KR100256481B1 - 감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

주변의 환경을 감시하여 감시된 영상을 기록하는 감시용 카메라 시스템의 기록매체를 보다 장시간 동안 이용하기 위한 감시 장치에 관한 것으로, 감시되는 피사체의 움직임이 검출될 때 이에 적응하여 감시된 주변의 영상을 영상 저장 매체에 기록하는 움직임 적응 기록 장치 및 방법을 제공한다. 상기의 장치 및 방법은 미리 결정된 이동 궤적에 따른 방향으로 이동되어 해당하는 영역의 피사체의 화상을 전기적 영상신호로 변환하여 출력함과 동시에 현재 이동되는 이동 방향신호를 출력하는 카메라를 가지고 있다. 그리고, 상기 카메라로부터 출력하는 영상신호를 프레임 단위로 적어도 2개의 프레임 메모리에 교대로 기록하는 영상신호 기록수단과, 상기 2개의 프레임 메모리에 기록된 영상신호를 비교하여 이동벡터를 검출하는 이동벡터 검출수단과, 상기 이동벡터의 검출에 응답하여 상기 카메라의 이동방향과 상기 검출된 이동방향과의 이동 방향을 비교하여 같은 경우에만 응답하여 상기 카메라로부터 출력되는 감시 상황의 영상신호를 녹화하는 녹화수단을 가진다.

Description

감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 장치 및 방법

제1도는 본 발명에 따른 움직임 검출 감시용 카메라 시스템의 블록도.

제2도는 제1도에 따른 움직임 검출의 일 예를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 카메라 14 : 비디오 프로세서

16 : 프레임 메모리 18 : 움직임 검출부

20 : 제어부 22 : 기록부

본 발명은 주변의 환경을 감시하여 감시된 영상을 기록하는 감시용 카메라 시스템에 관한 것으로, 특히 감시되는 피사체의 움직임이 검출될 때 이에 적응하여 감시된 주변의 영상을 영상 저장 매체에 기록하는 움직임 적응 기록 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 감시용 카메라 시스템은 주변의 피사체를 감시하는 장치로서 이미 광범위한 산업분야에서 널리 사용되고 있다. 이와 같은 감시용 카메라 시스템은 크게 카메라의 운동성과, 저장방법에 의한 분류로 나뉘어진다. 카메라의 운동성에 의한 분류는 피사체의 화상을 촬상하여 전기적인 영상신호로 변환하는 카메라를 고정하여 주변을 감시하는 방법과, 카메라를 상하, 좌우로 이동하면서 주변을 감시하는 방법으로 크게 구별된다. 그리고, 감시된 영상신호를 기록하는 저장방법에 의한 분류는 카메라를 통하여 획득된 영상을 그대로 기록하는 방법과, 획득된 영상신호를 압축 등의 기법을 이용하여 영상 데이터의 량을 감축하여 기록하는 방법으로 대별된다.

상기와 같이 분류되는 종래의 감시용 카메라 시스템의 가장 일반적인 구성은 고정 혹은 상하, 좌우로 이동되어 피사체의 화상을 전기적 영상신호로 변환하여 출력하는 비디오 카메라에 비디오 카세트 레코더 플레이어(VCR)를 연결하여 상기 촬영된 영상신호를 기록하는 방식이다. 그러나, 이와 같은 구성은 감시 상태의 주변 환경을 계속적으로 녹화함으로써 저장매체의 용량의 제한으로 장시간 동안 계속하여 감시상태를 녹화하기가 어려운 문제가 발생된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 피사체의 움직임을 포착하여 기록하는 방법이 개발되고 있다. 피사체의 움직임을 검출하여 기록하는 기술적인 구성은 국내 공개 특허 공보 93-19029호(1993년 9월 22일 공개, 1픽드 메모리를 이용한 감시방법 및 장치)(이하 "선출원"이라 함)에 개시되어 있다. 상기 선출원은 사용자의 선택에 응답하여 카메라로부터 출력되는 영상신호를 필드 메모리에 저장하고, 상기 메모리 된 영상신호와 카메라로부터 연속되어 출력되는 영상신호를 비교하여 상기 저장된 영상신호와 입력되는 영상신호가 일치하지 않는 경우 현재 입력되는 카메라의 출력을 녹화함과 동시에 비상 경보를 발생하도록 한 구성을 가지고 있다.

