KR101712136B1 - Method and apparatus for detecting a fainting situation of an object by using thermal image camera - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법에 있어서, 연속된 두 프레임의 차이점을 이용하여 객체를 추출하는 단계; 추출된 객체는 캠시프트 및 칼만 필터를 이용하여 객체 검출 및 객체 추적하는 단계; 추적된 객체의 궤도 및 크기의 변화 및 변화 시간 분석을 토대로 객체의 실신 상황을 감지하는 단계; 및 실신 상황이 발생하면 위급 상황임을 출력시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실신 상황 감지 방법을 제공한다. 이로써, 주변 환경에 상관없이 항상 객체를 추출할 수 있고 정확한 추적 감지 성능을 가진다.A method for detecting a fainting condition according to an object tracking method using a thermal camera, the method comprising the steps of: extracting an object using difference between consecutive frames; Extracting and tracking an object using a camshift and a Kalman filter; Sensing a fainting condition of the object based on a change in trajectory and size of the tracked object and a change time analysis; And a step of outputting that the emergency situation occurs when a faulty situation occurs. This makes it possible to always extract objects regardless of the surrounding environment and has accurate tracking detection performance.

Figure 112015042388690-pat00030
Figure 112015042388690-pat00030

Description

열화상 카메라를 이용한 객체의 실신 상황 감지 방법 및 장치{Method and apparatus for detecting a fainting situation of an object by using thermal image camera}[0001] The present invention relates to a method and apparatus for detecting a fainting condition of an object using an infrared camera,

본 발명은 열화상 카메라를 이용한 객체의 실신 상황 감지 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주변 환경에 상관없이 항상 객체를 추출할 수 있고 정확한 추적 감지 성능을 가지는 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법 및 장치, 그 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 프로그램을 저장한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting a fainting situation of an object using a thermal imaging camera, and more particularly, to an object tracking method using an infrared camera capable of always extracting an object regardless of the surrounding environment, And a recording medium storing a software program for performing the method.

본 발명은 국가연구개발사업의 일환으로, "과제고유번호: 경기도 지역협력센터 GRRC 수원 2014-B3, 연구사업명: 경기도 지역협력연구센터 지원사업, 연구과제명: 클라우드 기반 지능형 영상 보안 감시 추적 시스템 개발"에 의해 지원되었다.As a part of the national research and development project, "Gyeonggi Provincial Cooperation Center GRRC Suwon 2014-B3, Research Project Name: Gyeonggi Provincial Cooperation Research Center Support Project, Project Title: Development of cloud-based intelligent video surveillance monitoring system ".

요즘에는 고령화 사회가 사회적으로 중요한 이슈이며 큰 문제점으로 야기되고 있다. 이러한 문제점과 동시에 노인성 질환 환자가 많이 증가하고 있다. 특히 독거 노인의 경우 실신 상황 같은 위급한 상황이 발생하면, 대처가 미비하기 때문에 이를 방지하기 위한 실신 상황 감지 및 대응 시스템을 필요로 한다. Nowadays, aging society is an important social issue and it is causing big problems. At the same time, the number of patients with geriatric diseases is increasing. Especially, in the case of the elderly living alone, if an emergency such as a fainting situation occurs, since a countermeasure is insufficient, a fainting situation detection and response system is required to prevent this.

독거 노인이나 혼자 있는 환자들이 실신 상황 같은 위급 상황 발생시 실신할 때의 충격으로 큰 부상이 올 수 있고 이를 빠른 시간 내에 대처하지 못할 경우 2차적인 위급 상황이 발생할 수 있다. 발명자는 이러한 2차적인 위급 상황의 발생을 방지하기 위해 실신 상황을 검출하는 시스템을 개발하였다. 또 열화상 카메라를 이용하여 낮과 밤 어느 상황에서도 정확하게 사람을 감지 및 검출할 수 있어야 하고 실신 상황 판단을 정확하게 하여야 한다.The elderly living alone or the patients alone may suffer a serious injury due to the shock of fainting in the event of an emergency such as a fainting condition, and a secondary emergency can occur if the person can not cope with it quickly. The inventor has developed a system for detecting fainting situations in order to prevent the occurrence of such a secondary emergency situation. In addition, it should be possible to accurately detect and detect a person in any day and night situations by using a thermal camera, and to accurately judge the fainting situation.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 의해 주간 뿐만 아니라 야간에도 정확한 실신 상황 감지 성능을 제공하는 실신 상황 감지 방법 및 장치, 그 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 프로그램을 저장한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting a fainting situation, which provides accurate fainting situation detection performance not only during the daytime but also during the daytime by tracking an object using a thermal imaging camera, a recording medium storing a software program for performing the method, And to provide the above-mentioned objects.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 의해 주간 뿐만 아니라 야간에도 정확한 실신 상황 감지 성능을 제공할 수 있으며, 추적 중인 객체를 프로그램이 놓치는 경우에도 재추적 알고리즘을 적용시켜 지속적인 추적이 가능하게 함으로써 정확한 실신 상황 감지 성능을 제공하는 실신 상황 감지 방법 및 장치, 그 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 프로그램을 저장한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.A problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus and a method for tracking an object that can accurately detect a fainting situation at night as well as during a day by tracking an object using a thermal camera, And a recording medium storing a software program for performing the method. The present invention also provides a recording medium storing a software program for performing the method.

본 발명의 하나의 형태에 의하면, 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법에 있어서, 연속된 두 프레임의 차이점을 이용하여 객체를 추출하는 단계; 추출된 객체는 캠시프트 및 칼만 필터를 이용하여 객체 검출 및 객체 추적하는 단계; 추적된 객체의 궤도 및 크기의 변화 및 변화 시간 분석을 토대로 객체의 실신 상황을 감지하는 단계; 및 실신 상황이 발생하면 위급 상황임을 출력시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실신 상황 감지 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a fainting condition according to object tracking using a thermal camera, the method comprising: extracting an object using difference between consecutive frames; Extracting and tracking an object using a camshift and a Kalman filter; Sensing a fainting condition of the object based on a change in trajectory and size of the tracked object and a change time analysis; And a step of outputting that the emergency situation occurs when a faulty situation occurs.

일부 실시예에서, 추적 중인 객체를 놓칠 경우 라벨링을 통해 검출된 객체와 놓치기 전의 추적 객체 간의 히스토그램 비교를 통해 다시 객체를 찾는 재추적 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In some embodiments, the method further comprises a re-tracing step of finding the object again by comparing the histogram between the object detected through labeling and the tracking object before missing if the object being tracked is missed.

