KR100250889B1 - Motion detecting method using jpeg algorithm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 CCTV 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 압축/신장 알고리즘으로 JPEG을 채택한 CCTV 시스템의 자체적인 움직임 검출시 JPEG 신장 알고리즘의 일부를 이용하여 정확한 움직임 검출을 수행하는 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CCTV system, and more particularly, to motion detection using a JPEG algorithm that performs accurate motion detection using a part of the JPEG decompression algorithm when detecting a motion of a CCTV system adopting JPEG as a data compression / extension algorithm. It is about a method.
근래에 점진적으로 일반화되는 추세인 보안 시스템의 하나로서 폐쇄회로 감시시스템(CCTV: Closed Circuit Tele-Vision)을 들 수 있다. 이 폐쇄회로 감시시스템, 즉 CCTV는 일반 주택을 비롯한 백화점, 은행, 전시장 등의 장소에서 귀중품 또는 금전의 도난을 방지하고, 공장에서 가동중인 기계의 작동 상태나 진행 중인 공정의 흐름 등을 손쇱게 점검하기 위한 목적으로 설치되는 것으로서, 그 구성을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 즉, CCTV는 감시 대상을 촬영하는 하나 또는 그 이상의 비디오 카메라, 비디오 카메라로부터 촬영된 영상이 디스플레이 되는 모니터 및 비디오 카메라에 의해 촬영된 영상을 후에 재생시켜 볼 수 있도록 녹화하는 VCR을 포함하여 구성된다.Closed Circuit Tele-Vision (CCTV) is one of the security systems that is becoming more and more common in recent years. This closed-circuit monitoring system, or CCTV, prevents theft of valuables or money in places such as general houses, department stores, banks, exhibition halls, etc., and checks the operation status of the machinery in operation at the factory and the flow of processes in progress. As it is installed for the purpose, briefly described the configuration as follows. That is, the CCTV includes one or more video cameras for capturing a surveillance object, a monitor on which an image captured by the video camera is displayed, and a VCR for recording the image captured by the video camera for later playback.
전술한 바와 같은 CCTV의 내부 구성을 도 1 의 시스템 블록도를 참조하여 상술하면 다음과 같다. 도 1 에 도시된 바와 같이 CCTV는 하나 이상의 비디오 카메라로부터 출력된 비디오 신호가 입력되는 비디오 입력부(10), 비디오 입력부(10)를 통해 입력된 아날로그 비디오 신호를 필드 또는 프레임의 화면 단위로 순차 전환하고, 순차 전환된 비디오 신호로부터 수평, 수직 동기신호를 분리해 냄과 아울러 휘도(Y) 및 색차신호(B-Y, R-Y)로 분리한 후 분리한 휘도 및 색차신호를 디지털 신호로 변환하는 디코더(Decoder)(20), 디코더(20)에서 디지털 변환된 휘도신호와 색차신호, 또는 기압축되었다가 부/복호부(70)에서 재신장된 디지털 휘도신호와 색차신호를 일시 저장하는 메모리(30), 메모리(30)에서 독출한 디지털 휘도신호와 색차신호를 아날로그 신호로 변환하고 메모리 제어부(60)를 통해 들어오는 수평, 수직 동기신호를 실어 재합성하여 영상신호로 출력하는 엔코더(Encoder)(40), 엔코더(40)에서 출력되는 영상신호를 모니터 상에 분할화면 혹은 단일화면으로 출력하는 비디오 출력부(50), 메모리(30)로부터 독출한 디지털 