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건우 영
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 15, No. 5 pp , ISSN / eissn 상황인식시나리오기반객체분석에대한연구 송지영 1* 1 한국폴리텍대학안성여자캠퍼스스마트소프트웨어과 A study for object analysis based on context awareness scenario JiyoungSong 1* 1 DepartmentofSmartSoftware,AnseongWomen scampusofkoreapolytechnic 요약스쿨존에서빈번하게발생하는어린이안전사고에능동적으로대처하기위해서는상황인식에대한자동화된모듈에 대한연구가필요하다. 스쿨존과같은지역에서차량의진입, 어린이의객체인식, 그리고 GPS 좌표정보를기반으로감시 시나리오를구축하여, 전략화된시나리오에맞는상황이발생되었다고판단되면스쿨존안전도를높이기위해이에대한 조치를취하게된다. 본논문에서는 GPS 센서와영상센서그리고네트워크에연결된모니터링서버와의통합을기반으로 상황인식방안을연구하였다. 영상센서부문과 GPS 분석부문을통해상황인식을객체분석을수행하고시나리오에기반한 상황에따라능동적으로대처할수있는방안을제안한다. Abstract Children in schoolzone accidents occur frequently in order to actively respond to the situation on the module for automated recognition research. By the vehicle penetration such like schoolzone, child object recognition, and GPS coordination information, the monitoring scenario can be constructed, and if an event occurs corresponding to strategic scenario so that suitable reaction can be provided to increase safety level to the schoolzone. In this paper, a GPS sensor and the image sensor and the monitoring server on the network based on the integration of context-aware methods have been studied. The image sensor section and the GPS section through analysis of the situation analysis and recognition of the object based on the scenario can actively cope with the situation according to the methods proposed. Key Words : Context awareness, CCTV, GPS, Schoolzone 1. 서론기존의 CCTV 는카메라에서전송하는정보를단순한정보만을모니터링하는수준정도로상황에대한인식및대처가불가능하다는단점이있다. 최근일정지역내에서발생하는여러가지상황을인식하고이에대응할수있는응용개발에대한수요가증대되고있는추세이다 [1-3]. 이는위험지역혹은관심지역에발생할수있는여러상황들을필요한시나리오를통하여구축한다음이에대한모니터링을제공하는것이다. 따라서사전에설정된시나리오에맞는상황이실제발생하면, 이 에대한정보가구축된자료에의해최종적으로상황발생에대한판단을수행하게된다. 상황시나리오에대한구축은설치할응용어플리케이션의특성에맞게설계될수있으며, 상황시나리오의추출은기존의발생할수있는패턴에서분석가능한범위를설정하여구축된다. 특히스쿨존과같은지역에서는학교주위의정보와, 차량의이동, 어린이객체에대한모니터링등의요소적인정보를기반으로상황시나리오를구축하게된다 [4-6]. 본논문에서는스쿨존지역에서상황인식시나리오기반객체분석에대한방안을제안한다. 상황시나리오구축을위한시스템구축은영성센서부문과 GPS 부문으 * Corresponding Author : Jiyoung Song(Anseong Women s Campus of Korea Polytechnic) Tel: jysong1@kopo.ac.kr Received April 23, 2014 Revised May 7, 2014 Accepted May 8,

한국산학기술학회논문지제 15 권제 5 호, 2014 로나누어지며, 이에따라상황인식부문도각각제공된다 [7-10]. 본논문의구성은다음과같다.2 장에서는영상센서기반상황인식시나리오와이에대한객체분석에대해기술한다. 또한,3 장에서는 GPS 부문의상황인식객체분석방안을기술하며,4 장에서결론을맺는다. 2. 상황인식상황인식기술개발은영상상황인식부문과 GPS 기반상황인식부문으로나누어진다.

고정형영상센서의정보와실시간 GPS 객체정보를이용한객체인지를통하여상황을분석한다. 상황은관심지역차량객체인식, 어른과어린이가동반하여인식되는어린이객체와어른객체의동반, 어린이객체와차량객체가인식되는어린이객체와차량진입상황으로나뉜다. 객체인지를통한상황분석시상황이인식되면인식정보를 DB 저장한다.