일부 실시예에서, Hc < Wc 및 Wc = Wp 및 Hc = Hp 및 f ≥ F, fn-fm < S 라면 사람은 실신으로 간주하고, 여기서, Hp = 이전 프레임에서 사람의 세로 폭, Hc = 현재 프레임에서 사람의 세로 폭, Wp = 이전 프레임에서 사람의 폭, Wc = 현재 프레임에서 사람의 폭, fm = 사람의 구부림이 시작되는 프레임 넘버, fn = 사람이 바닥에 누웠을 때의 프레임 넘버, f = 사람의 누워있는 프레임에 대한 누적, F = 사람의 실신 여부를 결정하는 전체 프레임 (시간), S = 사람의 실신 여부 를 결정하는 구간 프레임(시간),

Figure 112016127656312-pat00001
= 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램, HistCT = 현재 추적중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적에 실패할 때 프레임에서의 추적 객체 히스토그램임을 특징으로 한다. In some embodiments, if Hc < Wc and Wc = Wp and Hc = Hp and f &gt; F and fn-fm &lt; S, a person is considered to be a syncope, where Hp = the height of a person in the previous frame, Hc = Fc = frame number at which the person starts to bend; fn = frame number at which the person is laid on the floor; f = width of the person in the current frame; F = total frame (time) for determining whether a person is fainting, S = interval frame (time) for determining whether a person is fainting,
Figure 112016127656312-pat00001
= Histogram of objects through bubble labeling, Hist CT = histogram of the object being tracked, and Hist PT = tracking object histogram in the frame when tracking fails.

일부 실시예에서,

Figure 112015042388690-pat00002
(k = 검출된 객체의 수) 중 어떠한 것도 HistCT와 같지 않으면 추적에 실패한다고 가정하고
Figure 112015042388690-pat00003
중 HistPT와 가장 유사한 객체를 재추적하며, 여기서,
Figure 112015042388690-pat00004
= 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램, HistCT = 현재 추적중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적에 실패할 때 프레임에서의 추적 객체 히스토그램임을 특징으로 한다.In some embodiments,
Figure 112015042388690-pat00002
(k = number of objects detected) is not equal to Hist CT ,
Figure 112015042388690-pat00003
Retraces the object most similar to the Hist PT ,
Figure 112015042388690-pat00004
= Histogram of objects through bubble labeling, Hist CT = histogram of the object being tracked, and Hist PT = tracking object histogram in the frame when tracking fails.

일부 실시예에서, f=0로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0이면 사람은 눕기 시작하거나 실신하기 시작한 것으로 간주하며, 여기서 Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 한다. In some embodiments, f is set to 0 and Wp is updated to Wc and Hp = Hc, and if Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0, = Maximum height of the person in the previous frame, Yc = maximum height of the person in the current frame, Yth = arbitrary height for judging that the person starts to fall down.

일부 실시예에서, f = f + 1로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Wc ≒ Hmax, fm > 0, fn = 0이면 사람은 누웠거나 실신한 것으로 간주하며, 여기서 Hmax = 사람의 최대 세로 폭, Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 한다.In some embodiments, set f = f + 1, update Wp = Wc and Hp = Hc, and if Yc < Yp, Wc Hmax, fm > 0, fn = 0, , Where Hmax = maximum vertical width of a person, Yp = maximum height of a person in a previous frame, Yc = maximum height of a person in the current frame, and Yth = arbitrary height for judging that a person starts to fall.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 장치에 있어서, 상기 열화상 카메라로부터 촬영한 객체 신호를 수신하여; 연속된 두 프레임의 차이점을 이용하여 객체를 추출하고; 추출된 객체는 캠시프트 및 칼만 필터를 이용하여 객체 검출 및 객체 추적하고; 추적된 객체의 궤도 및 크기의 변화 및 변화 시간 분석을 토대로 객체의 실신 상황을 감지하고; 및 실신 상황이 발생하면 위급 상황임을 출력시키는 동작을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실신 상황 감지 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a fainting condition according to object tracking using a thermal imaging camera, the apparatus comprising: Extracts an object using the difference between two consecutive frames; The extracted objects are subjected to object detection and object tracking using a camshift and a Kalman filter; Detecting a fainting condition of the object based on a change in trajectory and size of the tracked object and a change time analysis; And a controller for performing an operation of outputting an emergency state when a falsely falsified situation occurs.

일부 실시예에서, 상기 제어부는 추적 중인 객체를 놓칠 경우 라벨링을 통해 검출된 객체와 놓치기 전의 추적 객체 간의 히스토그램 비교를 통해 다시 객체를 찾는 재추적하는 것을 특징으로 한다. In some embodiments, the control unit retrains an object when the object being tracked is missed by comparing the object detected through labeling and the tracked object before the missed object.

일부 실시예에서, 상기 제어부는 Hc < Wc 및 Wc = Wp 및 Hc = Hp 및 f ≥ F, fn - fm < S 라면 사람은 실신으로 간주하고, 여기서, Hp = 이전 프레임에서 사람의 세로 폭, Hc = 현재 프레임에서 사람의 세로 폭, Wp = 이전 프레임에서 사람의 폭, Wc = 현재 프레임에서 사람의 폭, fm = 사람의 구부림이 시작되는 프레임 넘버, fn = 사람이 바닥에 누웠을 때의 프레임 넘버, f = 사람의 누워있는 프레임에 대한 누적, F = 사람의 실신 여부를 결정하는 전체 프레임 (시간), S = 사람의 실신 여부 를 결정하는 구간 프레임(시간),

Figure 112016127656312-pat00005
= 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램, HistCT = 현재 추적중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적에 실패할 때 프레임에서의 추적 객체 히스토그램임을 특징으로 한다. ]In some embodiments, the control unit considers a person to be a syncope if Hc <Wc and Wc = Wp and Hc = Hp and f? F and fn-fm <S, where Hp = = Wp = width of a person in the previous frame, Wc = width of a person in the current frame, fm = frame number at which bending of a person starts, fn = frame number when a person lies on the floor, f = Cumulative number of people lying on a lying frame, F = Total frame (time) for determining whether a person is fainting, S = Interval frame (time)
Figure 112016127656312-pat00005
= Histogram of objects through bubble labeling, Hist CT = histogram of the object being tracked, and Hist PT = tracking object histogram in the frame when tracking fails. ]

일부 실시예에서, 상기 제어부는

Figure 112015042388690-pat00006
(k = 검출된 객체의 수) 중 어떠한 것도 HistCT와 같지 않으면 추적에 실패한다고 가정하고
Figure 112015042388690-pat00007
중 HistPT와 가장 유사한 객체를 재추적하며, 여기서,
Figure 112015042388690-pat00008
= 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램, HistCT = 현재 추적중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적에 실패할 때 프레임에서의 추적 객체 히스토그램임을 특징으로 한다. In some embodiments, the control unit
Figure 112015042388690-pat00006
(k = number of objects detected) is not equal to Hist CT ,
Figure 112015042388690-pat00007
Retraces the object most similar to the Hist PT ,
Figure 112015042388690-pat00008
= Histogram of objects through bubble labeling, Hist CT = histogram of the object being tracked, and Hist PT = tracking object histogram in the frame when tracking fails.

