 장치가 제공되며, 상기 장치는, 얼굴 이미지와 열화상에 관련된 데이터를 입력받도록 구성된 인터페이스 장치; 및 상기 인터페이스 장치에 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 인터페이스 장치를 통해 제공되는 상기 얼굴 이미지로부터 얼굴을 검출하도록 구성된 얼굴 검출부; 상기 인터페이스 장치를 통해 제공되는 상기 열화상으로부터 상기 검출된 얼굴의 좌표를 기반으로 얼굴 영역을 추출하고, 상기 추출된 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 영역의 주변인 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 획득하도록 구성된 열화상 처리부; 상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 가장 자리의 온도를 보정하고, 상기 보정된 가장 자리의 온도를 포함하는 상기 얼굴 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 온도를 체온으로 측정하도록 구성된 체온 측정부를 포함한다.
일 구현 예에서, 상기 체온 측정부는 상기 얼굴 영역의 가장 자리의 픽셀이 상기 획득된 얼굴 이미지에서 검출된 얼굴 영역에 포함되는 비율을 추가적으로 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정하도록 구성될 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 체온 측정부는 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값의 차이에 상기 비율을 곱한 값을 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정하도록 구성될 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 체온 측정부는 하기의 수식:
Figure pat00003
을 기반으로, 상기 가장 자리의 픽셀의 온도값을 보정하며, 여기서, TempEdge는 상기 가장 자리 픽셀의 온도값을 나타내고, TempFase는 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내며, Tempboundary는 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내고, Involve_portion는 상기 비율을 나타낼 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 체온 측정부는 상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보에서 각각 특이값을 제거하도록 구성된 특이값 제거부를 포함할 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 체온 측정부는, 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값을 기반으로 상기 얼굴 주변 영역의 온도의 평균값을 계산하도록 구성된 얼굴 주변 온도 계산부; 상기 얼굴 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값을 기반으로, 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값을 계산하도록 구성된 얼굴 주변 온도 계산부; 및 상기 얼굴 주변 영역의 온도의 평균값과 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값을 기반으로 체온을 측정하도록 구성된 체온 계산부를 더 포함할 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 특이값 제거부는, 상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값을 이용하여 상기 특이값을 제거하도록 구성될 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 특이값 제거부는, 상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값 이용하여 설정 범위의 제1 설정값 및 제2 설정값을 설정하고, 상기 얼굴 영역과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 각 픽셀의 온도 값 중에서 상기 설정 범위를 만족하는 온도 값은 정상값으로 분류하고, 상기 설정 범위를 만족하지 않는 픽셀 온도 값은 특이값으로 분류하여 제거하도록 구성될 수 있다.
실시 예들에 따르면, 열화상 센서 이외에도 보안 카메라를 추가적으로 활용하여 출입자의 신체 중 얼굴을 정확히 식별하여 출입자의 얼굴의 온도를 체온으로서 측정할 수 있다.
또한, 열화상으로부터 획득되는 픽셀들의 온도값 중에서 특이값을 제거함으로써, 정확한 온도 측정이 이루어질 수 있다.
또한, 보안 카메라와 열화상 센서의 해상도 차이를 고려하여 얼굴 영역의 가장 자리의 온도를 보정하고 이를 토대로 온도 측정을 수행함으로써, 보다 정확한 체온 측정이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 얼굴 영역과 얼굴 주변 영역을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정부의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 보안 카메라에 의해 촬영된 영상과 열화상 센서에 의해 촬영된 열화상의 해상도를 나타낸 예시도이다.
도 5는 보안 카메라에 의해 촬영된 영상과 열화상 센서에 의해 촬영된 열화상의 매칭 예를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 열화상 센서를 이용한 체온 측정 방법 및 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 장치의 구조도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 장치(1)는, 영상 입력부(10), 얼굴 검출부(20), 열화상 센서(30), 열화상 처리부(40), 및 체온 측정부(50)를 포함한다.
영상 입력부(10)는 보안 카메라로부터 출입자의 영상을 입력받도록 구성된다. 보안 카메라에 의해 촬영된 출입자의 영상에 관련된 데이터가 영상 입력부(10)로 제공되며, 영상 입력부(10)는 영상 데이터를 얼굴 검출부(20)로 전달한다. 여기서 보안 카메라는 보안을 목적으로 설치된 카메라를 나타내지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 영상이 촬영 가능한 모든 형태의 카메라를 포함한다.
얼굴 검출부(20)는 보안 카메라로부터 전달받은 출입자의 영상에서 얼굴을 검출하도록 구성된다. 얼굴 검출부(20)는 검출된 얼굴 영역의 좌표를 열화상 처리부(40)와 체온 측정부(50)로 전달한다.
