KR0143220B1 - 이동 벡터 추출 회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

연속 영상신호를 처리하는 시스템에서 휴 변환을 이용하여 이동 벡터를 추출하는 회로에 관한 것이다.

카메라에 촬상된 후 디지탈 변환된 영상신호를 프레임 메모리에 저장하였다가 독출하여 잡음을 제거하고 이동 벡터 추출에 이용될 윤곽 부분을 증가시키고 이동 물체 내부의 밝기 변화를 완만하게 로우패스필터링한 다음 경사 크기와 방향을 검출하고, 상기 로우패스 필터링한 영상신호로부터 프레임과 프레임 사이의 밝기 변화를 구하고 소정의 문턱값에 의해 정적인 배경이나 밝기 변화가 충분하지 않은 화소는 움직이지 않는 화소로 간주하여 제거한 다음 휴변환에 의해 이동 화소를 정합시켜 같은 속도를 갖는 화소를 모아 검출된 이동 물체 화소의 속도와 방향 좌표로부터 이동 벡터를 추출함으로써 간단하게 정확한 이동 벡터를 추출한다.

Description

이동 벡터 추출 회로 및 방법

제1도는 본 발명의 회로도.

본 발명은 영상처리 시스템에 있어서 이동 벡터 추출 회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 연속 영상에서 휴(hough) 변환을 이용하여 움직이는 물체의 속도 벡터를 추출하는 회로 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속 영상에서 이동 벡터를 추출하는 방법은 물체의 특징점(모서리, 중심곡선)을 이용하는 방법과 블럭 정합(block matching) 방법 및 경사도(gradient)를 이용하는 방법으로 분류해 볼 수 있다.

상기 특징점을 이용한 방법은 이동 영상의 특징으로부터 같은 속도를 갖는 특징들을 찾는 것으로서, 영상 분할(segmentation)이 정확히 된 경우에는 매우 간단하고 높은 효율성을 갖는다. 그러나 영상의 분할 정도에 따라 효율성이 부여되므로 정확한 영상 분할이 필요하고 또 그에 따른 계산적인 복잡성과 처리시간이 문제가 된다. 즉, 영상 분할이 정확히 잘된 경우에는 대응 설정이 잘되어 정확한 이동 벡터가 추출될 수 있으나 정확한 영상 분할을 위해서는 전처리 과정이 반드시 필요하였고 이로 인해 전체적인 처리 시간이 길어지는 단점이 있었다.

또한 상기 블럭 정합 방법은 한 프레임을 일정한 크기의 N×N블럭으로 나누고 현재 부호화하고자 하는 블럭과 가장 유사한 블럭을 이전 프레임에서 찾아 그 블럭으로 현재 블럭을 추정하는 방법이다. 그러나 상기 방법 또한 이동 벡터 추출이 부정확 하다는 단점이 있었다.

경사도를 이용하는 방법은 시간과 공간의 밝기 변하를 이용하여 각 점마다 속도를 측정하는 것으로서, 프레임 샘플링 시간(frame sampling time)이 매우 높고 이동물체가 하나만 존재한다면 영상에서 직접 계산이 되어 처리시간을 줄일 수 있으나 하나 이상의 물체가 움직일때 각각의 이동 물체에 대한 속도측정이 불가능한 단점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 보다 정확한 이동 벡터를 추출하는 회로 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 영상분할을 위한 전처리 과정을 없애 전체적인 처리시간을 단축하는 이동 벡터 추출 회로 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수의 물체 이동에 대한 각각의 속도 측정이 가능한 이동 벡터 추출 회로 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사전 영상 분할이 필요없는 경사도를 이용하는 방법에 기본을 두고, 휴변환을 이용하여 하나 이상의 이동 물체가 존재할 경우 각각의 속도를 측정하고 속도별로 물체를 분류함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

카메라에 촬상된 후 디지탈 변환된 영상신호를 입력하는 프레임 메모리(10)와,

상기 프레임 메모리(10)로부터 독출한 영상신호의 잡음을 제거하고 이동 벡터 추출에 이용될 윤곽 부분을 증가시키고 이동 물체 내부의 밝기 변화를 완만하게 하는 로우패스필터(20)와,

상기 로우패스필터(20)로부터 출력되는 영상신호에 대한 경사 크기와 방향을 검출하는 공간 경사 처리부(30)와,

상기 로우패스필터(20)로부터 출력되는 영상신호로부터 프레임과 프레임 사이의 밝기 변화를 구하는 시간 경사 처리부(40)와,

소정의 문턱값에 의해 정적인 배경이나 밝기 변화가 충분하지 않은 화소는 움직이지 않는 화소로 간주하여 제거하는 정적 화소 제거부(50)와,

휴변환에 의해 이동 화소를 정합시켜 같은 속도를 갖는 화소를 모으(clustering) 동속 화소 모음부(60)와.

상기 동속 화소 모음부(60)로부터 검출된 이동 물체 화소의 속도와 방향 좌표로부터 이동 벡터를 구하는 이동 벡터 추출부(70)로 구성한다.

상술한 구성에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.

프레임 메모리(10)로부터 연속적인 2장의 프레임 데이타를 독출하여 로우패스필터(20)로 입력한다.