일부 실시예에서, 상기 제어부는 f=0로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0이면 사람은 눕기 시작하거나 실신하기 시작한 것으로 간주하며, 여기서 Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 한다.In some embodiments, the controller sets f = 0, updates Wp = Wc and Hp = Hc, and if Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0, the person assumes that he / , Where Yp = maximum height of a person in the previous frame, Yc = maximum height of a person in the current frame, and Yth = arbitrary height for determining that a person starts to fall.

일부 실시예에서, 상기 제어부는 f = f + 1로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Wc ≒ Hmax, fm > 0, fn = 0이면 사람은 누웠거나 실신한 것으로 간주하며, 여기서 Hmax = 사람의 최대 세로 폭, Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 한다.In some embodiments, the control unit sets f = f + 1 and updates Wp = Wc and Hp = Hc, and if Yc < Yp, Wc = Hmax, fm > 0, fn = 0, Yc = maximum height of a person in the current frame, Yth = arbitrary height for determining that a person starts to fall down .

본 발명의 또다른 형태에 의하면, 상기 실신 상황 감지 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 프로그램을 기록한 컴퓨터 독출가능 기록매체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium having recorded thereon a software program for performing the method for detecting a fainting condition.

본 발명에 의한 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법 및 장치, 그 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 프로그램을 저장한 기록매체는주변 환경에 상관없이 항상 객체를 추출할 수 있고 정확한 추적 감지 성능을 가진다.A method and apparatus for detecting a fainting condition according to an object tracking method using a thermal imaging camera according to the present invention and a recording medium storing a software program for performing the method are capable of always extracting an object regardless of a surrounding environment, .

도 1은 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법에 적용되는 객체 추적과 재추적 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating the operation of an apparatus for detecting a fainting condition according to object tracking using a thermal imaging camera of the present invention.
FIG. 2 is a schematic flowchart for explaining an object tracking and re-tracking operation applied to a method for detecting a fainting condition according to an object tracking using a thermal imaging camera of the present invention.
FIG. 3 is a schematic flowchart for explaining the operation of the false-state detection method according to the object tracking using the thermal imaging camera of the present invention.

이하, 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법 및 장치의 구성 및 동작을 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and apparatus for detecting a fainting condition according to an object tracking method using a thermal imaging camera according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 장치의 동작을 설명하기 위한 개략 구성도이다. 도 1에서 열화상 카메라(20)는 감지 대상인 객체, 주로 독거 노인이나 환자(30)를 촬영하여 그 촬영된 영상신호를 본 발명의 실신 상황 감지 장치(10)로 보내며, 실신 상황 감지 장치(10) 내의 제어부(15)는 입력 영상으로부터 객체의 실신 상황인지 아닌지를 감지하여 실신 상황이발생하는 경우 경보신호를 외부로 송출한다. 이 제어부에서의 실신 상황 감지 동작에 대해서는 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the operation of a device for detecting a fainting condition according to object tracking using a thermal imaging camera of the present invention. In FIG. 1, the thermal imaging camera 20 photographs an object to be sensed, mainly an elderly person or a patient 30, and sends the sensed image signal to the sensory position detecting apparatus 10 of the present invention. The control unit 15 in the control unit 15 detects whether or not the object is in a fainting state and outputs an alarm signal to the outside when a fainting situation occurs. Hereinafter, the operation of detecting a faulty situation in the control unit will be described in more detail with reference to FIG. 1, FIG. 2 and FIG.

도 2는 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법에 적용되는 객체 추적과 재추적 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. FIG. 2 is a schematic flowchart for explaining an object tracking and re-tracking operation applied to a method for detecting a fainting condition according to an object tracking method using the thermal imaging camera of the present invention. FIG. 2 is a schematic flowchart for explaining the operation of a method for detecting a fainting condition according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 1 및 도 2에 의하면, 열화상 카메라(20)로부터 입력된 영상 이미지를 HSV(색공간: 색상, 채도, 명도;Hue, Saturation, Brightness Value) 형태로 변환하고(S210) 초기 탐색 윈도우 크기 및 위치를 설정하여 관심영역을 설정한다. 즉 관심 객체를 지정한다(S212).1 and 2, the image input from the thermal imaging camera 20 is converted into a HSV (Hue, Saturation, Brightness Value) form (S210) Set the location to set the area of interest. That is, an object of interest (S212).

그 다음, 색상 정보를 이용한 객체 검출을 위한 캠시프트 알고리즘을 적용시켜 객체 검출을 수행한다(S214).Next, object detection is performed by applying a camshift algorithm for object detection using color information (S214).

그 다음, 검출된 객체에 칼만필터를 적용시켜 검출된 객체의 추적을 실행한다(S216). Then, a Kalman filter is applied to the detected object to track the detected object (S216).

그 다음, 도 3을 참조하여 후술하겠지만 제안된 실신 상황 감지 알고리즘을 적용시켜 추적하는 객체의 실신 여부를 판단한다(S310-S356). Next, as will be described later with reference to FIG. 3, it is determined whether the object to be tracked is falsely applied (S310-S356) by applying the proposed sync state detection algorithm.

도 2의 단계 S216 의 객체 추적 신호(A)는 도 3의 객체 추적/재추적 알고리즘 적용 단계의 출력신호(A)이다, The object tracking signal (A) in step S216 of Figure 2 is the output signal (A) of the object tracking / re-tracking algorithm application step of Figure 3,

한편, 추적 중인 객체가 갑작스럽게 방향을 바꾸거나 모양을 바꿔 추적에 실패하면, 후술하겠지만 도 2의 단계 S220 내지 S238에 도시한 바와 같이 블랍 라벨링을 통해 검출된 객체들의 히스토그램들과 추적된 객체의 히스토그램의 비교를 통해 재추적을 수행한다.On the other hand, if the tracked object suddenly changes direction or changes its shape and fails to track, the histograms of the objects detected through the blob labeling and the histogram of the tracked object, as shown in steps S220 to S238 in Fig. 2 To perform the re-tracing.