열화상 센서(30)는 측정 대상인 출입자의 열화상을 획득하도록 구성된다. 열화상은 열화상 처리부(40)로 전달된다.
열화상 처리부(40)는 획득된 열화상으로부터 온도를 측정하도록 구성된다. 구체적으로, 열화상 처리부(40)는 얼굴 검출부(20)로부터 전달받은 얼굴 영역의 좌표를 참조하여 열화상으로부터 얼굴 영역을 검출하고, 검출된 얼굴 영역의 얼굴 주변 영역과 검출된 얼굴 영역에 해당하는 온도를 측정하여 해당하는 온도 정보를 체온 측정부(50)로 전달하도록 구성된다. 온도 정보는 영역을 구성하는 각 픽셀의 온도 값을 포함한다.
한편, 체온 측정부(50)는 출입자의 얼굴 영역의 온도 정보와 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 기반으로 체온을 측정하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 얼굴 영역과 얼굴 주변 영역을 나타낸 도이다.
첨부한 도 2에서와 같이, 얼굴 영역은 얼굴 윤곽 내부에 포함되는 영역을 나타내고, 얼굴 주변 영역은 얼굴 윤곽 외부에 바로 인접한 영역을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정부의 구조를 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정부(50)는 도 2에서와 같이, 특이값 제거부(51), 얼굴 주변 온도 계산부(52), 얼굴 온도 계산부(53), 및 체온 계산부(54)를 포함한다.
특이값 제거부(51)는 열화상 처리부(40)로부터 전달받은 얼굴 영역의 온도와 얼굴 주변 영역의 온도 중 특이값을 제거하도록 구성된다.
특이값 제거부(51)는 구체적으로, 열화상 처리부(40)에 의해 측정된 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 최대값 그리고 최소값을 이용하여 얼굴 영역의 온도 정보와 얼굴 주변 영역의 온도 정보에서 각각 특이값을 제거한다. 이를 위해 다음 수학식을 기반으로 특이값을 제거한다.
Figure pat00004
여기서, Avg는 열화상 처리부(40)로부터 전달받은 열화상에서의 픽셀들의 온도의 평균값을 나타내고, Max는 열화상에서의 픽셀들의 온도의 최대값을 나타내며, Min은 열화상에서의 픽셀들의 온도의 최소값을 나타낸다. 여기서, 0.5는 설계에 따라 가변 가능하다.
Figure pat00005
를 제1 설정 값이라고 명명하고,
Figure pat00006
는 제2 설정 값이라고 명명한다.
이러한 수학식 1을 기반으로 하는 설정 범위를 만족하는 픽셀 온도 값을 정상값으로 분류하고, 설정 범위를 만족하지 않는 픽셀 온도 값은 특이값으로 판단하여 제거한다. 즉, 특이값 제거부(51)는 얼굴 영역과 얼굴 주변 영역을 구성하는 각 픽셀의 온도 값 중에서 설정 범위를 만족하는 온도 값은 정상값으로 분류하고, 설정 범위를 만족하지 않는 픽셀 온도 값은 특이값으로 분류하여 제거한다. 그리고 특이값이 제거된 얼굴 영역의 온도 정보를 얼굴 온도 계산부(53)로 전달하고, 특이값이 제거된 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 얼굴 주변 온도 계산부(52)로 전달한다.
얼굴 주변 온도 계산부(52)는 특이값이 제거된 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 기반으로 얼굴 주변 영역의 온도를 계산하도록 구성된다. 예를 들어, 얼굴 주변 온도 계산부(52)는 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값을 기반으로 얼굴 주변 영역의 온도를 계산한다. 여기서 계산된 얼굴 주변 영역의 온도는 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값의 평균값 즉, 얼굴 주변 영역의 온도의 평균값일 수 있다.
얼굴 온도 계산부(53)는 특이값이 제거된 얼굴 영역의 온도 정보를 기반으로 얼굴 영역의 온도를 계산하도록 구성된다. 예를 들어, 얼굴 온도 계산부(53)는 얼굴 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값을 기반으로 얼굴 영역의 온도를 계산한다. 여기서, 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균 값 즉, 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값을 계산할 수 있다.
체온 계산부(54)는 얼굴 주변 온도 계산부(52)와 얼굴 온도 계산부(53)로부터 전달받은 온도 정보와 얼굴 검출부(20)로부터 전달받은 얼굴 영역의 좌표를 기반으로 체온을 계산하도록 구성된다.