휘도 및 색차신호를 압축하여 비디오 테이프 등의 기록매체(80)에 기록하거나 역으로 기록매체(80)에 압축 저장된 신호를 신장하여 메모리(30)에 기입하는 부/복호부(CODEC)(70), 메모리(30)에 대한 디코더(20), 엔코더(40) 및 부/복호부(70)의 기입과 독출에 대한 타이밍을 제어하는 메모리 제어부(60), 비디오 입력부(10)로부터 입력되는 비디오 신호에 의해 감시화면 상의 피사체의 움직임을 검출하여 감시장소로의 외부인 침입 여부를 감지하는 움직임 검출부(90), 움직임 검출부(90)로부터 입력되는 침입 감지 데이터에 근거하여 메모리 제어부(60), 부/복호부(70), 디코더(20), 메모리(30), 엔코더(40)를 제어함으로써 메모리(30)의 각 번지에 저장된 분할화면 및 단일화면에 해당하는 데이터를 독출할 수 있도록 제어하는 주제어부(100)를 포함하여 구성된다.Referring to the internal configuration of the CCTV as described above with reference to the system block diagram of Figure 1 as follows. As shown in FIG. 1, CCTV sequentially converts an analog video signal input through a
전술한 바와 같은 CCTV의 주요 구성요소 중 하나인 부/복호부(70)에서는 비디오 신호가 압축/신장되는데, 본 발명의 실시가 가능한 CCTV는 이러한 압축/신장용 알고리즘으로써 JPEG(Joint Photographic Experts Group) 알고리즘을 채택하여 사용할 것이 요구된다.In the encoding /
한편, 종래의 CCTV는 복수 대의 비디오 카메라로부터 입력되는 다채널 비디오 신호를 하나의 모니터 화면 상에 4 개 또는 16 개 등의 화면으로 분할하여 단번에 표시하거나 원하는 감시영역에 대한 화면만을 모니터의 전화면 상에 단일화면으로 표시할 수도 있다. 또한 감시 장소의 곳곳에 외부인의 침입을 감시하는 광센서 등의 침입감지센서를 설치하고, 감시영역을 분할화면으로 표시하는 중에 침입감지센서를 통해 외부인의 침입이 감지되어 알람이 입력되면 해당 감시영역의 화면을 모니터의 전화면 상에 단일화면으로 표시하도록 자동 전환시키는 기능이 부가되어 있다. 뿐만 아니라 침입감지센서의 오류에 의해 알람이 발생되지 않는 경우에도 기촬영된 영상을 비교 분석함으로써 자체적으로 피사체의 움직임을 검출하여 외부인이 출몰한 해당 감시영역을 모니터의 전화면 상에 단일화면으로 표시하도록 자동 전환시키는 기능도 마련되어 있다.On the other hand, in the conventional CCTV, multi-channel video signals input from a plurality of video cameras are divided into 4 or 16 screens on one monitor screen at once, or only the screen for a desired surveillance area is displayed on the full screen of the monitor. It can also be displayed as a single screen. In addition, an intrusion detection sensor such as an optical sensor that monitors the intrusion of outsiders is installed in various places of the monitoring place, and when the intrusion of the outsider is detected through the intrusion detection sensor while displaying the monitoring area in the split screen, the corresponding monitoring area A function of automatically switching the display of the display to a single screen on the full screen of the monitor is added. In addition, even when an alarm does not occur due to an intrusion detection sensor error, by comparing and analyzing the pre-recorded images, the movement of the subject is detected by itself. There is also a function for automatic switching.