캠시프트 알고리즘Camshift algorithm

본 발명의 객체 추적에 적용되는 캠시프트 알고리즘은 칼러 세그멘트(color segment) 방법인 평균 시프트(Mean shift) 알고리즘을 검출하는 환경에서 사용하기 위해서 개선된 것으로 탐색창의 크기를 스스로 조정하는 기법을 사용하여 평균 시프트의 단점을 보완했다. 객체를 고속으로 검출하는데 사용하며 조도 변화와 잡음이 많은 배경에서는 성능이 좋지 않은 특징이 있다. 검출된 객체 영역의 색상(Hue) 값의 분포를 이용하여 변화될 위치를 예측하고 탐지한 후에 중심을 찾아 객체를 지속적으로 검출하게 된다. The camshift algorithm applied to the object tracking of the present invention is improved for use in an environment for detecting a mean shift algorithm which is a color segment method and is a technique for adjusting the size of a search window by itself It compensates for the shortcomings of shifting. It is used to detect objects at high speed and has poor performance in backgrounds with high luminance variation and noise. The object is continuously detected by locating the center after predicting and detecting the position to be changed by using the distribution of the hue value of the detected object area.

RGB 색상 모델은 훨씬 더 조명 변화에 민감하다. 따라서 이 알고리즘은 추적 객체에 조명의 영향을 감소시키기 위해 RGB 색 공간을 HSV 색 모델의 색상으로 변환한다. 관심영역에서 1차원 히스토그램(histogram)을 구축하여 저장하고 추적을 위한 모델로 사용된다. The RGB color model is much more sensitive to illumination changes. Therefore, this algorithm converts the RGB color space into the color of the HSV color model to reduce the influence of lighting on the tracking object. A one-dimensional histogram is constructed and stored in the region of interest and used as a model for tracking.

칼만 필터 알고리즘Kalman filter algorithm

칼만 필터(Kalman Filter)는 모션 예측의 분야에서 잘 알려진 방법이다. 백색 가우시안 잡음에 의해 간섭 받는 선형 동적 시스템(Linear Dynamic System)에서 상태 벡터에서 에러를 최소화한 최적의 추정치를 구하기 위한 순환적인(recursive) 알고리즘이다. 칼만 필터는 예측, 측정, 수정의 세 단계로 나눠진다. 칼만 필터의 효율적인 신체 추적은 적절한 추적 모델의 설정을 요구한다. 본 발명에서는 이전 프레임과 현재 프레임들 간의 검출된 신체와 변화의 양 (ΔX, ΔY)의 중심 좌표 (x, y)로서 상태 벡터를 설정한다. Kalman Filter is a well known method in the field of motion prediction. It is a recursive algorithm to find an optimal estimate minimizing the error in the state vector in a linear dynamic system interfered by white Gaussian noise. The Kalman filter is divided into three stages: prediction, measurement, and modification. Efficient body tracking of the Kalman filter requires establishment of an appropriate tracking model. In the present invention, the state vector is set as the center coordinates (x, y) of the detected body and the amount of change (DELTA X, DELTA Y) between the previous frame and the current frames.

시간 t에서 칼만 필터의 상태 벡터 x(t)는 다음과 같이 정의된다.The state vector x (t) of the Kalman filter at time t is defined as:

Figure 112015042388690-pat00009
...(1)
Figure 112015042388690-pat00009
...(One)

칼만 필터는 시스템 상태 벡터 x(t)와 시간을 따라 함께 진화된다.The Kalman filter evolves along with the system state vector x (t) and time.

Figure 112015042388690-pat00010
...(2)
Figure 112015042388690-pat00010
...(2)

w(t)는 공분산 Q(t)와 평균이 0인 가우시안 잡음이며 공분산 Q(t)로 정의된다.w (t) is defined as the covariance Q (t) and the mean zero Gaussian noise and is defined as the covariance Q (t).

Figure 112015042388690-pat00011
...(3)
Figure 112015042388690-pat00011
... (3)

측정 벡터는 z(t)로 주어진다.The measurement vector is given by z (t).

Figure 112015042388690-pat00012
...(4)
Figure 112015042388690-pat00012
...(4)

V(t)는 공분산 R(t)와 다른 평균이 0인 가우시안 잡음 인자이며 공분산 R(t)로 정의된다.V (t) is a Gaussian noise factor with a mean other than covariance R (t) and is defined as the covariance R (t).

Figure 112015042388690-pat00013
...(5)
Figure 112015042388690-pat00013
... (5)

본 발명에서는 얼굴이 균일한 속도와 직선 방향으로 이동한다고 가정할 때 상태 변화 행렬 Φ(t)로 정의된다.In the present invention, it is defined as a state change matrix Φ (t), assuming that the face moves at a uniform velocity and in a linear direction.

Figure 112015042388690-pat00014
...(6)
Figure 112015042388690-pat00014
... (6)

입력 벡터는 중심 x, y 좌표를 사용하여 4차원 벡터이고 △x, △y 축과 본체의 변화에 따라서 측정 행렬 H(t)로 정의된다.The input vector is a four-dimensional vector using the center x and y coordinates and is defined by the measurement matrix H (t) according to the Δx, Δy axis and the body change.

Figure 112015042388690-pat00015
...(7)
Figure 112015042388690-pat00015
... (7)

재추적 알고리즘Re-tracking algorithm

열화상 카메라(20)로부터 입력된 영상을 그레이 스케일(GRAY SCALE)로 변환하고(S220), 그레이 스케일의 영상을 이진화하여, 이진 화상으로 변환한다(S222).The image input from the thermal imaging camera 20 is converted into a gray scale (S220), and the image of the gray scale is converted into a binary image (S222).