본 발명의 실시 예에서는 영상 입력부(10)에 입력된 출입자의 영상의 해상도와 열화상 처리부(40)에 의해 측정된 열화상의 해상도 차이를 고려하여, 체온을 측정한다.
도 4는 보안 카메라에 의해 촬영된 영상과 열화상 센서에 의해 촬영된 열화상의 해상도를 나타낸 예시도이다.
영상 입력부(10)에 입력된 출입자의 영상은 보안 카메라에 의해 촬영된 영상으로 도 4에서와 같이, 예를 들어, 1080×1920의 해상도를 가지며, 열화상 처리부(40)에 의해 촬영된 열화상은 240×320의 해상도를 가진다. 이와 같이 보안 카메라에 의해 촬영된 영상의 해상도와 열화상 센서에 의해 촬영된 열화상의 해상도가 상이하기 때문에, 보안 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 검출된 얼굴 영역의 좌표와 열화상의 얼굴 영역의 위치가 정확히 매칭되지 않는다.
도 5는 보안 카메라에 의해 촬영된 영상과 열화상 센서에 의해 촬영된 열화상의 매칭 예를 나타낸 예시도이다.
예를 들어, 보안 카메라에 의해 촬영된 영상에서 얼굴 영역 외부에 포함되는 픽셀들이 열화상 센서에 의해 촬영된 열화상에서는 얼굴 영역 내부에 포함되는 경우가 발생한다. 또한, 도 5에서와 같이, 보안 카메라에 의해 촬영된 영상의 얼굴 영역 외부의 픽셀과 얼굴 영역 내부의 픽셀이 열화상의 하나의 픽셀에 함께 매칭되는 경우도 발생한다.
이에 따라 본 발명의 실시 예에서는, 열화상의 얼굴 영역의 가장 자리에 있는 픽셀들의 온도를 보정하는 작업을 수행한다. 구체적으로 얼굴 영역 가장 자리의 픽셀의 온도와 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도를 기반으로 다음의 수학식 2를 이용하여 보정 작업을 수행한다.
Figure pat00007
여기서, TempEdge는 열화상에서 얼굴 영역의 가장 자리 픽셀의 온도값을 나타내고, TempFase는 열화상에서 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값을 나타내며, Tempboundary는 열화상에서 얼굴 주변 영역의 온도의 평균값을 나타내고, Involve_portion은 열화상에서의 얼굴 영역의 가장 자리 픽셀이 보안 카메라 영상에서 검출된 얼굴 영역에 포함되는 비율을 나타낸다.
체온 계산부(54)는 열화상의 얼굴 영역의 가장 자리 픽셀의 온도값을 위의 수학식 2를 기반으로 보정하고, 보정된 얼굴 영역의 가장 자리 픽셀의 온도 값을 포함하는 얼굴 영역의 픽셀들의 온도 값들을 기반으로 체온을 계산한다. 예를 들어, 보정된 얼굴 영역 가장 자리 픽셀의 온도 값을 포함하는 얼굴 영역의 픽셀들의 온도 값들의 평균값을 계산하여 체온으로 결정한다.
다음에는 이러한 구조를 기반으로 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 방법의 흐름도이다.
첨부한 도 6에서와 같이, 체온 측정 장치(1)는 출입자에 대해 보안 카메라에 의해 촬영된 영상을 획득한다(S100).
획득된 출입자의 영상에서 얼굴이 검출되면(S110), 다음 단계를 진행하고, 획득된 출입자의 영상에서 얼굴이 검출되지 않으면 다음 영상을 입력받는다.
체온 측정 장치(1)는 열화상 처리부(40)로부터 출입자의 열화상을 획득하며(S120), 검출된 얼굴의 좌표를 기반으로 열화상에서 얼굴 영역을 검출하고, 검출된 얼굴 영역의 온도 정보와 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 획득한다(S130).
다음, 얼굴 영역의 온도 정보와 얼굴 주변 영역의 온도 정보에서 정상값이 아닌 특이값을 제거한다(S140). 특이값을 제거하는 방법은 위에 기술된 수학식 1을 기반으로 한 설명을 참조한다.
체온 측정 장치(1)는 특이값이 제거된 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 기반으로 얼굴 주변 영역의 온도를 계산하고(S150), 특이값이 제거된 얼굴 영역의 온도 정보를 기반으로 얼굴 영역의 온도를 계산한다(S160). 예를 들어, 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값의 평균값(얼굴 주변 영역의 온도의 평균값)을 계산하고, 얼굴 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값을 기반으로, 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균 값(얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값)을 계산할 수 있다.
