최근 통로를 지나가는 사람을 계수하거나 특정 공간 내 사람이 몇 명 있는지를 계수하는 시스템에 관한 연구가 활발하게 진행 중이다. 기존의 인원 계수 시스템은 기둥 혹은 벽 주변에만 설치 가능한 적외선, 초음파, 카메라 등을 이용하여 인원을 계수하였다. 적외선, 초음파의 경우, 가격은 싸지만 다수의 보행자가 동시에 들어오는 상황이 발생할 경우 출입을 감지하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 압전 센서를 이용하여 센서매트를 설계하였다. 또한, 보행자의 진행방향을 파악하고, 방향에 따라 인원을 계수할 수 있는 시스템을 구현하였다. 센서 매트는 보행자가 센서 매트 위로 걸어 갈 때 센서에 감지된 압력과 시간을 통해 방향성을 파악하고 지나가는 보행자의 수를 파악하여 준다.
최근 통로를 지나가는 사람을 계수하거나 특정 공간 내 사람이 몇 명 있는지를 계수하는 시스템에 관한 연구가 활발하게 진행 중이다. 기존의 인원 계수 시스템은 기둥 혹은 벽 주변에만 설치 가능한 적외선, 초음파, 카메라 등을 이용하여 인원을 계수하였다. 적외선, 초음파의 경우, 가격은 싸지만 다수의 보행자가 동시에 들어오는 상황이 발생할 경우 출입을 감지하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 압전 센서를 이용하여 센서매트를 설계하였다. 또한, 보행자의 진행방향을 파악하고, 방향에 따라 인원을 계수할 수 있는 시스템을 구현하였다. 센서 매트는 보행자가 센서 매트 위로 걸어 갈 때 센서에 감지된 압력과 시간을 통해 방향성을 파악하고 지나가는 보행자의 수를 파악하여 준다.
In recent, the studies on the systems have been progressing that count the number of people passing through passageway or count people who exist in specific space. The existing people counting systems count the number of people using ultrared sensors, ultrasonic sensors or camera sensors, which can ...
In recent, the studies on the systems have been progressing that count the number of people passing through passageway or count people who exist in specific space. The existing people counting systems count the number of people using ultrared sensors, ultrasonic sensors or camera sensors, which can be installed only on pillar or around wall. Though ultrared sensors and ultrasonic sensors is low cost, they are inadequate to detect incoming/outgoing when several pedestrians pass through passageway concurrently. In this paper, we designed a sensor mat using piezoelectric sensors to complement the above-mentioned disadvantage. Also, we implemented the system that detects direction of progress and counts the number of people. The sensor mat detects direction of progress using pressure given on sensors and timing information and counts the number of people when pedestrians pass through on a sensor mat.
In recent, the studies on the systems have been progressing that count the number of people passing through passageway or count people who exist in specific space. The existing people counting systems count the number of people using ultrared sensors, ultrasonic sensors or camera sensors, which can be installed only on pillar or around wall. Though ultrared sensors and ultrasonic sensors is low cost, they are inadequate to detect incoming/outgoing when several pedestrians pass through passageway concurrently. In this paper, we designed a sensor mat using piezoelectric sensors to complement the above-mentioned disadvantage. Also, we implemented the system that detects direction of progress and counts the number of people. The sensor mat detects direction of progress using pressure given on sensors and timing information and counts the number of people when pedestrians pass through on a sensor mat.
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문제 정의
초음파 센서, 레이더 센서, 키넥트 센서의 경우 인원 계수를 위해서는 센서들의 설치가 가능한 기둥이나 벽 등의 물체가 있어야 하는 단점이 있다[5-7]. 따라서 본 논문에서는 이러한 초음파 센서, 레이더 센서,키넥트 센서 등의 센서들보다 가격이 저렴하고, 설치에 제약이 적은 압전센서를 이용한 인원 계수 시스템을 설계하고 구현하였다.
이는 좀더 다양한 걸음 패턴을 연구하여 측정 모듈에 추가해 정확도를 높일 수 있을 것으로 보인다. 본 논문에서는 압전센서를 이용하여 기존에 사용하고 있는 적외선 혹은 초음파 센서, 컴퓨터 비전을 이용한 방식의 한계를 보완하는 시스템을 설계 및 구현하였다. 그러나, 일반적인 성인 걸음걸이와 다수의 인원에 대해서는 측정이 비교적 정확하다는 장점이 있지만, 발의 길이가 비정상적으로 길거나 짧을 경우 방향성을 확인하지 못하는 경우가 존재하였다.
이러한 현상을 보완하고자 각 sensor 1과 2에 대한 값을 공식 1을 통해 값의 변화를 보고자 한다. 공식 1에서 α는 (x₁, y₁), (x₂, y₂)점에 대한 기울기를 뜻하며,공식 1을 그림 2의 그래프에 대입하면 그림 3, 4와 같다.