이때 사람이 가질 수 있는 최저온도와 최고온도 사이에 있는 객체 이외의 것들을 제거하여 배경으로부터 전경을 분리한다. 블랍 라벨링을 통하여 인간이 가질 수 있는 최소크기와 최대크기 사이에 있는 객체 이외의 것들을 제외시킨다. 블랍 라벨링이란 인접해 있는 픽셀값들을 검사하여 만약 이 픽셀 값들이 주변 값들과 같으면 동일 객체로 인식하여 검출한다. 즉 이진 화상에 모폴로지 기법을 수행한 후 블랍라벨링을 이용하여 객체를 검출한다(S224). 그 다음 검출된 객체들의 히스토그램들을 추출한다(S226). 검출된 객체들의 히스토그램들과 추적에 실패하기 직전의 객체의 히스토그램을 비교하여 가장 유사한 객체를 찾아서 재추적을 수행한다. 히스토그램 비교 방법은 바타차야 거리(Bhattacharyya distance) 계산법을 이용하여 유사성을 검사한다.At this time, remove objects other than objects between the lowest temperature and the highest temperature that a person can have to separate the foreground from the background. The bubble labeling excludes objects other than those between the minimum and maximum sizes a human can have. Bubble labeling checks neighboring pixel values and recognizes them as the same object if these pixel values are the same as the surrounding values. That is, after the morphology technique is performed on the binary image, the object is detected using the blob labeling (S224). Then, histograms of the detected objects are extracted (S226). The histograms of the detected objects are compared with the histogram of the object just before the failure, and the most similar objects are found and retraced. The histogram comparison method examines the similarity using the Bhattacharyya distance calculation method.

Figure 112015042388690-pat00016
...(8)
Figure 112015042388690-pat00016
...(8)

만약 현재 추적중인 객체의 히스토그램과 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램들 중 어떠한 것도 유사성을 띄우지 않는다면(S230) 추적에 실패한 것으로 간주하고(S232), 이전 프레임에서 추적 객체의 히스토그램을 추출한다(S234).If there is no similarity between the histogram of the object currently being tracked and the histogram of the objects through the blub labeling (S230), it is regarded that the tracking is unsuccessful (S232) and the histogram of the tracking object is extracted from the previous frame (S234).

두 히스토그램값이 완전히 일치할 경우 바타차야 거리는 0을 반환하고, 절반만 일치할 경우는 0.55를 반환한다. 완벽히 불일치할 경우에는 1을 반환한다. 즉 검출된 객체의 히스토그램들과 추적에 실패하기 직전의 객체의 히스토그램을 비교하여 바타차야 거리계산법을 이용해 히스토그램의 유사성을 판단한다(S236), 0이거나 0에 가장 근접한 히스토그램을 가지는 객체를 재추적 한다(S238).If the two histogram values are completely matched, then the batachaya distance returns 0, and if it matches only half, it returns 0.55. Returns 1 if there is a complete discrepancy. That is, the histograms of the detected objects are compared with the histograms of the objects immediately before the failure, and the similarity of the histograms is determined using the Batachaya distance calculation method (S236). The object having the histogram closest to 0 or 0 is retrained (S238).

실신 상황 인지 흐름도Fainting situation recognition flowchart

칼만 필터는 다음 프레임에서 객체의 상태를 성공적으로 예측할 수 있기 때문에 객체를 적절하게 추적할 수 있고 캠시프트(Camshift) 알고리즘은 객체들의 움직임에 따라 창의 크기를 변경할 수 있어 변경된 창 크기의 변화 및 변화 시간 분석을 토대로 실신 상황 인지를 할 수있고 전체적 상황 인지 알고리즘의 흐름은 아래와 같다. Since the Kalman filter can successfully predict the state of the object in the next frame, the object can be properly tracked and the Camshift algorithm can change the size of the window according to the movement of the objects, Based on the analysis, we can recognize the fainting situation and the flow of the overall situation recognition algorithm is as follows.

1단계 Stage 1

전역 매개 변수 정의: 알고리즘에 사용되는 전역 매개 변수를 정의한다.Global parameter definition: Defines the global parameters used in the algorithm.

HistCT = 현재 추적 중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적을 실패하기 바로 직전의 추적 객체의 히스토그램,

Figure 112015042388690-pat00017
= 블랍 라벨링으로 검출된 객체의 히스토그램, Hp = 이전 프레임에서 사람의 세로 폭, Hc = 현재 이미지에 있는 사람의 세로 폭, Wp = 이전 이미지에서 사람의 가로 폭, Wc = 현재 이미지에서 사람의 가로 폭, Hmax = 사람의 최대 세로 폭, Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이 fc = 현재 프레임넘버, fm = 사람의 구부림이 시작되는 프레임넘버, fn = 사람이 바닥에 누웠을 때의 프레임넘버, f = 사람의 누워있는 이미지에 대한 누적, F = 사람의 실신 여부를 결정하는 전체 프레임 (시간), S = 사람의 실신 여부를 결정하는 구간 프레임(시간)이다.Hist CT = Histogram of the object currently being tracked, Hist PT = Histogram of the tracked object just before the trace failed,
Figure 112015042388690-pat00017
= Histogram of object detected by bubble labeling, Hp = Height of person in previous frame, Hc = Height of person in current image, Wp = Width of person in previous image, Wc = Width of person in current image , The maximum height of the person in the previous frame, Yc = the maximum height of the person in the current frame, fc = the current frame number, fm = the frame number at which the human bend starts, fn = F = the total frame (time) for determining whether a person is fainting; S = the interval frame (time) for determining whether a person is fainting.

2단계 Step 2

열화상 카메라(20)에서 이미지를 획득하고 RGB 또는 그레이 스케일 이미지로 저장한다(S210). 객체는 현재 프레임과 이전 프레임과의 차이에서 추출해 사각 틀로 표시한다(S212).The thermal imager 20 acquires an image and stores it as an RGB or gray-scale image (S210). The object is extracted from the difference between the current frame and the previous frame and displayed as a rectangular frame (S212).

3단계Step 3

캠시프트 알고리즘은 탐색 창의 초기 위치를 잡고 객체 검출을 수행한다(S214). 칼만 필터는 검출된 객체의 위치를 예측하고 추적을 수행한다(S216). 이때 추적 객체의 히스토그램정보를 HistCT 에 실시간으로 저장한다(S218).The camshift algorithm holds the initial position of the search window and performs object detection (S214). The Kalman filter predicts the position of the detected object and performs tracking (S216). At this time, the histogram information of the tracked object is stored in the Hist CT in real time (S218).

4단계Step 4

추적을 수행함과 동시에 별개로 블랍 라벨링을 이용한 객체 검출을 수행한다. 2단계에서 획득한 영상을 그레이 영역으로 변환시켜(S220) 이진화를 수행한다(S222). 그레이 영상을 G(x,y), 이진영상을 g(x,y)이라 하고 임계치 (Threshold)는 사람이 가질 수 있는 최소온도라 한다.At the same time as tracking is performed, object detection is performed using blob labeling separately. The image obtained in step 2 is converted into a gray area (S220) and binarization is performed (S222). The gray image is called G (x, y), the binary image is called g (x, y), and the threshold is called the minimum temperature a person can have.

