KR20030028347A - 디브이알(dvr)에서 목표영상의 위치추적 장치 및 추적 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치, Digital Video Recorder)에서 간편 지리정보시스템을 이용하여 카메라에 잡힌 목표영상의 위치를 추적하는 시스템에 관한 것으로서, 2대 이상의 카메라를 이용하여 영상을 디지털로 변환하여 저장하는 모든 장비에 적용할 수 있는 시스템이며; 카메라가 찍고 있는 영상들에서 사용자가 수동으로 목표영상이라고 지정하거나 시스템 내부에 저장된 프로그램에 의해 자동으로 목표영상을 설정하여 지정된 영상을 추적하여 정확한 위치정보를 사용자에게 제공하며; 전자지리정보시스템의 지역정보를 이용하거나 본 발명의 간편 지리정보시스템의 지역정보에 의해서 추적한 목표영상의 위치를 좌표의 수치로 나타내거나 기준지역정보에 대한 상대 거리 등으로 표시하여 알려주는 목표영상 위치추적시스템 및 추적 방법이다.

Description

디브이알(DVR)에서 목표영상의 위치추적 장치 및 추적 방법{Position of Target Image Tracking System and Tracking Method in DVR(Digital Video Recorder)}

보안장비에 있어서 감시카메라로부터 입력되는 아날로그 영상을 저장하고 저장된 영상 데이터를 읽어 내는 방법에는 비디오테이프를 저장 매체로 사용하는 방법과 일반 퍼스널컴퓨터에서 사용하는 하드디스크를 저장 매체로 사용하는 방법의 2가지 있다. 이중에서 하드디스크를 저장 매체로 사용하는 방법의 보안장비는 카메라로부터 입력되는 아날로그 영상을 디지털화하여야 하드디스크의 저장 매체에 영상데이터를 저장할 수 있으므로 카메라 이외의 모든 기기는 디지털 기기를 사용한다. 이러한 장치를 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)라 한다.

본 발명은, 도 1의 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)에서 감시카메라(2)로 부터 입력되는 목표물(3)을 디스플레이 장치(5)에 목표영상(4)을 나타내어 제어장치(6)를 이용하여 목표영상의 위치를 추적하는 장비 및 추적 방법에 관한 것이다. 이러한 장치 및 추적 방법은 감시영역의 넓이 및 감시목적에 따라 감시카메라와 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 간의 영상데이터 전송 방법은 유선전송과 무선전송의 2가지를 사용할 수 있다. 도 2의 무선 송수신 모듈(101)을 이용하여 영상데이터와 감시카메라 제어 데이터를 무선으로 주고받을 수 있는 기기를 추가하고 무선감시카메라(201)를 사용하여 무선 목표영상 위치추적 장치를 구성할 수도 있다.

목표영상의 위치를 추적하기 위해서는 도 3과 같이 삼각구도법 중에서 상수의 한변(D)과 그 변의 양쪽 끝의 각(G, H)을 알고 있을 때 구성되는 삼각형 방법을 사용한다. 도 3의 두 감시카메라(202, 203) 간의 상수 선분(D)은 두 감시카메라(202, 203)의 위치를 상수 좌표1(x1,y1)과 상수 좌표2(x2,y2)라 할 수 있으므로 두 지점간의 거리 계산법에 의해 상수화할 수 있다. 위와 같은 방법으로 구성된 삼각형의 각 꼭짓점은 상수 좌표1, 상수 좌표2, 목표물 좌표(x,y) 등이다. 그러므로 도 3의 목표물(3)의 위치를 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)에서 프로그램을 사용하여 계산해 낸다.

도 3에서와 같은 방법으로 목표영상의 위치를 추적하여 그 결과 좌표 값을도 5의 전자지리정보 시스템을 탑재한 컴퓨터 장비(12)에 디브이알(DVR, 디지털 영상저장장치)(1)를 연결하여 해당 감시지역의 지리정보를 디스플레이 기기(5)에 배경화면으로 디스플레이시키면서 각종 좌표 값을 제공한다. 이러한 일반적인 전자지리정보 시스템을 부가하여 사용하게 되면 고가의 장비를 별도 구입해야 하는 점과 방대한 전자지리정보 시스템인 소프트웨어를 별도 구입해야 하는 단점이 있으며, 시스템의 운영상에서도 방대한 양의 데이터를 처리해야 하므로 저속의 목표영상 위치추적 시스템이 된다. 그러나 별도의 기존의 방대한 전자지리정보 시스템을 사용하지 않고 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 자체에 간편 지리정보 시스템을 사용하면 위와 같은 단점을 개선할 수 있다.