그러나 상기의 선출원의 특허는 초기 필드 메모리에 저장된 영상신호를 기준으로 연속되어 입력되는 영상신호의 변화를 검출함으로써 카메라를 고정하여 사용하여야하며, 이로 인하여 감시 영역이 협소한 문제가 있었다. 만약, 선출원 특허에 개시된 카메라를 이동시키는 경우에는 초기에 필드 메모리에 저장된 영상신호와 카메라로부터의 영상신호가 계속하여 틀려짐으로써 항상 영상신호가 기록되어지는 문제를 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 비교적 넓은 영역을 감시하는 감시 카메라 시스템에 있어서, 피사체의 움직임에 적응하여 감시된 화상을 기록하는 감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 일정한 방향으로 이동되어 피사체의 화상을 전기적 영상 신호로 변환하는 카메라로 부터 출력되는 영상신호를 분석하여 움직임을 검출하여 해당 영상만을 기록하는 감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 미리 예정된 카메라의 이동방향과 피사체의 움직임 벡터를 비교하여 두 값이 일치하지 않을 때 응답하여 해당 영상을 기록하는 감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 미리 예정된 궤적의 방향으로 이동되어 해당하는 영역의 피사체의 화상을 전기적 영상신호로 변환하여 출력하는 감시용 카메라와, 상기 카메라로부터 출력되는 영상신호를 화면의 표시 단위의 영상으로 저장하는 메모리를 적어 두개 이상 가지는 영상 저장 수단과, 상기 영상 저장 수단의 각 메모리에 저장된 표시 단위의 영상을 비교하여 피사체의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 검출부와, 상기 움직임 검출부로부터 출력되는 움직임 벡터와 상기 카메라의 이동방향을 비교하여 일치하지 않는 경우에 기록제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터의 기록제어신호에 응답하여 상기 카메라로부터 출력되는 영상신호를 소정기간 동안 기록하는 기록부로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 움직임 적응 기록 감시용 카메라 시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 움직임 검출 감시용 카메라 시스템의 블록도로서, 미리 결정된 이동 궤적에 따른 방향으로 이동되어 해당하는 영역의 피사체의 화상을 전기적 영상신호로 변환하여 출력함과 동시에 현재 이동되는 이동 방향신호를 출력하는 카메라(12)와, 상기 카메라(12)로부터 출력되는 영상신호를 디지털로 변환 출력하는 비디오 프로세서(14)와, 상기 비디오 프로세서(14)로부터 출력되는 영상 데이터를 프레임 단위로 내부의 제1, 제2메모리(16a)(16b)에 교대로 저장하는 프레임 메모리(16)와, 상기 프레임 메모리(16)의 제1, 제2메모리(16a)(16b)에 각각 저장된 영상 데이터를 비교하여 피사체의 움직임 벡터를 검출하는 움직임 검출부(18)와, 상기 움직임 검출부(18)로부터 출력되는 움직임 벡터와 상기 카메라(12)로부터 출력되는 이동 방향의 신호를 비교하여 일치하지 않는 경우에 기록제어신호를 출력하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)로부터의 기록제어신호에 응답하여 상기 카메라(12)와 상기 비디오 프로세서(14)로부터 출력되는 영상신호를 선택하여 소정 기간 동안 기록하는 기록부(22)로 구성된다.

도 2는 도 1에 따른 움직임 검출의 일 예를 설명하기 위한 도면으로써, 이는 도 1에 도시된 움직임 검출부(18)에서 도 2는 n_th번째 프레임과 n-1_th번째 프레임의 영상을 비교하여 피사체의 움직임에 대응한 이동 벡터의 검출의 예를 설명하기 위한 참조 도면이다.

상기 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 동작을 설명하기에 앞서, 도 1에 도시된 카메라(12)에는 미리 설정된 궤적의 방향으로 상기 카메라(12)를 좌우/상하로 이동시키기 위한 모터가 부착되어 있다고 가정한다. 여기서, 상기 미리 설정된 카메라(12)의 이동 궤적은 미리 목표하는 감시영역을 고려하여 설정된 것이며, 상기 카메라(12)는 이동시 현재 이동하는 방향을 나타내는 이동 방향 신호를 출력한다.

지금, 도 1의 감시 카메라 시스템이 동작하면, 카메라(12)는 미리 예정된 방향으로 이동하면서 목표하는 감시영역 내에 위치된 피사체의 화상을 전기적 영상신호(AVS)로 변환하여 비디오 프로세서(14)와 기록부(22)에 입력시킴과 동시에 이동하는 이동 방향 신호를 제어부(20)에 입력시킨다.

비디오 프로세서(14)는 상기 카메라(12)로부터 출력되는 아나로그 영상신호를 휘도신호(Y)와 색 신호(C)로 분리한다. 그리고, 상기 분리된 색 신호(C)를 R, G, B 색 신호로 디코딩하고, 상기 분리된 R, G, B 색 신호와 상기 휘도신호(Y)를 디지털 변환하여 이들을 모두 디지털 영상신호(DVS)로서 출력한다.