가설 설정
실험에서 가정은 센서 발판을 지나가는 사람들은 센서 발판의 압전 센서를 2개 밟는다. 또한, 한 사람이 발판을 2번 밟지 않는다는 가정을 한다. 상황은 그림 9와같이 크게 4가지로 나뉜다.
실험에서 가정은 센서 발판을 지나가는 사람들은 센서 발판의 압전 센서를 2개 밟는다. 또한, 한 사람이 발판을 2번 밟지 않는다는 가정을 한다.
제안 방법
첫 번째는 한 명의 인원이 A 혹은 B 방향으로 이동, 두 번째는 한 명의 인원이 A 방향으로 이동한 뒤 B 방향으로 이동, 세 번째 상황은 두 명의 인원이 A 혹은 B 방향으로 동시에 이동, 네 번째 상황은 두 명의 인원 중 한 명은 A 방향, 나머지 한 명은 B 방향으로 교차하여 이동하는 상황이다. 각 상황별, 인원별로 100번 씩 반복하여 진행하였다.
각각의 센서에는 다이오드, 커패시터, 저항 등을 직·병렬로 구성하여 센서를 누를 때 값이 실시간으로 올라 오는 것이 아니고, 센서를 눌렀다 뗄 때 값이 올라오도록 하였다.
실험 시나리오는 특정 공간에 센서 발판을 설치하고, 그림 9와 같이 상황을 주고 각 상황에 대한 데이터를 수집하였다. 또한 스마트폰 어플리케이션을 이용하여 데이터가 제대로 수신되는지 확인하는 테스트도 함께 진행하였다. 이때, 스마트폰의 어플리케이션에 전송하는 방식은 블루투스를 이용하여 전송하였다.
이와 같은 길이로 할 경우 발이 작은 여성부터 발이 큰 남성 까지 인식이 가능하도록 하였다. 또한, 압전 센서 사이의 좌우 거리는 성인 평균 발 너비에 해당하는 길이(90mm)로 설계하였다. 이때, 센서 사이의 상하 거리를 70%이상 혹은, 60% 미만으로 거리를 구성할 경우 70% 이상에서는 신발의 앞굽이 들려있는 경우가 많아 힘을 받지 못하는 경우가 많이 있으며, 60% 미만으로 할 경우 발바닥의 중간 부분인 아치부분으로 인해 힘을 받지 못하는 경우가 발생하였다.
본 시스템은 크게 여러 사람의 이동방향을 감지하는 센서부, 감지된 데이터를 처리하는 처리부, 데이터를 전송하는 전송부로 구성되어 있다.
보행자가 센서 매트를 지나 갈 때, 압전 센서 사이의 빈 공간을 밟을 경우 센서가 감지를 못하는 예외 상황이 발생한다. 이러한 상황을 방지하고자 센서의 위에 보조 프레임을 두어 힘을 받도록 하였다.
각 압전 센서 사이의 상하 거리는 성인 평균 발 직선길이의 약 65%에 해당하는 길이(150mm)로 구성하였다. 이와 같은 길이로 할 경우 발이 작은 여성부터 발이 큰 남성 까지 인식이 가능하도록 하였다. 또한, 압전 센서 사이의 좌우 거리는 성인 평균 발 너비에 해당하는 길이(90mm)로 설계하였다.
대상 데이터
각 압전 센서 사이의 상하 거리는 성인 평균 발 직선길이의 약 65%에 해당하는 길이(150mm)로 구성하였다. 이와 같은 길이로 할 경우 발이 작은 여성부터 발이 큰 남성 까지 인식이 가능하도록 하였다.
앞 장에서 소개한 시스템의 정확성을 검증하기 위해 그림 9와 같은 시나리오를 구성하여 테스트를 진행한다. 실험 시나리오는 특정 공간에 센서 발판을 설치하고, 그림 9와 같이 상황을 주고 각 상황에 대한 데이터를 수집하였다. 또한 스마트폰 어플리케이션을 이용하여 데이터가 제대로 수신되는지 확인하는 테스트도 함께 진행하였다.
인원계수 시스템은 사람의 이동 방향을 이용하여 특정 공간의 인원을 계수할 수 있는 시스템이다. 특정 통로 혹은 공간의 바닥에 센서 발판을 설치하고, 발판에서 나오는 데이터를 받고 처리하는 센서 보드에 연결하여 데이터 정보를 수집한다. 센서 발판에서 생성된 데이터들의 정보는 센서 보드에서 알고리즘을 거쳐 정보를 서버 혹은 스마트폰에 제공한다.