본 발명은 종래의 기술에서 고가의 별도 장비 구입과 저속의 목표영상 위치추적시스템이 되는 단점을 없애기 위한 장치 및 추적 방법으로서, 도 5의 별도의 전자지리정보 시스템(12)을 사용하지 않고 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)에 감시하고자 하는 해당 지역의 상세 지도나 도면 등을 스캐너 등의 그래픽 입력 장치를 이용하여 작은 파일 크기의 배경 그래픽 파일을 도 6의 배경 화면(13)과 같이 사용하여 일반적인 전자지리정보 시스템의 배경화면을 대신하고 각 지역의 좌표는 사용자가 필요한 정밀도만큼 임의로 지정하여 x축(7), y축(8)을 조정하여 사용하고, 기준 지점(1)을 정하여 배경화면(13) 위에 기준 지점에 대한 좌표 값들을 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 데이터베이스화하여 감시카메라의 위치를 프로그램상에 입력시켜 놓거나 감시카메라의 이동성이 요구되는 시스템에서 감시카메라의 위치를 정확히 알 수 있는 GPS수신 장비로부터 받은 위치 값을 이용하여 삼각구도법과 함께 목표영상의 위치를 추적하는 프로그램에서 사용하고 그 결과를 도 5의 디스플레이 기기(5)에 표시한다. 또한 도 6의 배경화면(13)의 특이한 지점, 예를 들면 '복지회관', '잔디광장' 등의 좌표들도 데이터베이스화하여 목표영상의 위치를 이러한 특이 지점에 대한 상대 좌표 등을 나타낼 때 사용할 수 있도록 한다.

도 1은 일반적인 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)의 구성도

도 2는 무선 감시를 위한 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)의 구성도

도 3은 본 발명 장치의 목표영상의 위치를 추적하는 개념도

도 4는 본 발명 장치의 2대 이상의 카메라에서 목표영상의 위치를 추적하는 개념도

도 5는 본 발명 장치의 별도의 전자지리정보 시스템이 부가된 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 구성도