2 한국산학기술학회논문지제 15 권제 5 호, 2014 로나누어지며, 이에따라상황인식부문도각각제공된다 [7-10]. 본논문의구성은다음과같다.2 장에서는영상센서기반상황인식시나리오와이에대한객체분석에대해기술한다. 또한,3 장에서는 GPS 부문의상황인식객체분석방안을기술하며,4 장에서결론을맺는다. 2. 상황인식상황인식기술개발은영상상황인식부문과 GPS 기반상황인식부문으로나누어진다. 영상상황인식부분은스쿨존지역에자동차진입, 관심지역에서어린이가있을때에자동차진입에대한상황인식, 그리고관심지역에서어른과어린이객체에대한상황인식으로구성된다.GPS 기반상황인식부문은 GPS 객체정보의손실,GPS 객체정보의이동중지,GPS 객체정보의급격한이동상황으로구분된다.Fig.1 은상황인식기술의도식이다. 고정형영상센서의정보와실시간 GPS 객체정보를이용한객체인지를통하여상황을분석한다. 상황은관심지역차량객체인식, 어른과어린이가동반하여인식되는어린이객체와어른객체의동반, 어린이객체와차량객체가인식되는어린이객체와차량진입상황으로나뉜다. 객체인지를통한상황분석시상황이인식되면인식정보를 DB 저장한다. 저장된정보를바탕으로인식상황을 LED 상황판과시스템에알리고 PTZ 영상센서를이용하여상황발생객체의근접활영및추적한다. 추적된영상정보는녹화되어향후정보로사용된다. [Fig. 2] Circumstance recognition algorithm [Fig. 1] Context awareness 상황인식기술은객체인식을기반으로한영상상황인식,GPS 객체추적을기반으로한 GPS 관련상황인식으로구분되며각상황을실시간으로분석하여상황이인식되면상황정보를 DB 에저장하고저장된정보를이용하여 LED 상황판및내부시스템을통하여관리자및외부비관리자에게상황을알린다. 2.1 상황인식환경설정 Fig.2 는영상상황인식의도식이다. 영상상황인식은 영상상황인식은인식을위한시스템의설정이필요하다. Fig. 3은영상상황인식을위한 Area 와 Video-GPSPositionMapping 설정부분이다.Fig.4 는설정된정보를이용한객체인식의예이다. 상황인식을위한설정은첫번째로관심영역을선택하는데영상위에선택하고자하는영역을 5개의포인트로설정한다. 마우스이중클릭으로각각의점을시계방향으로 5개의포인트를선택한다. 선택된결과는 curent.foa 파일에저장된다. 이파일을열어직접편집할수있다. 두번째로 GPS 와영상좌표매핑을실행한다. 영상에서 4개의점을마우스이중클릭으로선택하면각영상점들에대한 GPS 좌표를입력할수있다. 이때주의할점은 4개의점은왼쪽상단부터시계방향의순서로선택하여야한다. 좌표매핑결과는 curent.pos 파일에저장되고이파일을열어직접편집할수있다. 마지 3154

상황인식시나리오기반객체분석에대한연구 막으로 Background 영상설정한다.Background 에해당하는영상을선택한다.

2 차량객체진입배경제거 (BackgroundSubtraction) 기법과 AdaBoost

으로진입시어린이들의안전에위협이되는간주, 옥외전광판을이용서행안전운행을위한경고메시지를표시한다 [Fig.5]. (a) [Fig.

3 어린이와어른객체인식상기된차량객체진입과같이배경제거기법과 AdaBoost 알고리즘을통하여어른과어린이객체패턴을추출한다.

3 상황인식시나리오기반객체분석에대한연구 막으로 Background 영상설정한다.Background 에해당하는영상을선택한다. 이때주의할것은영상의크기가카메라에서입력되는원본영상과같거나이에비례해야한다. 2.2 차량객체진입배경제거 (BackgroundSubtraction) 기법과 AdaBoost 알고리즘을통한객체인식및분석중모양과크기를바탕으로차량객체패턴추출, 추출된패턴으로차량객체를추출, 차량이특정지역 ( 관심지역 ) 으로진입시어린이들의안전에위협이되는간주, 옥외전광판을이용서행안전운행을위한경고메시지를표시한다 [Fig.5]. (a) [Fig. 5] Vehicle recognition (b) [Fig. 3] Circumstance setting 2.3 어린이와어른객체인식상기된차량객체진입과같이배경제거기법과 AdaBoost 알고리즘을통하여어른과어린이객체패턴을추출한다. 추출된패턴으로어린이객체와어른객체를추출, 두객체가근접한거리에동반추출된경우일련의상황이발생될가능성이있는것으로간주한다 [Fig.6]. [Fig. 4] Object recognition [Fig. 6] Child and adult recognition 3155

한국산학기술학회논문지제 15 권제 5 호, 2014 2.4. 어린이와진입차량객체인식영상상황인식부문중가장위험한상황이라고할수있다. 영상센서설치지역중에서, 관심지역및일반지역에서차량과어린이객체가동시에상황인식이발생되면위험인지능력이성인보다높지않은어린이들이차량의위험성을모르고횡단보도를건너거나차량을향해이동할수있다 [Fig.7].

GPS기반상황인식 GPS 기반상황인식및요소기술을위한정보수집은어린이들이소지한 GPS 센서를기반한사용자단말기를통하여수집한다.

