KR100316794B1 - 보안감시시스템의영상신호처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보안 감시 시스템의 영상신호 처리방법에 관한 것으로, 특히 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상을 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 통해 3분할하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 3분할된 영상면(10∼30)중 로우-패스(low pass) 영상면(10)의 움직임 검출을 수행하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 움직임이 발생한 부분을 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform)시킨 후, 엔트로피(entropy) 코딩방법을 이용하여 인코딩하는 제 3 단계와, 상기 제 1 단계에서 3분할된 영상면(10∼30)중 하이-패스(high pass) 영상면(20,30)을 제로-트리(Zero- Tree) 코딩방법을 이용하여 인코딩하는 제 4 단계와, 상기 제 3 및 제 4 단계에서 인코딩된 데이터 비트를 합성하여 데이터 스트림을 형성하고 이를 하드 디스크에 저장하는 제 5 단계를 구비함에 따라 높은 압축률로 실시간에서 보다 많은 프레임을 처리할 수 있다. 따라서, 고화질의 영상을 더 오랜 시간 동안 저장할 수 있으므로, 보안 감시 시스템의 효율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 비용도 절감시킬 수 있다.

Description

보안 감시 시스템의 영상신호 처리방법{A method for processing the video signals of a security monitoring system}

본 발명은 보안 감시 시스템에 관한 것으로, 특히 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상을 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)과 MPEG(Moving Picture Experts Group) 기술을 혼용하여 디지탈 신호로 변환하고, 이를 하드 디스크에 저장함에 따라 영상신호의 압축률과 처리속도를 보다 향상시킬 수 있는 보안 감시 시스템의 영상신호 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 보안 감시 시스템은 범죄를 예방하기 위해 은행, 백화점 등과 같은 장소에 설치되어 사용되는 장치로, 범죄행위 발생시 경비요원이 즉각적인 대응조치를 취할 수 있도록 다수의 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상은 주제어실의 제어기로 전송되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 주제어기로 전송된 영상신호는 비디오 테이프와 같은 저장매체에 저장되는데, 종래에는 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상신호를 MPEG와 JPEG 기술을 이용하여 변환시킨 후, 저장매체에 저장하였다.

즉, 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상신호를 가정용 비디오 카세트 레코더(VCR) 레벨의 화질에 해당하는 1.5Mbps의 데이터를 압축 및 재생하는데 사용되는 MPEG1(Motion Picture Experts Group 1)과 레이저 디스크의 화질에 해당하는 5∼30Mbps의 데이터를 압축 및 재생하는데 사용되는 MPEG2(Moving Picture Experts Group 2)의 기술을 주로 사용하여 처리하였는데, 상기 MPEG1과 MPEG2는 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform)을 기반으로 구현되었다.

이와같이 종래의 보안 감시 시스템은 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상신호를 MPEG1과 MPEG2의 움직임 예측 및 보상 기술을 이용하여 처리함에 따라 영상신호의 높은 압축률과 빠른 인코딩(encoding) 기술을 구현할 수 있었다.

그러나, 보안 감시 시스템의 중요성이 대두되면서 비용의 절감과 함께 범죄 발생시즉각적인 대응조치를 위해 보다 높은 신호 압축률 및 빠른 처리속도를 필요로하게 되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 요구에 대응하기 위해 발명된 것으로서, 신호의 성질은 변화시키지 않고 분석이나 압축 등이 용이한 형태로 변환시키는 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)과 종래의 MPEG 기술을 혼용하여 영상신호를 디지탈 신호로 변환하고, 이를 하드 디스크에 저장하여 영상신호의 압축률 및 처리속도를 향상시킨 보안 감시 시스템의 영상신호 처리방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보안 감시 시스템의 영상신호 처리방법에 있어서, 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상을 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 통해 3분할하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 3분할된 영상면중 로우-패스(low pass) 영상면의 움직임 검출을 수행하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 움직임이 발생한 부분을 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform )시킨 후, 엔트로피(entropy) 코딩방법을 이용하여 인코딩하는 제 3 단계와, 상기 제 1 단계에서 3분할된 영상면중 하이-패스(high pass) 영상면을 제로-트리(Zero- Tree) 코딩방법을 이용하여 인코딩하는 제 4 단계와, 상기 제 3 및 제 4 단계에서 인코딩된 데이터 비트를 합성하여 데이터 스트림을 형성하고 이를 하드 디스크에 저장하는 제 5 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 영상신호 처리방법을 나타낸 흐름도로,