5단계Step 5

이진화된 영상에 모폴로지 기법을 수행하여 빈 공간(Hole)을 채워주고 노이즈를 제거한다.The morphology technique is applied to the binarized image to fill the empty space and remove the noise.

6단계Step 6

이진화된 영상에 모폴로지 기법을 수행하여 빈 공간(Hole)을 채워주고 노이즈를 제거한 후, 이진화된 영상에 블랍 라벨링(Blob Labeling)을 수행하여 인간이 가질 수 있는 최소크기와 최대크기 사이의 객체들을 검출한다(S224). 검출된 객체들의 히스토그램을 추출한다(S226). 검출된 객체들의 히스토그램을

Figure 112015042388690-pat00018
(k = 검출객체의 수) 에 저장한다(S228).After performing the morphology technique on the binarized image to fill the empty space and remove the noise, the binarized image is subjected to the blot labeling (blob labeling) to detect objects between the minimum size and the maximum size that a human can have (S224). A histogram of the detected objects is extracted (S226). The histogram of detected objects
Figure 112015042388690-pat00018
(k = number of detected objects) (S228).

7단계Step 7

만약 HistCT

Figure 112016127656312-pat00019
들중 어떠한 것도 유사성을 띄우지 않는다면(S230) 추적에 실패한 것으로 간주하고(S232), 이전 프레임에서 추적 객체의 히스토그램을 추출하여(S234), HistPT
Figure 112016127656312-pat00020
을 비교하여(S236) 가장 유사한 객체를 찾아 찾은 객체의 좌표값을 가져와 재추적을 수행한다(S238).If Hist CT and
Figure 112016127656312-pat00019
(S232), the histogram of the tracked object is extracted in the previous frame (S234), and the Hist PT and the histogram of the tracked object are extracted
Figure 112016127656312-pat00020
(S236), finds the closest object, obtains the coordinate value of the found object, and retries the object (S238).

만일 단계 S230에서 HistCT

Figure 112015042388690-pat00021
들이 유사한 경우에는 단계 S216으로 진행하여 단계 S216 내지 S230을 반복하고, 단계 S238에서 가장 유사한 값을 가지는 객체를 관심 객체로 지정하는 경우에는 단계 S212로 진행하여 단계 단계 S212 내지 S238을 반복한다.If it is determined in step S230 that Hist CT
Figure 112015042388690-pat00021
The flow advances to step S216 to repeat steps S216 to S230. If an object having the most similar value is designated as an object of interest in step S238, the flow advances to step S212 to repeat steps S212 to S238.

8단계Step 8

추적 윈도우의 크기를 계산하고 실신 상황 감지를 수행한다. 만약 Hc ≥ Wc라면(S310) 사람은 서있거나, 걷는 것으로 간주되고, 9 단계에서 계속된다(S340).Calculate the size of the tracking window and perform syncope detection. If Hc ≥ Wc (S310), the person is considered to be standing or walking and continues at step 9 (S340).

만약 Hc < Wc, Wc ≠ Wp 및 Hc ≠ Hp와 f < F라면(S320) 눕는 중이거나, 굽힘이 간주되고, 9 단계에서 계속된다(S340).If Hc <Wc, Wc ≠ Wp and Hc ≠ Hp and f <F (S320), a lying or bending is considered, and the process continues at step 9 (S340).

만약 Hc >= Wc, Wc = Wp 및 Hc = Hp와 f >= F라면(S330) 누운 것으로 간주되고, 10 단계에서 계속된다(S350).If Hc > = Wc, Wc = Wp and Hc = Hp and f > = F (S330), it is regarded as a lie.

9단계Step 9

실신 프레임 카운터를 재설정하고 새로운 주기를 시작한다. 9단계에서 설정 f=0, 업데이트 Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 이다(S340). 만약 Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0이면(S342) 사람은 눕기 시작하거나 실신하기 시작한 것으로 간주되고 fm = fc이고 Yp = Yc이다(S344). 만약 Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0이 아니라면(S342), 8단계를 반복한다.Reset the sync frame counter and start a new cycle. In step 9, setting f = 0, update Wp = Wc, and Hp = Hc (S340). If Yc <Yp, Yc <Yth, and fm = 0 (S342), the person is considered to have started to lie down or start fainting, and fm = fc and Yp = Yc (S344). If Yc < Yp, Yc < Yth, and fm = 0 are not satisfied (S342), step 8 is repeated.

10단계Step 10

프레임 카운터를 증가시키고 새로운 주기를 시작한다. 10단계에서 설정 f = f + 1, 업데이트 Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 이다(S350). 만약 Yc < Yp, Wc ≒ Hmax, fm > 0, fn = 0이면(S352) 사람은 누웠거나 실신한 것으로 간주되고 fn = fc이고 Yp = Yc이다(S354). 만약 f≥F , fm - fn < S이면(S356) 실신으로 간주하여 11단계에서 계속되고 만족을 못하면 이전 단계들(S210-S354)이 계속 반복된다.Increase the frame counter and start a new cycle. In step 10, setting f = f + 1, update Wp = Wc and Hp = Hc (S350). If Yc <Yp, Wc? Hmax, fm> 0, and fn = 0 (S352), the person is considered to be lying down or fainted and fn = fc and Yp = Yc (S354). If f? F and fm-fn < S (S356), it is regarded as a syncope and continues at step 11, and if not satisfied, the previous steps S210-S354 are repeated.

11단계Step 11

실신한 경우 신호로 알람이 울리게 되어 구조를 수행하고 시스템을 수동으로 재설정한다(S358). In the case of fainting, an alarm sounds with a signal to perform the structure and manually reset the system (S358).

상술한 바와 같이, 본 발명의 실신 상황 감지 방법 및 장치에서 추적 중인 객체는 가변성 탐색윈도우를 가지는데 이러한 특징을 이용하여 객체가 서있는지 누워있는지 판단할 수있다. 또한, 객체가 서있는 상태의 프레임과 누워있는 상태의 프레임 간의 차이가 임계치 이하이면서 누워있는 시간이 일정 시간이 지났는지를 판단하여 실신 상황을 감지한다. As described above, in the method and apparatus for detecting a fainting condition according to the present invention, the object being tracked has a flexible search window and it can be determined whether the object is lying or not by using this feature. In addition, it is determined whether the difference between the frame in the standing state of the object and the frame in the lying state is below the threshold value and the time during which the object is laid has lapsed for a certain period of time.