그러나 종래에는 이와 같이 기촬영된 영상을 비교 분석하여 자체적으로 피사체의 움직임을 검출함에 있어서, 일단 디코더(20)로부터 출력되고 있는 신호 중 화면의 어느 특정부분에 해당하는 신호를 움직임 검출부 내의 움직임 검출용 메모리에 기록하여야 하고, 이와 같이 2 차원 공간 상의 어느 특정한 위치를 검색하기 위한 프로그램이 메모리 제어부(60)에 별도로 탑재되어야 한다. 따라서 종래에는 움직임 검출을 위해서는 움직임 검출용 메모리 등과 같은 하드웨어적인 구성요소를 추가 설치할 것이 필수적으로 요구됨에 따라 별도의 자재비가 추가된다. 또한 움직임 검출 알고리즘 자체가 화면 상의 어느 특정부분만을 비교하도록 되어 있으므로 움직임 검출시 잦은 오류가 발생되는 문제점이 있다.However, conventionally, when comparing the pre-recorded image and detecting the movement of the subject by itself, a signal corresponding to a specific part of the screen, which is output from the
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 데이터 압축/신장 알고리즘으로 JPEG을 채택한 CCTV 시스템의 자체적인 움직임 검출시 JPEG 신장 알고리즘의 일부를 이용함으로써 별도의 움직임 검출용 하드웨어를 구비하지 않고도 오류없이 정확한 움직임 검출을 수행할 수 있는 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and does not have a separate motion detection hardware by using a part of the JPEG decompression algorithm when detecting a motion of a CCTV system adopting JPEG as a data compression / extension algorithm. It is an object of the present invention to provide a motion detection method using a JPEG algorithm capable of performing accurate motion detection without errors.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법은 데이터 압축/신장 알고리즘으로 JPEG을 채택한 CCTV 시스템에 있어서, 상기 CCTV 시스템의 비디오 카메라로부터 입력되는 영상 신호를 디코딩하고, 일 개 화면 단위로 순차 전환하여 메모리에 저장하는 단계; 상기 메모리에 저장된 데이터를 독출하여 상기 JPEG 알고리즘을 통해 압축한 후 상기 CCTV 시스템에 구비된 소정의 기록매체에 저장하는 단계; 상기 화면 단위로 압축 저장된 데이터를 상기 JPEG 알고리즘을 통해 신장하고, 상기 신장 과정에서 생성된 데이터들 중 최저주파 성분만을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 최저주파 성분을 이전 화면의 최저주파 성분과 비교 분석하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Motion detection method using the JPEG algorithm of the present invention for achieving this object is a CCTV system adopting JPEG as a data compression / extension algorithm, decoding the video signal input from the video camera of the CCTV system, one screen unit Sequentially converting the data into the memory; Reading data stored in the memory, compressing the data through the JPEG algorithm, and storing the data in a predetermined recording medium provided in the CCTV system; Decompressing and storing the data compressed by the screen unit through the JPEG algorithm, and extracting only the lowest frequency component among the data generated in the decompression process; And comparing and analyzing the extracted lowest frequency component with the lowest frequency component of the previous screen.
도 1 은 일반적인 CCTV의 시스템 블록도,1 is a system block diagram of a general CCTV,
도 2 는 본 발명의 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법이 적용된 CCTV의 시스템 블록도이다.2 is a system block diagram of CCTV to which a motion detection method using the JPEG algorithm of the present invention is applied.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10: 비디오 입력부, 20: 디코더,10: video input, 20: decoder,
30: 메모리, 40: 엔코더,30: memory, 40: encoder,
50: 비디오 출력부, 60: 메모리 제어부,50: video output unit, 60: memory control unit,
70: 부/복호부, 80: 기록매체,70: copy / decryption unit, 80: recording medium,
90: 움직임 검출부, 100: 주제어부90: motion detection unit, 100: main control unit