상기 비디오 프로세서(14)의 출력단자에 접속된 프레임 메모리(16)는 상기 디지털로 변환된 휘도신호(Y)를 내부의 제1, 제2메모리(16a)(16b)에 교대로 기록한다. 여기서, 상기 제1, 제2메모리(16a)(16b)는 프레임의 영상 데이터를 저장할 수 있는 크기를 가지는 반도체 메모리이며, 범용적으로 사용되는 디램(DRAM)을 이용한다. 예를 들어, 제1메모리(16a)에 이전에 입력된 프레임의 영상신호가 저장되어 있으면, 제2메모리(16b)에는 현재 입력되는 프레임의 영상신호가 저장되며, 이와 같은 저장은 교대로 반복된다. 즉, 새로운 프레임의 영상신호가 상기 비디오 프로세서(14)로부터 출력되면 핑-퐁(Ping-Pong)의 구조로 연결된 상기 제1, 제2메모리(16a,16b)는 연속되는 프레임 영상신호를 교대로 저장한다.

상기 프레임 메모리(16)에 접속된 움직임 검출부(18)는 상기 제1, 제2메모리(16a,16b)에 각각 저장된 두개의 프레임의 영상신호를 읽어 피사체의 움직임 벡터를 검출하여 제어부(20)로 출력한다. 두개의 프레임 영상신호로부터 피사체의 움직임 벡터를 검출하는 과정을 도 2를 참조하여 상세히 살펴보면 하기와 같다.

이전에 입력되어 상기 제1메모리(16a)에 저장된 프레임을 n-1_th번째 프레임이라 하고, 현재 입력되어 제2메모리(16b)에 저장된 프레임을 n_th번째 프레임이라 가정하면, 움직임 검출부(18)는 상기 제2메모리(16a)에 저장된 n_th번째 프레임 영상을 다수개의 서브블록(Sub-block)(30a)으로 나눈다. 프레임 단위의 영상을 다수개의 서브블록(30a)으로 나누는 기술은 이미 잘 알려진 방법을 이용하며, 서브블록(30a)은 "8화소×8화소"의 크기이면 족하다. 상기 제2메모리(16b)에 저장된 프레임의 영상을 다수개의 서브블록(30a)으로 나눈 움직임 검출부(18)는 제1메모리(16a)에 저장된 n-1_th번째 프레임에서 상하, 좌우의 탐색영역(Search area)(32)을 설정한다. 그리고, 상기 제2메모리(16b)의 서브블록(30a)중 하나 서브블록(30a)을 상기 제1메모리(16a)에 설정된 탐색 영역(32)내의 영상신호와 비교하여 가장 유사한 블록을 검색한다. 이때 상기 제1메모리(16a)내의 탐색영역(32) 중 도 2에 도시한 바와 같은 서브블록의 영상이 제2메모리(16b)의 서브블록(30a)과 가장 유사하다면, 두 블록의 위치 차이를 이동 벡터로 하여 제어부(20)로 전송한다. 즉, 상기 움직임 검출부(18)는 상기와 같은 비교과정에 의해 도 2에 도시된 바와 같은 n-1_th번째 프레임의 서브블록(30c)이 n_th번째 프레임의 서브블록(30a)의 위치로 이동된 이동 추정길이(Displacement estimate)(D)를 검출하여 두 서브블록의 수직, 수평 방향의 차이를 이동 벡터로서 제어부(20)에 입력시킨다. 이와 같은 움직임 검출부(18)의 동작은 이미 잘 알려진 블록 매칭 알고리즘(Block matching algorithm)을 이용하여 용이하게 구현할 수 있다.

한편, 상기 움직임 검출부(18)와 상기 카메라(12)로부터 각각 출력되는 이동벡터와 카메라 이동방향신호를 입력하는 제어부(20)는 상기 두 신호를 비교하여 상기 영상신호의 이동벡터와 상기 카메라(12)의 이동방향과 동일한가를 검색한다. 상기 검색결과 영상신호의 이동벡터와 상기 카메라(12)의 이동방향이 동일하다면 상기 제어부(20)는 감시 영역내의 변화가 없다고 판단하고, 기록제어신호를 출력하지 않는다. 만약, 상기 검색결과 영상신호의 이동벡터와 상기 카메라(12)의 이동방향이 동일하지 않다면 상기 제어부(20)는 감시 영역 내에 존재하는 피사체의 이동물체가 이동되었다고 판단하고, 기록부(22)로 기록제어신호를 출력한다. 예를 들면, 카메라(12)는 수평방향으로 이동하였는데 움직임 검출부(18)로부터 출력되는 이동벡터는 수직방향의 성부의 벡터로 검출되는 경우 상기 제어부(20)는 기록 제어신호를 기록부(22)로 출력한다.