또한, 본 발명은 추적 중인 객체가 갑작스럽게 방향을 바꾸거나 모양이 바뀔 때 추적에 실패하는 경우 블랍 라벨링을 통해 검출된 객체들과 추적에 실패하기 직전의 추적 객체간의 히스토그램 비교를 통해 가장 유사한 객체를 다시 원래의 객체로 찾을 수 있다.In addition, the present invention provides a histogram comparison between the objects detected through the blur labeling and the tracking object immediately before the tracking failure when the tracking object suddenly changes direction or the shape changes, You can find it again as the original object.

10...실신 상황 감지 장치
15...제어부
20...열화상 카메라
30...환자
10 ... syncope sensor
15 ... control unit
20 ... Thermal Cameras
30 ... patient

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 방법에 있어서,
연속된 두 프레임의 차이점을 이용하여 객체를 추출하는 단계;
추출된 객체는 캠시프트 및 칼만 필터를 이용하여 객체 검출 및 객체 추적하는 단계;
추적된 객체의 궤도 및 크기의 변화 및 변화 시간 분석을 토대로 객체의 실신 상황을 감지하는 단계;
실신 상황이 발생하면 위급 상황임을 출력시키는 단계; 및
추적 중인 객체를 놓칠 경우 블랍 라벨링을 통해 검출된 객체의 히스토그램
Figure 112016127656312-pat00033
과 놓치기 전의 추적 객체의 히스토그램 HistCT 의 비교를 통해 다시 객체를 찾는 재추적 단계를 더 포함하며,
상기 재추적 단계는 HistCT
Figure 112016127656312-pat00034
들중 어떠한 것도 유사성을 띄우지 않는다면 추적에 실패한 것으로 간주하고, 이전 프레임에서 추적 객체의 히스토그램을 추출하여, HistPT
Figure 112016127656312-pat00035
을 비교하여 가장 유사한 객체를 찾아 찾은 객체의 좌표값을 가져와 재추적을 수행하고,
상기 실신 상황 감지 단계는 Hc < Wc 및 Wc = Wp 및 Hc = Hp 및 f ≥ F, fn-fm < S 라면 사람은 실신으로 간주하고, 여기서, Hp = 이전 프레임에서 사람의 세로 폭, Hc = 현재 프레임에서 사람의 세로 폭, Wp = 이전 프레임에서 사람의 폭, Wc = 현재 프레임에서 사람의 폭, fm = 사람의 구부림이 시작되는 프레임 넘버, fn = 사람이 바닥에 누웠을 때의 프레임 넘버, f = 사람의 누워있는 프레임에 대한 누적, F = 사람의 실신 여부를 결정하는 전체 프레임 (시간), S = 사람의 실신 여부 를 결정하는 구간 프레임(시간),
Figure 112016127656312-pat00036
= 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램, HistCT = 현재 추적중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적에 실패할 때 프레임에서의 추적 객체 히스토그램임을 특징으로 하는 실신 상황 감지 방법.
A method for detecting a fainting condition according to object tracking using an infrared camera,
Extracting an object using differences between two consecutive frames;
Extracting and tracking an object using a camshift and a Kalman filter;
Sensing a fainting condition of the object based on a change in trajectory and size of the tracked object and a change time analysis;
Outputting an emergency situation when a faulty situation occurs; And
Histogram of object detected through bubble labeling when missing tracked object
Figure 112016127656312-pat00033
And a retrace step of finding the object again by comparing the histogram Hist CT of the track object before the miss,
The re-tracing step may be performed with Hist CT
Figure 112016127656312-pat00034
If no similarity is found, it is assumed that the tracking has failed, and the histogram of the tracking object is extracted from the previous frame, and Hist PT and
Figure 112016127656312-pat00035
, Finds the most similar object, obtains the coordinate value of the found object,
The human fingers are considered to be fainted if Hc <Wc and Wc = Wp and Hc = Hp and fc = Hp and fc = F and fn-fm <S, where Hp = the height of the person in the previous frame, Hc = Fc = frame number at which human bending starts, fn = frame number at which the person is lying on the floor, f = width of the person in the previous frame, F = total frame (time) for determining whether a person is fainting, S = interval frame (time) for determining whether a person is fainting,
Figure 112016127656312-pat00036
= Histogram of objects through bubble labeling, Hist CT = Histogram of the object being tracked, Hist PT = Tracking object histogram in the frame when tracking fails.
삭제delete 제3항에 있어서, 상기 실신 상황 감지 단계는 f=0로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0이면 사람은 눕기 시작하거나 실신하기 시작한 것으로 간주하며, 여기서 Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 하는 실신 상황 감지 방법. The method according to claim 3, wherein the falsenal situation detection step sets f = 0, updates Wp = Wc and Hp = Hc, and if Yc <Yp, Yc <Yth, and fm = 0, Wherein Yp is a maximum height of a person in a previous frame, Yc is a maximum height of a person in a current frame, and Yth is an arbitrary height for determining that a person starts to fall down. 제3항에 있어서, 상기 실신 상황 감지 단계는 f = f + 1로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Wc ≒ Hmax, fm > 0, fn = 0이면 사람은 누웠거나 실신한 것으로 간주하며, 여기서 Hmax = 사람의 최대 세로 폭, Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 하는 실신 상황 감지 방법. The method according to claim 3, wherein the falsenal situation detection step sets f = f + 1, updates Wp = Wc and Hp = Hc, and if Yc < Yp, Wc? Hmax, fm > 0, Yp = maximum height of a person in the previous frame, Yc = maximum height of a person in the current frame, Yth = number of people to judge that a person starts to fall down Wherein the false alarm is an arbitrary height. 삭제delete 삭제delete 열화상 카메라를 이용한 객체 추적에 따른 실신 상황 감지 장치에 있어서,
상기 열화상 카메라로부터 촬영한 객체 신호를 수신하여; 연속된 두 프레임의 차이점을 이용하여 객체를 추출하고; 추출된 객체는 캠시프트 및 칼만 필터를 이용하여 객체 검출 및 객체 추적하고; 추적된 객체의 궤도 및 크기의 변화 및 변화 시간 분석을 토대로 객체의 실신 상황을 감지하고; 및 실신 상황이 발생하면 위급 상황임을 출력시키는 동작을 수행하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 추적 중인 객체를 놓칠 경우 블랍 라벨링을 통해 검출된 객체의 히스토그램
Figure 112016127656312-pat00037
과 놓치기 전의 추적 객체의 히스토그램 HistCT 의 비교를 통해 다시 객체를 찾는 재추적 동작을 더 수행하며,
상기 제어부는 상기 재추적 동작으로, HistCT
Figure 112016127656312-pat00038
들 중 어떠한 것도 유사성을 띄우지 않는다면 추적에 실패한 것으로 간주하고, 이전 프레임에서 추적 객체의 히스토그램을 추출하여, HistPT