도 1a는 압축·저장시의 영상신호 처리방법을 나타낸 흐름도,

도 1b는 제생시의 영상신호 처리방법을 나타낸 흐름도,

도 2는 본 발명에 따라 3분할된 영상면을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따라 3분할된 영상면중 움직임이 발생한 부분을

나타낸 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 로우-패스(low pass) 영상면

20 : 제1 하이-패스(high pass) 영상면

30 : 제2 하이-패스(high pass) 영상면

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 영상신호 처리방법을 나타낸 흐름도로, 도 1a는 압축·저장시의 영상신호 처리방법을 나타낸 흐름도이고, 도 1b는 제생시의 영상신호 처리방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 도 1a를 참조하여 압축·저장시의 영상신호 처리방법을 설명하기로 한다. 본 발명은 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상신호를 디지탈 신호로 변환하여 하드 디스크에 저장한다는 것을 제외하고는 종래의 보안 감시 시스템의 구성을 그대로 활용한다. 즉, MPEG나 JPEG 기술을 이용하여 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상신호를 후술되는 것처럼 변환시켜 인코딩(encoding)한 후, 비디오 테이프를 사용하지 않고 하드 디스크에 직접 디지탈 형태로 저장한다.

다시말해, 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상은 도 2와 같이 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 통해 3분할시킨다. 웨이브렛 변환은 신호의 성질을 변화시키지 않으면서 분석이나 압축이 용이한 형태로 신호를 변환시키는 방법으로, 여기서 신호의 변환이란 대상이되는 신호를 기저함수(또는 핵함수)를 이용하여 분해하는 것을 의미한다.

이와같이 웨이브렛 변환에 의해 3개로 분할된 영상면(10∼30)은 후술되는 것처럼 움직임 검출이 용이하여 움작임 보상시간을 단축시킬 뿐만 아니라 웨이브렛 변환시간도 단축시켜 보안 감시 시스템의 효율을 향상시키게 된다.

상기된 것처럼 3분할된 영상면(10∼30)중 로우-패스(low pass) 영상면(10)의 움직임 검출을 먼저 수행하는데, 움직임이 발생한 부분은 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform)시킨 후, 엔트로피(entropy) 코딩방법을 이용하여 인코딩한다.

대상이 되는 신호가 가지는 값들의 발생확률이 균일하지 않는 경우에 가변길이 부호화를 적용하여 발생확률이 높은 값일수록 짧은 길이의 부호로 나타내는 엔트로피 코딩방법으로, 본 발명에서는 허프만(huffman) 코딩방법을 사용한다.

한편, 상기와 같이 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 수행하면 분할된 영상면(10∼30)에서 움직임이 발생하는 부분은 도 3과 같이 모두 동일한 위치에서 발생한다. 따라서, 로우-패스(low pass) 영상면(10)의 움직임 검출을 통해 하이-패스(high pass) 영상면(20,30)의 움직임 발생부분을 용이하게 검출할 수 있다.

이와같이, 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 통해 3분활된 영상면(10∼30)중 로우-패스(low pass) 영상면(10)의 움직임 부분은 상기된 것처럼 이산 코사인 변환(DCT)시킨 이후에 허프만 코딩방법을 통해 인코딩시키지만, 하이-패스(high pass) 영상면(20,30)은 밴드간의 연관성을 최대한 고려하는 제로-트리(Zero-tree) 코딩방법을 이용하여 인코딩(coding) 시키므로, 생성되는 비트수를 최대한 줄일 수 있다.