도 6은 본 발명 장치의 간편 전자지리정보시스템을 배경영상으로 사용한 목표영상 위치추적 개념도

도 7은 본 발명 장치의 구성을 나타내는 개략도

1: 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 101: 영상 무선 전송 장치

2: 감시카메라 201: 무선 감시카메라

3: 목표물

4: 목표영상

5: 목표영상을 디스플레이하는 장치

6: 제어버튼

7: x, y 좌표의 x축

8: x, y 좌표의 y축

9: x축에 평행한 수평선

10: 각 카메라 간의 고정 거리

11: 각 카메라와 목표물과의 거리

12: 별도의 전자지리정보 시스템

13: 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 배경으로 입력되는 간편 전자지리정보

14: 인터넷, 기간망, 사설망 등 유무선 네트워크

15: 원격지 감시 및 제어를 위한 중앙 통제소

본 발명은 감시하고자하는 지역에 2대 이상의 감시카메라를 설치하고; 감시카메라 설치시 카메라와 함께 감시카메라의 위치를 팬/틸트로 변화시킬 수 있는 장비와; 카메라의 영상을 확대/축소할 수 있는 줌잉 장비와; 카메라가 악천후에도 정상 동작할 수 있도록 하는 환경제어 장비와; 카메라의 위치를 즉각적으로 알아 낼 수 있는 GPS수신 장비를 구비하고; 특히 GPS수신 장비의 사용에 있어서 감시영역의 좌표를 형성할 때, 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 이미 좌표를 입력하여 장치 및 추적 방법을 구성할 수 있는 방법과; 또는 감시영역이 수시로 변하는 장소에 본 발명의 장치 및 추적 방법을 사용할 때 GPS수신 장비를 사용하여 감시카메라의 위치를 즉각적으로 정확히 알아내어 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 전송하여 위치추적에 사용할 수 있도록 하고; 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 내에서는 목표물의 위치를 추적함에 있어서, 2대 이상의 감시카메라의 위치를 각각 상수좌표화하고; 감시카메라 간의 거리를 상수화하고; 각 감시카메라가 목표물을 추적할 때 변화된 카메라 각도를 상수하여; 삼각형 구성법의 한 변의 길이와 그 변양끝의 각도를 알고 있을 때 구성되는 삼각형의 한 변에 대한 꼭짓점의 위치를 추정할 수 있는 삼각구도법을 사용하며; 감시하고자 하는 영역의 지리정보를 간편하게 사용자가 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 입력하여 사용자 특성에 맞는 지리정보를 위치추적 시스템에 데이터베이스화할 수 있게 하며; 사용자가 거주하거나 감시하는 지역의 친숙한 지리정보들을 위치추적의 요소로 사용할 수 있는 것이며; 카메라에 잡힌 목표영상의 위치를 추적하기 위해서 별도의 컴퓨터 시스템에 사용하던 방대한 양의 전자지리정보시스템 대신에 사용자가 감시할 지역의 지리정보를 나타낼 수 있는 상세 지도나 지역도면을 스캐너 등을 이용하여 파일크기가 아주 작은 그래픽파일로 만들고; 그 파일 내에 표기되어 있는 지리정보들을 x, y 좌표, 위도, 경도 좌표 값 등으로 변환한 데이터베이스를 만들어 사용하며; 만들어진 그래픽파일과 데이터베이스로 기준 지리정보시스템을 사용을 특징으로 하는 디브이알에서 목표영상 위치추적 장치 및 추적 방법이다.

본 발명의 장치와 추적 방법의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 장치에 사용되는 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)의 일반적인 구성을 나타내는 것으로서, 감시카메라(2)를 2대 이상 디브이알에 연결하여 감시 목표물(3)이 디스플레이 장치(5)에 목표영상(4)으로 나타나는 것을 디브이알의 제어버튼(6)을 이용하여 여러 가지로 영상을 이용하여 목표물을 감시하는 것을 보여준다.

도 2는 본 발명의 장치에 사용되는 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)이 무선모듈(101)을 사용하여 무선카메라(201)와 무선으로 연결되어 목표물(3)을 디스플레이 장치(5)에 목표영상(4)을 나타내고 제어버튼(6)으로 무선 디브이알을 구성하는 것을 보여준다.

도 3은 본 발명 장치의 목표영상의 위치를 추적하는 개념을 나타내는 것으로서, 감시카메라(202, 203)는 이미 알고 있는 상수 좌표1(x1,y1)과 상수 좌표2(x2,y2)에 설치된다. 두 감시카메라(202, 203) 간의 상수 거리(D), D의 양끝 각도(G, H), 좌표축의 x축(7)에 대한 D의 각도(K) 등은 상수화된다. 좌표축의 x축(6)과 y축(8)의 원점(x0,y0)을 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)이 위치한 곳에 지정한다. 각 감시카메라에서 목표물(3)의 좌표(x,y)까지의 거리(a, b)는 목표영상(4)을 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에서 계산한다. 목표물(3)의 좌표를 추적해 내는 수식은 삼각구도법을 사용하는 과정에서 다음과 같은 결과로 표시할 수 있다.

x = x₁+Acos(G + H)

y = y₁+Asin(G + H)