상기 기록부(22)는 상기 제어부(20)로부터 출력되는 기록제어신호에 응답하여 상기 카메라(12)로 부터 출력되는 아나로그의 영상신호(AVS)를 내부의 기록매체에 녹화한다. 만약, 상기 기록부(22)의 기록이 디지털 기록인 경우에는 비디오 프로세서(14)로부터 출력되는 디지털 영상신호(DVS)를 내부의 기록매체에 녹화한다. 따라서, 상기와 같은 동작에 의해 이동되는 감시용 카메라(12)에 움직이는 물체가 포착되면 이 상황이 기록부(22)에 자동으로 기록됨을 알 수 있으며, 이와 같은 기록부(22)의 녹화동작은 제어부(20)로부터 출력되는 기록제어신호가 차단될 때까지 계속된다.

한편, 전술한 동작에 의해 상기 기록부(22)로 기록제어신호를 출력한 제어부(20)는 소정의 주기로 상기 움직임 검출부(18)의 출력과 상기 카메라(12)로부터 출력되는 이동 방향 신호의 이동방향을 비교하여 수십 프레임 정도의 영상이 동일한 경우 기록제어신호의 출력을 차단하여 녹화를 중지시킨다.

따라서 이동되는 감시용 카메라에 움직이는 물체가 포착 시에만 주변의 감시 상황의 영상을 기록되게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동되는 감시용 카메라에 움직이는 물체가 포착시에만 주변의 감시 상황의 영상을 기록함으로써 소용량의 기록매체로서 장시간의 감시 기록이 가능하여 감시용 시스템의 감시 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 움직임 적응 감시 기록 장치에 있어서, 미리 결정된 이동 궤적을 따라 연속적으로 이동하며, 해당하는 영역의 피사체의 화상을 전기적 영상신호로 변환하여 출력함과 동시에 현재 이동되는 이동 방향신호를 출력하는 카메라와, 상기 카메라로부터 출력되는 상기 전기적 영상신호를 소정의 시간마다 화면의 표시 단위의 영상으로 구분하여 순차적으로 저장하는 메모리를 적어도 둘 이상 가지는 영상 저장 장치와, 상기 영상 저장 장치의 메모리 중 최근 저장된 메모리의 표시 단위의 영상을 상기 표시 단위의 영상보다 작은 소정 단위의 서브 블록으로 구분하고, 상기 부분된 서브 블록의 영상 영역들을 상기 메모리들 중 이전의 영상 데이터와 가장 유사한 블록을 검사하여 이동 추정 거리를 검출하고 수직 및 수평 방향의 차이를 이동 벡터로 출력하는 움직임 검출부와, 상기 움직임 검출부로부터 출력되는 각 서브 블록에 대한 움직임 벡터와 상기 카메라의 이동방향신호를 비교하여 상기 두 벡터가 일치하지 않는 경우 기록제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터의 상기 기록제어신호가 출력되는 동안 상기 카메라로부터 출력되는 전기적 영상신호를 기록하는 기록부로 구성함을 특징으로 하는 감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 영상 저장 장치는, 상기 카메라로부터 출력되는 상기 전기적 영상신호를 디지털 신호로 변환출력하는 비디오 프로세서와, 상기 비디오 프로세서로부터 출력되는 상기 디지털 신호를 하나의 영상 표시 단위마다 교대로 저장하는 제1, 제2메모리로 구성함을 특징으로 하는 감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 장치.
3. 미리 결정된 이동 궤적에 따른 방향으로 이동되어 해당하는 영역의 피사체의 화상을 전기적 영상신호로 변환하여 출력함과 동시에 현재 이동되는 이동 방향신호를 출력하는 카메라를 구비한 움직임 적응 감시 기록 방법에 있어서, 상기 카메라로부터 출력되는 영상신호를 하나의 화면에 대응하도록 프레임 단위로 적어도 2개의 프레임 메모리에 기록하는 영상신호 기록과정과, 상기 2개의 프레임 메모리에 기록된 영상신호 중 최근에 저장된 영상신호의 상기 프레임 단위의 영상을 각 서브 프레임으로 구분하고, 상기 구분된 서브 프레임들마다 이전 프레임의 영역과 비교하여 가장 유사한 영역을 찾아 수직 및 수평 방향의 이동 거리를 비교하여 이를 이동벡터를 검출하는 이동벡터 검출과정과, 상기 이동벡터의 검출에 응답하여 상기 카메라의 이동방향과 상기 검출된 각 서브프레임의 이동방향을 비교하여 두 방향이 서로 상이한 경우에 응답하여 상기 카메라로부터 출력되는 감시 상황의 영상신호를 녹화하는 녹화제어과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 감시용 카메라를 이용한 움직임 적응 감시 기록 방법.