상기 로우패스필터(20)는 영상의 잡음을 제거할 뿐만 아니라 이동 벡터 추출에 이용될 윤곽 부분(경사가 일정하게 남아 있는 부분)을 증가시키고, 이동 물체 내부의 밝기 변화를 완만하게 한다.

상기 로우패스필터(20)를 거친 영상신호는 공간 경사 처리부(30)와 시간 경사 처리부(40)로 입력된다.

상기 공간 경사처리부(30)에서는 경사 크기와 방향을 검출한다. 이때 검출식은 하기(1)과 같이 나타낼 수 있다.

상기 시간 경사 처리부(40)에서는 프레임과 프레임 사이의 밝기 변화를 검출한다. 밝기 변화가 충분히 큰점이 이동한 부분이 되므로 하기한 (2)식에 의하여 정적인 배경이나 물체는 제거된다.

현재 프레임을 P(s,m,t)이라 하고, 과거 프레임을 P(s,m,t-1)이라 하면 시간 경사(T)는 하기한 (2)식과 같이 나타낼 수 있다.

T=│P(s,m,t-2)-P(s,m,t)│TH…(2)

여기서 문턱치(threshold; TH)에 의해 정적인 배경이나 밝기 변화가 충분하지 않은 화소는 움직이지 않는 화소로 간주하여 제거한다.

한편 한 프레임내에서의 정적 화소의 제거는 하기한 (3)식에 의한 조건에 따라 수행되는데,

│ │G(t1)│-│G(t2)│ │TH…(3)

G(t1)과 G(t2)는 각 프레임의 경사값이 된다.

상기 (3)식의 연산은 두 프레임간에 이동 영상의 공간 경사 변화는 시간에 따라 크게 변하지 않기 때문에 두 영상간에 경사가 크게 변하는 점은 잡음으로 간주하여 제거시키는 과정이다.

상기 과정을 거친 후 이동 화소의 속도(│V│, θv)를 측정하기 위해 휴변환을 사용한다.

상기 휴 변환이란 직교 좌표계의 직선과 곡선 및 원등을 극좌표계로 변환시키는 것으로써 본 발명에서는 좌표계의 매개변수 공간을 │V│와 θv로 하여 이동 화소를 정합시켜 같은 속도를 갖는 화소를 밀집시킨다. 여기서 θv는 0-2π로 한정되고 │V│는 경사 크기와 방향에 의해 결정되는데, 이용된 식은 하기한 (4)식과 같다.

……(4)

휴 공간 상에 영상 화소는 곡선을 그리게 되고 같은 속도를 갖는 화소들은 매개 변수 공간의 한 화소에 누적되어 뚜렷한 최대치(Peak Value)로 나타나게 되는데, 이 최대치가 이동 물체 화소의 속도와 방향좌표가 되어 이동 벡터가 구해진다.

상기한 이동 벡터 추출은 고화질 텔레비젼의 데이타 압축시 이용될 수 있으며, 이동 물체의 자동 추적 및 원격 감시 등의 다른 산업 분야에도 이용할 수 있다.

상술한 바와 같이 연속 영상에서 휴 변환을 이용하여 이동 벡터를 추출함으로써 간단하게 정확한 이동 벡터를 추출할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 연속 영상신호 처리시스템에 있어서, 카메라에 촬상된후 디지탈 변환된 영상신호를 입력하는 프레임 메모리(10)와, 상기 프레임 메모리(10)로부터 독출한 영상신호의 잡음을 제거하고 이동 벡터 추출에 이용될 윤곽 부분을 증가시키고 이동 물체 내부의 밝기 변화를 완만하게 하는 로우패스필터(20)와, 상기 로우패스필터(20)로부터 출력되는 영상신호에 대한 경사 크기와 방향을 검출하는 공간 경사 처리부(30)와, 상기 로우패스필터(20)로부터 출력되는 영상신호로부터 프레임과 프레임 사이의 밝기 변화를 구하는 시간 경사 처리부(40)와, 소정의 문턱값에 의해 정적인 배경이나 밝기 변화가 충분하지 않은 화소는 움직이지 않는 화소로 간주하여 제거하는 정적 화소 제거부(50)와, 휴변환에 의해 이동 화소를 정합시켜 같은 속도를 갖는 화소를 모으는 동속 화소 모음부(60)와, 상기 동속 화소 모음부(60)로부터 검출된 이동 물체 화소의 속도와 방향 좌표로부터 이동 벡터를 구하는 이동 벡터 추출부(70)로 구성함을 특징으로 하는 이동 벡터 추출회로.
2. 연속 영상신호 처리 방법에 있어서, 디지탈 영상신호의 윤곽 부분을 증가시켜 이동 물체 내부의 밝기 변화를 완만하게 하는 필터링 과정과, 상기 필터링된 영상신호에 대한 경사 크기와 방향을 검출하는 공간 경사 처리 과정과, 상기 필터링된 영상신호로부터 프레임과 프레임 사이의 밝기 변화를 검출하는 시간 경사 처리 과정과, 정적인 배경 및 밝기 변화가 충분하지 않은 화소를 제거하는 정적 화소 제거 과정과, 휴변환에 의해 이동 화소를 정합시켜 같은 속도를 갖는 화소를 모으는 동속 화소 모음 가정과, 상기 동속 화소 모음으루보터 검출한 이동 물체 화소의 속도와 방향 좌표로부터 이동 벡터를 검출하는 이동 벡터 추출 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동 벡터 추출방법.