고정센서노드에서수신한데이터는네트워크전송장비를이용한 TCP/IP 프로토콜을사용하여중앙센터로데이터를전송한다. 전송된데이터는기반요소기술의객체정보암호화를통하여암호화되고, 암호화된데이터는구성된 DB 에저장된다.

4 한국산학기술학회논문지제 15 권제 5 호, 어린이와진입차량객체인식영상상황인식부문중가장위험한상황이라고할수있다. 영상센서설치지역중에서, 관심지역및일반지역에서차량과어린이객체가동시에상황인식이발생되면위험인지능력이성인보다높지않은어린이들이차량의위험성을모르고횡단보도를건너거나차량을향해이동할수있다 [Fig.7]. GPS 좌표가객체의자의에의한정상적인이동이아닌시간당이동할수없는거리를급격히이동한 GPS 급격한이동상황을분석하게된다.Fig.8 은 GPS 관련상황인식의도식이다. [Fig. 8] GPS based algorithm [Fig. 7] Vehicle entering 3. GPS기반상황인식 GPS 기반상황인식및요소기술을위한정보수집은어린이들이소지한 GPS 센서를기반한사용자단말기를통하여수집한다. 단말기는지역코드 ( 도 + 시군 )+ 학교코드 + 입학년도 + 학생번호 + 위도 + 경도를 Zigbee 신호를통하여고정센서노드 (Backbone 노드 : HyBus X-HYPER 320A+Zigbee 모듈 ) 로전송한다. 고정센서노드에서수신한데이터는네트워크전송장비를이용한 TCP/IP 프로토콜을사용하여중앙센터로데이터를전송한다. 전송된데이터는기반요소기술의객체정보암호화를통하여암호화되고, 암호화된데이터는구성된 DB 에저장된다. 저장된데이터는웹지도기반 GPS 추적을통하여 GPS 객체 ( 어린이 ) 의움직임을모니터링및추적하고상황인식기술의 GPS 기반상황인식부문을사용하여객체의 GPS 좌표가특정지역에고정되는고정 GPS 상황과객체의 GPS 좌표가설정된경계지역을순차적으로지나객체정보를수신받지못하는상황이아닌비정상적인 GPS 객체손실이일어난경우를인식하는 GPS 손실상황, 객체의 3.1 고정 GPS 상황 GPS 관련상황인식의고정GPS 상황은 GPS 좌표 ( 사용자단말기 ) 가설정된임계시간동안제자리에고정되었을시상황발생으로간주한다. 이는어린이가특정지역에장시간머물러있는것을말하며, 어린이가장시간머물러있는것은어린이가쓰러져있거나단말기는고정된장소에있으나어린이가유괴및부재된상황이발생하여단말기만고정된장소에머물러있을수있기때문이다. 이외에도특별한이유없이어린이가특정지역에장시간머물러있는것을상황으로간주하여관리자로 [Fig. 9] Static GPS 3156

상황인식시나리오기반객체분석에대한연구 하여상황을파악하게하기위함이다.Fig.9 는 GPS 고정 ( 학생움직임없음 ) 의상황에대한상황발생메시지를출력한화면으로학생의이름, 학년, 반, 번호, 최근이벤트발생시간, 최종위치, 상황을알려주어관리자가영상검색및실시간모니터링을이용하여어린이의상황을파악할수있다. 3.