이론/모형
객체의 검출은 배경과 현재 프레임의 차 영상 혹은 이전과 현재 프레임의 차 영상을 일반적으로 사용한다. 객체의 추적은 검출단계에서 추출 된 다중 객체 사이의 최소거리 정합법에 의해 수행한다. 객체의 해석은 객체의 크기를 고려하여기법을 사용한다[1].
객체의 추적은 검출단계에서 추출 된 다중 객체 사이의 최소거리 정합법에 의해 수행한다. 객체의 해석은 객체의 크기를 고려하여기법을 사용한다[1]. 이러한 방법으로 보행자의 이동방향을 파악 할 때, 주변 밝기, 붙어서 가는 보행자 등 다양한 문제가 발생한다.
성능/효과
본 논문에서 설계한 인원계수 시스템의 정확성을 검증하기 위한 실험 결과는 표 1과 같다. 전체적인 정확도는 97.5%가 나왔으며, A 방향의 정확도는 96.25%, B 방향의 정확도는 98.75%가 나왔다.
후속연구
이는 보행자의 걸음 습관에 따라 오차가 발생하는 것으로 파악이 되었다. 이는 좀더 다양한 걸음 패턴을 연구하여 측정 모듈에 추가해 정확도를 높일 수 있을 것으로 보인다. 본 논문에서는 압전센서를 이용하여 기존에 사용하고 있는 적외선 혹은 초음파 센서, 컴퓨터 비전을 이용한 방식의 한계를 보완하는 시스템을 설계 및 구현하였다.
또한, 센서 발판 위에서 여러 방향으로 움직이거나, 센서가 위치하지 않은 부분을 밟고 지나가는 단점이 발견되었다. 이러한 단점을 보완하기 위해 압전 센서의 간격을 조정하여 2개 이상의 압전 센서에서 값을 받아와 이동 방향을 측정하는 것과 예외 공간 발생을 최소화 하는 것이 반영 된다면, 측정값이 더 정확하게 되어 인원 계수가 필요한 지점에 응용이 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인원 계수에 사용되는 센서는 무엇이 있는가?
최근 통로를 지나가는 사람을 계수하거나 특정 공간 내 사람이 몇 명 있는지를 계수하는 연구가 활발하게 진행 중이다. 인원 계수를 위해 사용되는 센서는 적외선, 초음파, 카메라 등 여러 가지가 있다. 영상 처리 방식에 따라 객체를 검출하고 추적하는 것이 가능하다.
컴퓨터 비전어떤 단계로 구성되는가?
컴퓨터 비전은 움직임이 발생한 객체를 검출, 추적,해석하는 단계로 이루어져 있다. 객체의 검출은 배경과 현재 프레임의 차 영상 혹은 이전과 현재 프레임의 차 영상을 일반적으로 사용한다.
인원계수 시스템의 작동 매커니즘은 무엇인가?
인원계수 시스템은 사람의 이동 방향을 이용하여 특정 공간의 인원을 계수할 수 있는 시스템이다. 특정 통로 혹은 공간의 바닥에 센서 발판을 설치하고, 발판에서 나오는 데이터를 받고 처리하는 센서 보드에 연결하여 데이터 정보를 수집한다. 센서 발판에서 생성된 데이터들의 정보는 센서 보드에서 알고리즘을 거쳐 정보를 서버 혹은 스마트폰에 제공한다.
참고문헌 (7)
C. Y. Kim, and S. R. Choi, "A Camera-Based System for Counting People in Real Time," The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol.2002, no.11, pp.503-506, Nov. 2002.
T.S Chen, C.H Chen, D.J Wang, Y.L Kuo, "A People Counting System Based on Face-Detection," 2010 Fourth International Conference on Genetic and Evolutionary Computing, pp.699-702, 2010.
S.D Pore, B.F Momin, "Bidirectional People Counting System in Video Surveillance," IEEE International Conference On Recent Trends In Electronics Information Communication Technology, pp.724-727, May 2016.
J.W Perng, T.Y Wang, Y.W Hsu and B.F Wu, "The Design and Implementation of a Vision-based People Counting System in Buses," 2016 International Conference on System Science and Engineering, pp.1-3, July 2016.
E. H. Lee, "A Research on Performance Enhancement of Multi-human Detection Algorithm Using IR-UWB Radar Sensor," Hanyang University master's thesis, Korea, Feb. 2017.
S. M. Yang, Y. S. Kim, S. H. Cho, and J. H Choi, "A Real-Time People Counting Algorithm using Ultrasonic Sensors," Journal of Korean Institute of Information Scientists and Engineers, vol.2016, no.12, pp.1596-1598, Dec. 2016.
Aylin Coskun, Anil Kara, Mustafa Parlaktuna, Metin Ozkan, "People counting system by using kinect sensor," 2015 International Symposium on Innovations in Intelligent SysTems and Applications, pp.1-7, 2015.
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