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 양호한 실시예에 따른 본 발명의 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a motion detection method using the JPEG algorithm of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명의 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법이 적용된 CCTV의 시스템 블록도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명의 방법이 적용된 CCTV에는 종래의 CCTV와는 달리 별도의 움직임 검출부(90)가 부가되지 않으며, 기압축되었다가 부/복호부(70)를 통해 재신장된 비디오 신호가 주제어부(100)로 직접 입력된다. 또한 주제어부(100)에는 본 발명의 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법을 구현하는 프로그램이 탑재된다.2 is a system block diagram of CCTV to which a motion detection method using the JPEG algorithm of the present invention is applied. As shown in FIG. 2, unlike the conventional CCTV, the CCTV to which the method of the present invention is applied does not have a separate
이하에서는 도 2 에 보인 바와 같은 구성을 갖는 CCTV 내에서 본 발명의 방법을 통해 자체적으로 피사체의 움직임이 검출되는 과정을 상술한다. 먼저, CCTV에 전원이 인가되면 주제어부(100)는 시스템 각 구성부를 초기화한다. 이후에 CCTV의 비디오 카메라로부터 촬영된 아날로그 비디오 신호는 디코더(20)를 통해 일 개 화면단위로 순차 전환됨과 아울러 수평, 수직 동기신호가 분리 박탈되어 지고, 휘도(Y) 및 색차신호(B-Y, R-Y)로 분리되며 분리된 휘도 및 색차신호는 디지털 신호로 변환된다. 이와 같이 분리 및 디지털 변환된 비디오 신호는 메모리(30)에 저장된 후 압축을 위해 부/복호부(70)로 송달되고, 부/복호부(70)에서 JPEG 알고리즘을 통해 압축된 비디오 신호는 기록매체(80)에 저장됨과 아울러 주제어부(100)로 입력된다.Hereinafter, the process of detecting the movement of the subject itself through the method of the present invention in the CCTV having the configuration as shown in FIG. First, when power is applied to the CCTV, the
한편, 본 발명의 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법을 구현하기 위해 주제어부(100)는 일 개 화면단위로 순차 전환된 후 JPEG 압축된 비디오 신호를 JPEG 신장 알고리즘을 이용하여 재신장한다. 이와 같은 JPEG 압축/신장 과정을 상세히 부연하면 다음과 같다. 먼저, JPEG 압축된 일 개 화면의 압축 데이터는 화면 내의 주파수 평균값인 최저주파 직류 성분을 포함한 64 개의 주파수 성분으로 구성되는데, 이는 가로 352, 세로 288 개의 화소로 이루어진 화면의 경우 JPEG 압축을 위해서 일단 가로 8, 세로 8 개의 화소로 이루어진 정방형 블록으로 분할됨에 따라, 일 개 화면에 대한 주파수 성분은 64 개가 된다. 이와 같이 분할된 정방형의 화소 블록마다 JPEG 알고리즘을 구현하는 특정 연산인 DCT(Discrete Cosine Transform)를 수행한 후 DCT 연산한 결과값을 특정한 수인 양자화 스텝(Step)으로 나누고, 나눈 결과 생성된 나머지는 반올림한다. 이와 같은 일련의 JPEG 압축 과정에 따라 일 개 화면은 저주파항에서 고주파항으로의 순서가 지그재그형으로 분포된 소정의 주파수 성분으로 이루어진 압축 데이터로써 표현되며, 이 중 최저주파 성분은 직류 성분으로서 화면 내의 전체 주파수 평균값이다. 한편, 주제어부(100)에서는 상기한 바와 같은 과정을 통해 기압축된 비디오 신호를 JPEG 해제, 즉 재신장함에 있어서, 호프만 복호(Huffman Decoding) 과정과 역 DCT(Inverse Discrete Cosine Transform) 과정을 통해 생성된 64 개의 주파수 성분들 중 최저주파인 직류 성분과 64 개 데이터의 마지막을 의미하는 EOB(End-Of-Block) 코드만을 기억하게 된다.On the other hand, in order to implement the motion detection method using the JPEG algorithm of the present invention, the
따라서 주제어부(100)는 전술한 바와 같이 JPEG 압축된 비디오 신호를 재신장함에 따라 생성된 각 화면의 최저주파 신호를 비교 분석함으로써 각각의 순차 전환된 화면의 어느 특정영역이 아닌 전체영역을 통한 피사체의 움직임을 검출한다. 이와 같은 비교 분석과정에서 움직임이 검출되면 주제어부(100)는 비디오 출력부(50)를 제어함으로써 피사체의 움직임이 검출된 해당 감시영역을 모니터의 전화면 상에 단일화면으로 표시한다.Therefore, the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 JPEG 알고리즘을 이용한 움직임 검출방법에 따르면, 데이터 압축/신장 알고리즘으로 JPEG을 채택한 CCTV 시스템의 자체적인 움직임 검출 작업시 JPEG 신장 알고리즘의 일부를 이용함으로써 별도의 움직임 검출용 하드웨어를 구비하지 않고도 오류 없이 정확한 움직임 검출을 수행할 수 있다.According to the motion detection method using the JPEG algorithm of the present invention as described above, a separate motion detection hardware by using a part of the JPEG decompression algorithm in the motion detection operation of the CCTV system adopting JPEG as a data compression / extension algorithm It is possible to perform accurate motion detection without error without having a.
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