Figure 112016127656312-pat00039
을 비교하여 가장 유사한 객체를 찾아 찾은 객체의 좌표값을 가져와 재추적을 수행하고,
상기 제어부는 상기 실신 상황 감지 동작으로, Hc < Wc 및 Wc = Wp 및 Hc = Hp 및 f ≥ F, fn-fm < S 라면 사람은 실신으로 간주하고, 여기서, Hp = 이전 프레임에서 사람의 세로 폭, Hc = 현재 프레임에서 사람의 세로 폭, Wp = 이전 프레임에서 사람의 폭, Wc = 현재 프레임에서 사람의 폭, fm = 사람의 구부림이 시작되는 프레임 넘버, fn = 사람이 바닥에 누웠을 때의 프레임 넘버, f = 사람의 누워있는 프레임에 대한 누적, F = 사람의 실신 여부를 결정하는 전체 프레임 (시간), S = 사람의 실신 여부 를 결정하는 구간 프레임(시간),
Figure 112016127656312-pat00040
= 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램, HistCT = 현재 추적중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적에 실패할 때 프레임에서의 추적 객체 히스토그램이며,
상기 제어부는 Hc < Wc 및 Wc = Wp 및 Hc = Hp 및 f ≥ F, fn - fm < S 라면 사람은 실신으로 간주하고, 여기서, Hp = 이전 프레임에서 사람의 세로 폭, Hc = 현재 프레임에서 사람의 세로 폭, Wp = 이전 프레임에서 사람의 폭, Wc = 현재 프레임에서 사람의 폭, fm = 사람의 구분이 시작되는 프레임 넘버, fn = 사람이 바닥에 누웠을 때의 프레임 넘버, f = 사람의 누워있는 프레임에 대한 누적, F = 사람의 실신 여부를 결정하는 전체 프레임 (시간), S = 사람의 실신 여부를 결정하는 구간 프레임(시간),
Figure 112016127656312-pat00041
= 블랍 라벨링을 통한 객체들의 히스토그램, HistCT = 현재 추적중인 객체의 히스토그램, HistPT = 추적에 실패할 때 프레임에서의 추적 객체 히스토그램임을 특징으로 하는 실신 상황 감지 장치.
An apparatus for detecting a fainting condition according to object tracking using an infrared camera,
Receiving an object signal photographed by the thermal imaging camera; Extracts an object using the difference between two consecutive frames; The extracted objects are subjected to object detection and object tracking using a camshift and a Kalman filter; Detecting a fainting condition of the object based on a change in trajectory and size of the tracked object and a change time analysis; And a controller for performing an operation of outputting an emergency state when a faulty situation occurs,
When the control unit misses the object being tracked, the histogram of the object detected through the blob labeling
Figure 112016127656312-pat00037
And a retest operation for finding an object again by comparing the histogram Hist CT of the track object before the miss,
The control unit in the re-tracking operation, and Hist CT
Figure 112016127656312-pat00038
If no similarity is found, it is assumed that the tracking has failed, and the histogram of the tracking object is extracted from the previous frame, and Hist PT and
Figure 112016127656312-pat00039
, Finds the most similar object, obtains the coordinate value of the found object,
The controller considers a person to be a fainted person if Hc <Wc and Wc = Wp and Hc = Hp and fc = F and fn-fm < , Wc = width of a person in the current frame, fm = frame number at which bending of a person starts, fn = frame when a person lies on the floor, F = total frame (time) for determining whether a person is fainting, S = interval frame (time) for determining whether a person is fainting or not,
Figure 112016127656312-pat00040
= Histogram of objects through bubble labeling, Hist CT = Histogram of the object being tracked at the moment, Hist PT = Tracked object histogram in the frame when tracking fails,
The controller considers a person to be a fake if Hc <Wc and Wc = Wp and Hc = Hp and fc-Fn and fn-fm <S, where Hp = the height of the person in the previous frame, Hc = Fn is the frame number at which the person is laid on the floor, f is the length of the person's lying on the floor, Wp is the width of the person in the previous frame, Wc is the width of the person in the current frame, fm = F = total frame (time) for determining whether a person is fainting, S = interval frame (time) for determining whether a person is fainting,
Figure 112016127656312-pat00041
= Histogram of objects through bubble labeling, Hist CT = Histogram of the object being tracked, Hist PT = Tracking object histogram in frame when tracking fails.
삭제delete 제9항에 있어서, 상기 제어부는 f=0로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0이면 사람은 눕기 시작하거나 실신하기 시작한 것으로 간주하며, 여기서 Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 하는 실신 상황 감지 장치. 10. The method of claim 9, wherein the controller sets f = 0, updates Wp = Wc and Hp = Hc, and if Yc < Yp, Yc < Yth, fm = 0, Wherein Yp = a maximum height of a person in a previous frame, Yc = a maximum height of a person in the current frame, and Yth = an arbitrary height for judging that a person starts to fall down. 제9항에 있어서, 상기 제어부는 f = f + 1로 설정하고, Wp = Wc 그리고 Hp = Hc 로 업데이트하고, 만약 Yc < Yp, Wc ≒ Hmax, fm > 0, fn = 0이면 사람은 누웠거나 실신한 것으로 간주하며, 여기서 Hmax = 사람의 최대 세로 폭, Yp = 이전 프레임에서 사람의 최대 높이, Yc = 현재 프레임에서 사람의 최대 높이, Yth = 사람이 쓰러지기 시작함을 판단하기 위한 임의 높이임을 특징으로 하는 실신 상황 감지 장치. 10. The method of claim 9, wherein the controller sets f = f + 1, updates Wp = Wc and Hp = Hc, and if Yc <Yp, Wc? Hmax, fm> 0, fn = 0, The maximum height of the person in the previous frame, Yc = the maximum height of the person in the current frame, and Yth = the arbitrary height for judging that the person starts to fall down. (1). 제3항, 제5항, 및 제6항 중의 어느 한 항의 실신 상황 감지 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 프로그램을 기록한 컴퓨터 독출가능 기록매체.A computer-readable recording medium recording a software program for performing the method for detecting a fainting condition according to any one of claims 3, 5, and 6.
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