A²= D²{(tanH/(tnaG + tanH))²+ (tanGtanH/(tanG + tanH))²}

도 3에서 기준지점으로 삼는 원점 좌표(x0,y0)에 위치한 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)에서 위치추적 결과 값이 저장되고 그 값은 배경화면과 함께 디스플레이장치에서 목표영상(4)의 형태로 나타내어 사용자로 하여금 목표물의 위치를 정확하게 알아 볼 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명 장치의 2대 이상의 카메라에서 목표영상의 위치를 추적하는 개념을 나타내는 것으로서, 제1 감시카메라(202) 및 제2감시카메라(203) 이외의 여러 대의 감시카메라(204, 205)가 존재할 시 보다 많은 위치추적 계산을 할 수 있는 삼각구도법의 삼각형 형성이 많아져 훨씬 정밀한 위치추적을 행할 수 있다. 감시카메라가 3대일 경우, 제1 감시카메라(202) 및 제2 감시카메라(203)와 목표물(3)이 감시카메라와 목표물과의 거리(11) 감시카메라 간의 거리(10) 등에 의해 제1 삼각형이 형성되고, 제1 감시카메라(202) 및 제3 감시카메라(204) 등에 의해 제2 삼각형이 형성되고, 제2 감시카메라(203) 및 제3 감시카메라(204) 등에 의해 제3 삼각형이 형성되고, 같은 방법으로 제n 감시카메라(205)까지 이용하게 되면 목표물(3)의 좌표를 감시카메라가 2대일 때보다 많은 삼각형이 형성되어 목표물의 위치추적에 정밀도를 줄 수 있게 된다.

도 5는 본 발명 장치의 별도의 전자지리정보 시스템이 부가된 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 구성을 나타내는 것으로서, 별도의 기존의 방대한 정보량의 전자지리정보시스템(12)이 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 연동되어 사용되는 것을 보여준다.

도 6은 본 발명 장치의 간편 전자지리정보시스템을 배경영상으로 사용한 목표영상 위치추적 개념을 나타내는 것으로서, 감시카메라들(202, 203)을 실제로 설치해 놓고 감시카메라가 설치된 지역의 간편 전자지리정보를 사용하여 목표물(3)의 위치를 나타내기 위한 화면에 감시영역 그래픽파일을 배경(13)으로 사용하고 있는 것을 나타낸다.

도 7은 본 발명 장치의 구성을 나타내는 개략도를 나타내는 것으로서, 감시카메라들(202, 203)의 각 모듈은 카메라(206), GPS수신 장비(207), 감시카메라를 상하좌우로 이동시킬 수 있는 팬/틸트 장비(208), 감시카메라가 악천후에서도 정상 동작할 수 있도록 하는 환경유지 장비(210)으로 구성된다. 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)(1)은 영상 및 위치 정보 입력단(102), 아날로그의 데이터를 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환부(103), 변환된 디지털 영상을 저장하는 디지털 비디오 메모리단(104), 입력된 영상을 위치추적에 사용할 수 있도록 하는 디지털 비디오 프로세싱단(105), 메인메모리(106)상에 저장되어 있는 삼각구도법 프로그램, 간편 전자지리정보 프로그램 등을 이용하여 목표영상의 위치추적을 행하고 전체 시스템의 제어를 행하는 메인 프로세싱단(105), 필요시 네트워크(14)를 이용하여 중앙 통제소(15)와 데이터를 전송 및 제어하는 네트워크 프로세싱단(105)로 구성된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 디브이알에서 계산된 목표물의 위치를 이미 입력된 해당 감시 지역이 상세 지도 및 도면을 목표영상을 나타내는 디스플레이 장치의 배경화면으로 사용하고 X-Y좌표, 위도-경도좌표, 극좌표 등을 사용자의 필요에 따라 정밀도를 정하여 표시하고 데이터베이스화하면 목표물의 위치를 쉽게 알아볼 수 있으며 특정지점에 대한 상대 좌표도 표시할 수 있게 된다. 이렇게 하면 목표물의 위치를 기준지점인 원점 좌표로부터의 위치를 알 수 있을 뿐만 아니라 사용자가 이미 데이터베이스화한 특정지점으로부터의 위치도 알 수 있게 되는 것이다. 본 발명의 효과를 발휘할 수 있는 적용 예는, 원거리 재해감시 시스템에서는 도시나 광범위한 건설 현장에 카메라를 설치하여 재해발생 지점을 정확히 감시자에게 통보하여 신속한 대처를 할 수 있게 하거나; 산불감시 시스템에서는 발화지점을 정확히 추적하여 사용자에게 위치정보를 제공하거나; 유전감시 시스템에서는 비상사태를 알려주는 목표영상의 위치정보를 감시자에게 제공하는; 디브이알을 이용하여 원거리 및 근거리의 유무선의 영상감시를 위한 모든 장비에 사용하는 것이다.