5 상황인식시나리오기반객체분석에대한연구 하여상황을파악하게하기위함이다.Fig.9 는 GPS 고정 ( 학생움직임없음 ) 의상황에대한상황발생메시지를출력한화면으로학생의이름, 학년, 반, 번호, 최근이벤트발생시간, 최종위치, 상황을알려주어관리자가영상검색및실시간모니터링을이용하여어린이의상황을파악할수있다. 3.2 GPS 손실상황 GPS 관련상황인식의 GPS 손실상황은 GPS 좌표 ( 사용자단말기 ) 가설정된경계지역을순차적으로지나 GPS 센싱정보를수신하지못한것이아닌비정상적인 GPS 손실이이루어진경우상황발생으로간주한다. 이는어린이가설정된경계지역을순차적으로지나 GPS 센싱정보를수신하지못하는것이아닌사용자단말기의전력이손실되었거나물리적인힘에의한단말기의파손, 타인에의한단말기의부재등상황이발생되었을수있기때문이다.Fig.10 은 GPS 손실의상황에대한상황발생메시지를출력한화면으로학생의이름, 학년, 반, 번호, 최근이벤트발생시간, 최종위치, 상황을알려주어관리자가영상검색및실시간모니터링을이용하여어린이의상황을파악할수있다. GPS 좌표의수신불량으로인하여 GPS 의좌표가급격히이동할수있는상황이외에어른이사용자단말기를습득하여빠르게이동하였거나어린이가유괴, 원동기를사용하는차량및인력에의하여빠르게이동할수있는이동수단에의한어린이의불법적인이동상황이발생할수있기때문이다. 급격한이동시에영상객체의실시간모니터링과저장된영상정보를통하여상황을인식한다. Fig.11 은 GPS 좌표의급격한이동상황에대한상황발생메시지를출력한화면으로학생의이름, 학년, 반, 번호, 최근이벤트발생시간, 최종위치, 상황을알려주어관리자가영상검색및실시간모니터링을이용하여어린이의상황을파악할수있다. [Fig. 11] GPS coordination jumping 4. 결론 [Fig. 10] GPS coordination loss 3.3 GPS 좌표의급격한이동 GPS 관련상황인식의 GPS 좌표의급격한이동상황은 GPS 의좌표가설정된시간동안이동하기어려운거리를이동했을시 GPS 좌표의수신불량과 GPS 좌표의급격한이동을분류하여상황모델을도출한다. 이는 특정지역에대한모니터링에대한응용개발은점진적으로지능화되고있다. 과거의단순하고일정한형태를벗어나서자동화되거나응용기술이복합적으로사용되는형태로바뀌고있는것이다. 본논문에서는스쿨존에서상황인식시나리오에기반하여객체분석방안을제안하였다. 단순한 CCTV 모니터링에서벗어나특정한위험시나리오를사전에설계하여구축된시나리오에부합하는상황이발생하면이에대한대응을수행하는방식이다. 본논문에서는이러한시나리오구축에있어서영상부문과 GPS 부문으로나누어분석하는방안을제안하였으며, 이는상호부문이서로보정하여정확한상황을 3157

한국산학기술학회논문지제 15 권제 5 호, 2014 분석하기위함이다. 향후스쿨존등안전이우선시되는지역에제안한방안을적용하여시행하게되면위험상황혹은사전에이러한위험상황발생을줄여안전지역에대한강화를할수있을것으로기대된다. 향후객체인식을이용한안전관련다양한서비스를개발을위해, 스마트폰등소형이동기기에서객체인식관련알고리즘을적용할수있는방안에대한연구가필요하다.

6 한국산학기술학회논문지제 15 권제 5 호, 2014 분석하기위함이다. 향후스쿨존등안전이우선시되는지역에제안한방안을적용하여시행하게되면위험상황혹은사전에이러한위험상황발생을줄여안전지역에대한강화를할수있을것으로기대된다. 향후객체인식을이용한안전관련다양한서비스를개발을위해, 스마트폰등소형이동기기에서객체인식관련알고리즘을적용할수있는방안에대한연구가필요하다. References [1] Park jusang, activity for crime protection using ubiquitous technique, Journal of KCA, vol. 7, no [2] Recent issue and prospection of inside and outside of country to RFID/USN, KETI, [3] Jung gisup and Park sungsoo, U-City construction and crime statistics, Social science research, vol.12, no.1, [4] Park oksun, Jung kwangryul and Kim sunghee, Location recognition technique to ubiquitous computing, NIPA, [5] Ahn dongin, Kim myunghee and Ju sujong, Location trace and remote monitoring system of home using ON/OFF switch and sensor systems, Journal of KIISE, vol. 12, no. 1, [6] M.Weiser, Some Computer Science Problems in Ubiquitous Computing," Communication of the ACM, pp.75-84, July DOI: [7] Nam sungyup and Song byunghun, Wireless sensor networks using MOE-KIT, Sunghakdang, [8] Hanbaek, Ubiquitous sensor network system using ZigbeX, [9] Kim woohyung, Study of sensor location recognition using mobility robot in wireless sensor networks, Jounal of KISA, vol.10, no2, [10] 송지영 (JiyoungSong) [ 정회원 ] 2001 년 2 월 : 숭실대학교대학원컴퓨터학과 ( 공학석사 ) 2008 년 8 월 : 숭실대학교대학원컴퓨터학과 ( 공학박사 ) 2003 년 8 월 ~ 현재 : 한국폴리텍대학안성여자캠퍼스스마트소프트웨어과교수 < 관심분야 > ContextAwareness,Mobile Networks,InternetQoS, NetworkMobility 3158

<353720B1E8B0FCC1DF2DC0A7C4A120C1A4BAB820B1E2B9DD20B0B4C3BCC0CEC1F6BFA12E687770>

<353720B1E8B0FCC1DF2DC0A7C4A120C1A4BAB820B1E2B9DD20B0B4C3BCC0CEC1F6BFA12E687770> Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 14, No. 4 pp. 1988-1992, 2013 http://dx.doi.org/10.5762/kais.2013.14.4.1988 김관중 1* 1 한서대학교항공소프트웨어공학과 A study for object recognition based