상기와 같이 로우-패스(low pass) 영상면(10)과 하이-패스(high pass) 영상면(20,30)의 인코딩이 완료되면 생성된 데이터 비트를 합성하여 데이터 스트림을 형성하고, 이를 하드 디스크에 디지탈 형태로 저장하는데, 움직임이 발생하는 경우에만 데이터 스트림을 하드 디스크에 저장하므로 야간과 같이 움직임이 거의 없는 경우에는 하드 디스크의 용량을 상당부분 절약할 수 있게 된다.

하드 디스크에 저장되어 있는 영상신호의 재생과정은 상기된 압축·저장과정과 정반대로 실행된다. 즉, 도 1b에 도시된 것처럼 하드 디스크에 저장되어 있는 데이터 스트림을 복원하여 로우-패스(low pass) 영상면(10)에 해당되는 데이터는 허프만(huffman) 코딩방법을 이용하여 디코딩(decoding) 한다. 이와같이, 디코딩된 신호를 역 이산 코사인 변환(Inverse DCT)시킨 후, 움직임 보상을 수행하여 로우-패스(low pass) 영상면(10)을 생성한다.

한편, 하이-패스(low pass) 영상면(20,30)에 해당되는 데이터는 제로-트리(Zero-tree) 코딩방법을 이용하여 디코딩(decoding) 한다. 이와같이, 디코딩된 신호를 움직임 보상하여 하이-패스(low pass) 영상면(20,30)을 생성한다.

상기와 같이 생성된 로우 및 하이-패스(low and high pass) 영상면(10∼30)을 역 웨이브렛 변환(Inverse Wavelet Transform) 시키면 원래의 영상을 복원할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은, 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 통해 영상을 3분할 한 후, 하나의 영상면만 MPEG 기술을 이용하여 인코딩하고, 나머지 영상면은 제로-트리(Zero-tree) 코딩방법을 이용하여 인코딩함에 따라 높은 압축률로 실시간에서 보다 많은 프레임을 처리할 수 있다.

따라서, 고화질의 영상을 더 오랜 시간 동안 저장할 수 있으므로, 보안 감시 시스템의 효율을 극대화시킬 수 있으며, 비용도 절감시킬 수 있다.

또한, 웨이브렛 변환을 통해 로우-패스(low pass)로 걸러진 부분만 MPEG 기술을 사용하여 인코딩함에 따라 영상신호의 잡음제거 효과도 얻을 수 있고, 아울러 기존의 시스템(VCR)과 호환성을 유지하므로 시스템 변경시 추가되는 비용도 절감할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (1)

1. 보안 감시 시스템의 영상신호 처리방법에 있어서, 폐쇄 카메라를 통해 얻어진 영상을 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 통해 로우-패스 영상면, 제1 하이 -패스 영상면 및 제 2 하이-패스 영상면으로 3분할하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 3분할된 영상면(10∼30)중 상기 로우-패스(low pass) 영상면(10)의 움직임 검출을 수행하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 움직임이 발생한 부분을 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform)시킨 후, 엔트로피(entropy) 허프만 (Huffman) 코딩방법을 이용하여 인코딩하는 제3 단계와, 상기 제1 단계에서 3분할된 영상면(10∼30)중 제1 하이-패스 영상면 및 제2 하이-패스(high-pass) 영상면 (20,30)을 제로-트리(Zero-Tree) 코딩방법을 이용하여 인코딩하는 제4 단계와, 상기 제3 및 제4 단계에서 인코딩된 데이터 비트를 합성하여 데이터 스트림을 형성하고 이를 하드 디스크에 저장하는 제5 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 보안 감시 시스템의 영상신호 처리방법.