다음에, 열화상에서의 얼굴 영역 가장 자리 픽셀이 보안 카메라 영상에서 검출된 얼굴 영역에 포함되는 비율을 이용하여, 열화상의 얼굴 영역 가장 자리 픽셀의 온도 값을 보정한다(S170). 특히, 단계(S150)에서 계산된 얼굴 주변 영역의 온도의 평균값과 단계(S160)에서 계산된 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값 그리고 상기 비율을 이용하여 얼굴 영역 가장 자리 픽셀의 온도 값을 보정하며, 구체적인 방법은 위에 기술된 수학식 2를 기반으로 한 설명을 참조한다.
체온 측정 장치(1)는 보정된 얼굴 영역 가장 자리 픽셀의 온도 값을 포함하는 얼굴 영역의 픽셀들의 온도 값들을 기반으로 체온을 계산한다(S180). 예를 들어, 보정된 얼굴 영역 가장 자리 픽셀의 온도 값을 포함하는 얼굴 영역의 픽셀들의 온도 값들의 평균값을 계산하여 체온으로 결정한다.
이러한 실시 예에 따르면, 열화상 센서 이외에도 보안 카메라를 추가적으로 활용하여 출입자의 신체 중 얼굴을 정확히 식별하고, 식별된 얼굴의 온도를 기반으로 체온을 정확하게 측정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 체온 측정 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 구조도이다.
첨부한 도 7에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 체온 측정 방법은 컴퓨팅 장치(100)를 이용하여 구현될 수 있다.
컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 입력 인터페이스 장치(130), 출력 인터페이스 장치(140), 저장 장치(160) 및 네트워크 인터페이스 장치(150) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 또한, 각각의 구성 요소들은 공통 버스(170)가 아니라, 프로세서(110)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(110)는 AP(Application Processor), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 등과 같은 다양한 종류들로 구현될 수 있으며, 메모리(120) 또는 저장 장치(160)에 저장된 명령을 실행하는 임의의 반도체 장치일 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120) 및 저장 장치(160) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 이러한 프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 6을 토대로 설명한 기능 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 얼굴 검출부, 열화상 처리부, 체온 측정부의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
메모리(120) 및 저장 장치(160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비 휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(read-only memory)(121) 및 RAM(random access memory)(122)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 메모리(120)는 프로세서(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리(120)는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서(110)와 연결될 수 있다.
입력 인터페이스 장치(130)는 데이터를 프로세서(110)로 제공하도록 구성되며, 출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)로부터의 데이터를 출력하도록 구성된다. 입력 인터페이스 장치(130)는 예를 들어 보안 카메라로부터 획득된 얼굴 이미지와 열화상 센서로부터 획득된 열화상을 프로세서(110)로 제공하도록 구성될 수 있다.
네트워크 인터페이스 장치(150)는 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해 다른 개체와 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
이러한 구조로 이루어지는 컴퓨팅 장치(100)는 체온을 측정하는 장치로 명명되어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 체온 측정 방법을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 체온 측정 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치(100)에서 실행되는 프로그램 또는 소프트웨어로 구현될 수 있고, 프로그램 또는 소프트웨어는 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 체온 측정 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치(100)와 전기적으로 접속될 수 있는 하드웨어로 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 출입자의 체온을 측정하는 방법으로서,
    측정 장치가, 출입자의 얼굴 이미지를 획득하고, 획득된 얼굴 이미지로부터 얼굴을 검출하는 단계;
    상기 측정 장치가, 상기 출입자의 열화상을 획득하고, 획득된 열화상으로부터 상기 검출된 얼굴의 좌표를 기반으로 얼굴 영역을 추출하는 단계;
    상기 측정 장치가, 상기 추출된 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 영역의 주변인 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 획득하는 단계;
    상기 측정 장치가, 상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 가장 자리의 온도를 보정하는 단계; 및
    상기 측정 장치가, 상기 보정된 가장 자리의 온도를 포함하는 상기 얼굴 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 온도를 체온으로 측정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도를 보정하는 단계는
    상기 얼굴 영역의 가장 자리의 픽셀이 상기 획득된 얼굴 이미지에서 검출된 얼굴 영역에 포함되는 비율을 추가적으로 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도를 보정하는 단계는
    상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값의 차이에 상기 비율을 곱한 값을 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도를 보정하는 단계는 하기의 수식:
    Figure pat00008

    을 기반으로, 상기 가장 자리의 픽셀의 온도값을 보정하며, 여기서, TempEdge는 상기 가장 자리 픽셀의 온도값을 나타내고, TempFase는 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내며, Tempboundary는 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내고, Involve_portion는 상기 비율을 나타내는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도 정보를 획득하는 단계 이후에,
    상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보에서 각각 특이값을 제거하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 온도를 보정하는 단계와 상기 온도를 체온으로 측정하는 단계는 상기 특이값이 제거된 온도 정보를 기반으로 수행되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 특이값을 제거하는 단계는,
    상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값을 이용하여 상기 특이값을 제거하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 특이값을 제거하는 단계는,
    상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값 이용하여 설정 범위의 제1 설정값 및 제2 설정값을 설정하는 단계; 및
    상기 얼굴 영역과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 각 픽셀의 온도 값 중에서 상기 설정 범위를 만족하는 온도 값은 정상값으로 분류하고, 상기 설정 범위를 만족하지 않는 픽셀 온도 값은 특이값으로 분류하여 제거하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 설정 범위는 하기의 수식:
    Figure pat00009

    을 만족하며,
    Avg는 상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값을 나타내고, Max는 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값을 나타내고, Min은 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값을 나타내며, 상기 0.5는 설계에 따라 가변 가능한, 방법.