Claims (7)

1. 감시하고자하는 지역에 2대 이상의 감시카메라를 설치하고; 상기 설치된 감시카메라에 감시카메라의 위치를 팬/틸트로 변화시킬 수 있는 장비와; 카메라의 영상을 확대/축소할 수 있는 줌잉 장비와; 카메라가 악천후에도 정상 동작할 수 있도록 하는 환경제어 장비와; 카메라의 위치를 즉각적으로 알아 낼 수 있는 GPS수신 장비를 구비하는 것을 특징으로 하고; 상기 감시카메라의 좌표를 설정할 때, 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 이미 좌표를 입력하여 장치 및 추적 방법을 구성할 수 있는 방법과; 감시영역이 수시로 변하는 장소에서 GPS수신 장비를 이용하여 감시카메라가 감시영역 내에서 상수 좌표를 형성할 때, GPS수신 장비는 감시카메라의 위치를 즉각적으로 정확히 알아내어 디브이알(DVR, 디지털 영상저장장치)에 그 좌표를 전송하여 위치추적에 사용할 수 있도록 하는 방법을 사용하고; 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치) 내에서는 목표물의 위치를 추적함에 있어서, 2대 이상의 감시카메라의 위치를 각각 상수 좌표화하고; 감시카메라 간의 거리를 상수화하고; 각 감시카메라가 목표물을 추적할 때 변화된 카메라 각도를 상수하여; 삼각형 구성법의 한 변의 길이와 그 변 양끝의 각도를 알고 있을 때 구성되는 삼각형의 한 변에 대한 꼭짓점의 위치를 추정할 수 있는 삼각구도법을 사용하며; 감시하고자 하는 영역의 지리정보를 간편하게 사용자가 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 입력하여 사용자 특성에 맞는 지리정보를 위치추적 시스템에 데이터베이스화 할 수 있게 하며; 사용자가 거주하거나 감시하는 지역의 지리정보들을 위치추적의 요소로 사용할 수 있는 것이며; 카메라에 잡힌 목표영상의 위치를 추적하기 위해서 별도의 컴퓨터 시스템에 사용하던 방대한 양의 전자지리정보시스템 대신에 사용자가 감시할 지역의 지리정보를 나타낼 수 있는 상세 지도나 지역도면을 스캐너 등을 이용하여 파일크기가 아주 작은 그래픽파일로 만들고; 그 파일 내에 표기되어 있는 지리정보들을 X-Y좌표, 위도-경도좌표, 극좌표 등의 좌표 값으로 변환한 데이터베이스를 만들어 사용하며; 만들어진 그래픽파일과 데이터베이스로 기준 지리정보시스템을 사용하는 것을 특징으로 하는 디브이알에서 목표영상 위치추적 장치 및 추적방법.
2. 청구항 1에 있어서, 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에서 삼각구도법을 목표영상의 위치추적에 구현하여 사용하는 디브이알에서 목표영상 위치추적 장치 및 추적 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 감시카메라를 2대 이상으로 사용하여 삼각구도법을 목표영상의 위치추적에 구현하여 사용하는 디브이알에서 목표영상 위치추적 장치 및 추적 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 감시카메라에 감시카메라의 위치를 즉각적으로 알아내기 위하여 GPS수신 장비를 붙여서 사용하는 디브이알에서 목표영상 위치추적 장치 및 추적 방법.
5. 청구항 1에 있어서, 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에서 해당 감시지역을 나타내기 위하여 해당 감시지역의 상세한 지도나 도면을 스캐너등을 이용하여 그래픽 파일화하여 사용하는 방법.
6. 청구항 5에 있어서, 입력된 그래픽 파일을 해당 감시지역의 목표물을 디스플레이할 때 배경화면으로 사용하는 방법.
7. 청구항 5에 있어서, 목표물을 나타내기 위해서 입력된 그래픽 파일의 특정 지점 및 기준 지점을 X-Y좌표화하거나 위도-경도좌표화하여 데이터베이스를 구성하여 디브이알(DVR, 디지털 영상저장 장치)에 내장하는 방법.