정답을알려줘

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : CCTV 기능이 탑재된 딥러닝을 이용한 사람 이미지 인식 자동문

영문 : Automatic door for Human image recognition using Deep learning equipped with CCTV function

과제 팀명

정답을 알려줘

지도교수

김현식 교수님

개발기간

2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 강*원(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20184500** 강*동

서울시립대학교 신소재공학과 20184500** 김*우

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 전*원

서울시립대학교 신소재공학과 20188900** 이*록

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

1. 과제 요약

모든 것의 자동화가 이루어지는 요즈음 여전히 자동문은 키가 작은 아이에게는 큰 벽에 불과한 현 상황에서 자동문이 키가 작은 아이도 감지할 수 있도록 '사람 인식 자동문'을 설계하였다.
TensorFlow Lite를 이용하여 사람 자체를 인식하고, 일정 범위만 감지하는 센서 대신 사람 전체 모습을 담을 수 있는 카메라를 사용하여 자동문의 사람 인식 범위를 넓히고자 하였다.
카메라의 위치와 각도에 따라 사람을 인식하는 정확성이 달라지기 때문에 사람 인식 정확도를 위해 카메라의 위치 및 각도와 관련된 실험을 진행하고 가장 최적의 위치를 찾아 자동문에 카메라를 부착하였다.
 빛이 없는 밤에도 사람을 인식하여 자동문이 작동하기 위해 카메라 중에서도 야간 투시 기능을 가진 적외선 카메라를 사용함으로써 밤과 낮에 상관없이 자동문이 사람을 인식하여 열릴 수 있도록 하였음.
또한, 자동문을 열리게 할 때 사용되는 객체 인식 카메라가 CCTV 기능도 하도록 하여 효율적인 전력 활용을 하고자 하였다.

개발 과제의 배경

2. 배경

기존에 자동문 센서로 사용하는 적외선 센서의 경우에는 일정 범위에 사람이 들어오게 되면 빛이 차단됨을 감지하고 이에 따라 자동문이 열리는 식으로 진행되었다. 그러나 이렇게 되면 사각지대가 발생한다. 특히 키가 작은 어린아이의 경우에는 자동문 감지 범위 내에 들어오지 못해서 손을 위로 올리거나 그 방법을 몰라 자동문을 쉽게 빠져나가지 못하는 상황이 발생하였다. 이러한 문제점을 해결하고자 어린아이도 쉽게 지나갈 수 있는 자동문을 설계하였다.

개발 과제의 목표 및 내용

3. 목표

당연히 기존에 지나갈 수 있는 사람은 사람으로 인식하여 자동문이 열릴 수 있도록 한다.
여기에 추가로 키에 상관없이 카메라에 사람의 전체 이미지만 담길 수 있다면 사람으로 인식하여 자동문이 열릴 수 있도록 하고, 정확도를 거의 100%에 달하도록 하는 것이 목표이다. 

4. 내용

◇ 적외선 센서가 아닌 TensorFlow Lite를 통한 객체 인식을 이용하여, 사람임을 인식하면 자동문을 개방한다. 
◇ 카메라를 사용하게 되면 키가 작은 어린아이도 인식될 수 있도록 감지 범위를 늘리고, 늘어난 감지 범위에서 사람만을 인식하여 자동문을 작동시킨다.
◇ 카메라를 설치하였을 경우, 사람이 인식되는 각도 및 이상적인 작동 범위를 찾아야 한다.
◇ 사람 이미지 인식 후, 서보 모터가 연결된 아두이노에 신호를 보내어 문이 자동으로 열리도록 하는 코드 제작 및 구현 과정을 거쳐야 한다.
◇ 사람이 있는 위치에 카메라가 있도록 하여 CCTV 기능을 할 수 있도록 한다. 이를 위해 시각 표시와 녹화 기능을 추가해야 한다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황

1. 관련 기술 현황

1.1 국내 사례

◇ 자동문 개폐를 위한 센서(공개특허, 10-2023-0114917)

기존의 적외선 센서의 감지 범위의 한계를 개선하기 위해 센서부의 방향을 변화시켜 자동문의 감지 범위를 제어할 수 있음. 기존의 적외선 센서의 경우 감지 범위를 바꾸기 위해서는 센서 자체를 바꾸거나 센서의 감도를 높이는 방향만이 존재하는데, 이 특허의 경우 센서 교체 없이 센서부의 방향을 회전시켜 목적에 따라 범위를 바꿀 수 있다. 하지만 단점으로는 센서의 범위를 바꾸기 위해서는 일일이 조작해야 하므로 즉발성이 떨어진다는 것이 있다.

◇ 사용자 제스쳐 인식 기반의 자동문 제어 시스템 및 그 방법(공개특허, 10-2023-0031410)

자동문 이용자의 제스쳐를 인식하여 자동문의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 사용자의 얼굴을 인식하여 기존에 등록된 관리자는 별도의 기기 조작 없이 손동작만으로 자동문의 기능을 제어하는 것이 가능하다는 것이 존재한다. 단점으로는 제스쳐를 인식해야 자동문이 동작하기 때문에 시간이 소요되며, 동작이 정확하게 인식되지 않으면 자동문을 이용할 수 없다는 점이 존재한다.

1.2 해외 사례

◇ ‘BEA’ 사의 이글 아르텍 (자동문용 범용 열림 센서) (벨기에) [1]. EAGLE ARTEK은 환경과 관계없이 모든 유형의 자동문에 설치할 수 있는 마이크로파 센서이다. 슬림하고 컴팩트한 이 제품은 가장 눈에 잘 띄지 않는 도어 운영 체제에 맞도록 설계되었다. 단방향 개방을 제공하고 도어 개폐 주기를 최적화한다. 모든 것이 전자적으로 처리되므로 안테나를 수동으로 변경하지 않고도 고도 감지 필드를 매우 간단하게 조정할 수 있다.

그림 5. 이글 아르텍 모습.

그림 6. 이글 아르텍 탐지 분야.

1.3 관련기술

◇ 적외선 센서

그림 7. 적외선 센서 [2].

적외선 센서는 물체의 움직임을 감지하고 인체 감지 센서로 자동문을 작동시키는 데 주로 사용된다. 이러한 센서들은 주로 건물 보안 시스템에서 사용되며, 최근에는 에너지 효율적인 LED 조명 시스템과 통합되어 사용된다.

◇ 초음파 센서

그림 8. 초음파 센서 [2].

초음파 센서는 소리 파동을 이용하여 물체와의 거리를 측정하는 데 사용된다. 자동차 주차 보조 시스템이나 문의 열림과 닫힘을 감지하는 데에 사용된다.

◇ 레이저 센서

레이저 센서는 정밀한 거리 측정이 필요한 곳에서 사용되며, 자동문의 위치를 정확하게 감지하는 데에 활용된다.

• 특허조사 및 특허 전략 분석

내용

• 기술 로드맵

내용

시장상황에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

내용

• 마케팅 전략 제시

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 기존의 적외선 센서 기반의 자동문과 달리 사람을 인식하여 작동함으로써 감지의 정확성을 높일 수 있음.

◇ 사람의 키와 관계없이 인식하고 작동할 수 있음.

◇ 사람을 제외한 다른 무언가가 지나갈 때 문이 열리지 않게 만들 수 있음.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

◇ 어린이, 장애인, 노약자 등의 접근성을 향상시킬 수 있다.

◇ 자동문의 원치 않는 작동을 줄여 전력 소비를 줄일 수 있다.

◇ 야생동물의 출입을 막을 수 있다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용