  9. 출입자의 체온을 측정하는 장치로서,
    얼굴 이미지와 열화상에 관련된 데이터를 입력받도록 구성된 인터페이스 장치; 및
    상기 인터페이스 장치에 연결된 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 인터페이스 장치를 통해 제공되는 상기 얼굴 이미지로부터 얼굴을 검출하도록 구성된 얼굴 검출부;
    상기 인터페이스 장치를 통해 제공되는 상기 열화상으로부터 상기 검출된 얼굴의 좌표를 기반으로 얼굴 영역을 추출하고, 상기 추출된 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 영역의 주변인 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 획득하도록 구성된 열화상 처리부;
    상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 가장 자리의 온도를 보정하고, 상기 보정된 가장 자리의 온도를 포함하는 상기 얼굴 영역의 온도 정보를 기반으로 상기 얼굴 영역의 온도를 체온으로 측정하도록 구성된 체온 측정부
    를 포함하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 체온 측정부는 상기 얼굴 영역의 가장 자리의 픽셀이 상기 획득된 얼굴 이미지에서 검출된 얼굴 영역에 포함되는 비율을 추가적으로 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정하도록 구성되는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 체온 측정부는 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값의 차이에 상기 비율을 곱한 값을 고려하여, 상기 가장 자리의 온도를 보정하도록 구성되는, 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 체온 측정부는 하기의 수식:
    Figure pat00010

    을 기반으로, 상기 가장 자리의 픽셀의 온도값을 보정하며, 여기서, TempEdge는 상기 가장 자리 픽셀의 온도값을 나타내고, TempFase는 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내며, Tempboundary는 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들의 온도값의 평균값을 나타내고, Involve_portion는 상기 비율을 나타내는, 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 체온 측정부는
    상기 얼굴 영역의 온도 정보와 상기 얼굴 주변 영역의 온도 정보에서 각각 특이값을 제거하도록 구성된 특이값 제거부
    를 포함하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 체온 측정부는,
    상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값을 기반으로 상기 얼굴 주변 영역의 온도의 평균값을 계산하도록 구성된 얼굴 주변 온도 계산부;
    상기 얼굴 영역을 구성하는 픽셀들 중에서 특이값이 제거된 픽셀들의 온도값을 기반으로, 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값을 계산하도록 구성된 얼굴 주변 온도 계산부; 및
    상기 얼굴 주변 영역의 온도의 평균값과 상기 얼굴 영역에서 가장 자리를 제외한 나머지 영역의 온도의 평균 값을 기반으로 체온을 측정하도록 구성된 체온 계산부
    를 더 포함하는, 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 특이값 제거부는, 상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값을 이용하여 상기 특이값을 제거하도록 구성되는, 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 특이값 제거부는,
    상기 열화상을 구성하는 픽셀들의 온도 평균값, 상기 픽셀들의 온도값 중 최대값, 그리고 상기 픽셀들의 온도값 중 최소값 이용하여 설정 범위의 제1 설정값 및 제2 설정값을 설정하고, 상기 얼굴 영역과 상기 얼굴 주변 영역을 구성하는 각 픽셀의 온도 값 중에서 상기 설정 범위를 만족하는 온도 값은 정상값으로 분류하고, 상기 설정 범위를 만족하지 않는 픽셀 온도 값은 특이값으로 분류하여 제거하도록 구성되는, 장치.
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KR20180109217A (ko) * 2017-03-27 2018-10-08 삼성전자주식회사 얼굴 영상 보정 방법 및 이를 구현한 전자 장치

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