KR100322419B1 - 물체 자동추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 씨씨디 카메라를 통해 촬영한 영상을 모니터에 출력하고, 씨씨디 카메라의 상/하/좌/우 움직임을 조정하는 수직모터와 수평모터를 포함한 카메라에 있어서, 상기 모니터로 공급되는 복합영상신호에서 수직동기신호를 검출하는 수직동기검출부와, 상기 모니터로 공급되는 복합영상신호에서 수평동기신호를 검출하는 수평동기검출부와, 상기 복합영상신호에서 현재 출력되는 영상신호를 검출하는 제 1 영상검출부와, 상기 복합영상신호를 일정시간 지연시키는 지연부와, 상기 지연부에서 지연된 복합영상신호로부터 이전상태의 영상신호를 검출하는 제 2 영상검출부와, 상기 제 1 및 제 2 영상검출부로부터 입력되는 현재 상태의 영상신호와 이전상태의 영상신호를 각각 비교하여 피사체의 움직임 위치를 검출하고, 검출된 움직임 위치에 대응하는 X, Y 좌표를 수직 및 수평동기신호로부터 검출하는 움직임위치검출부, 및 상기 움직임위치검출부로부터 검출된 피사체의 현재 움직임 위치와 이전 움직임 위치를 상호 비교하여 X, Y 좌표의 변화량을 연산하고, 그 연산결과에 따라 수평모터와 수직모터를 각각 구동시켜 씨씨디 카메라가 파사체를 추적하도록 하는 제어부를 구비함으로써, 움직이는 피사체를 자동으로 추적하여 감시할 수 있는 피사체 자동 추적장치를 제공한다.

Description

피사체 자동 추적장치{Auto-tracking device}

본 발명은 카메라에 관한 것으로서, 특히 카메라에서 촬영된 화면 중에 임의로 설정한 범위 내에 어떠한 움직이는 피사체를 감지하여 움직임 좌표를 검출하고, 피사체가 움직인 거리에 대응하여 카메라의 감시 각도를 조정함으로써, 움직이는 피사체를 자동으로 추적할 수 있는 피사체 자동 추적장치에 관한 것이다.

일반적으로, CCD(Charge Coupled Device)는 피사체의 영상(Image)을 전기적 신호로 변환시켜주는 소자이며, CCD 카메라는 이 기능을 TV 카메라의 촬상용소자로 응용한 것으로, 보통 감시용이나 방송국에서 화상을 전기적 신호로 변환하는 데 활용되어 무선으로 가정의 수신기인 텔레비전에 전달된다.

이러한 과정에서 CCD 카메라에서 출력된 영상을 디스플레이 시키기 위해서는 각각의 신호가 만들어지는 바, 이때의 신호는 수평과 수직동기신호와 그에 동기되는 영상신호로 이루어진다.

즉, CCD 카메라가 해당 영역을 촬영하고, 이 CCD 카메라에서 촬영된 영상이 별도 구성된 영상기록장치에 기록되거나 아니면 별도의 위치에 설치된 모니터로 전송되어 화상이 출력되었다.

따라서, CCD 촬상장치에서 출력된 영상신호의 변화와 관계없이 단순 출력되고, 또 특정한 부분에서 영상움직임을 검출하는 것이 불가능하므로 CCD 카메라 화면의 전체에서 영상의 움직임을 전시간 감시하고, 또 카메라를 가동시켜야 하기 때문에 시간낭비가 많고, 또한 녹화를 하기 위해서는 많은 녹화 용량이 필요한 문제점이 있었다.

상기한 문제점들을 개선하기 위하여, CCD 카메라의 화면을 임의의 n개로 분할한 상태에서 원하는 부분에 해당되는 수평과 수직동기 시간을 이용·계수하여 그 시간동안 영상의 움직임을 분석하여 움직임이 있거나 변화가 있을 때, 이를 별도의 전기적 신호로 검출하여 CCD 카메라 전체화면 중 특정한 부분에서의 영상변화를 검출할 수 있는 영상변화 검출 방법을 본출원인에 의한 특허출원 제98-17306호에서 제안한 바 있다.

그러나, 상기와 같은 영상변화 검출방법은, 종래의 고정된 CCD 카메라에서 촬영된 영상을 그대로 모니터에 출력하는 기능을 갖고 있기 때문에, 만약 침입자가 건물내에 침입하여 CCD 카메라에 촬영되었다 하더라도 침입자가 움직여서 CCD 카메라의 촬영 영역으로부터 벗어나게 되면, CCD 카메라의 고정으로 인하여 침입자의 추적이 불가능하므로 침입자를 더 이상 감시할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 CCD 카메라에서 촬영된 화면 중에 움직이는 피사체의 움직임 좌표를 검출하고 피사체가 움직인 거리에 대응하여 카메라의 감시각도를 자동 조정함으로써, 움직이는 피사체를 자동으로 추적하여 감시할 수 있는 피사체 자동 추적장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 피사체 자동 추적장치를 나타낸 회로 블록도이고,

도 2는 피사체의 이동좌표를 검출하기 위한 화면 분할도이고,

도 3은 피사체의 이동방향 검출방법을 설명하기 위해 나타낸 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: CCD 카메라 2: 수직모터

3: 수평모터 4: 영상처리부

5: 모니터 6: 수직동기검출부

7: 수평동기검출부 8: 제 1 영상검출부

9: 지연부 10: 제 2 영상검출부

11: 움직임위치검출부 12: 제어부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 씨씨디 카메라를 통해 촬영한 영상을 모니터에 출력하고, 씨씨디 카메라의 상/하/좌/우 움직임을 조정하는 수직모터와 수평모터를 포함한 카메라에 있어서: 상기 모니터로 공급되는 복합영상신호에서 수직동기신호를 검출하는 수직동기검출부; 상기 모니터로 공급되는 복합영상신호에서 수평동기신호를 검출하는 수평동기검출부; 상기 복합영상신호에서 현재 출력되는 영상신호를 검출하는 제 1 영상검출부; 상기 복합영상신호를 일정시간 지연시키는 지연부; 상기 지연부에서 지연된 복합영상신호로부터 이전상태의 영상신호를 검출하는 제 2 영상검출부; 상기 제 1 및 제 2 영상검출부로부터 입력되는 현재 상태의 영상신호와 이전상태의 영상신호를 각각 비교하여 피사체의 움직임 위치를 검출하고, 검출된 움직임 위치에 대응하는 X, Y 좌표를 수직 및 수평동기신호로부터 검출하는 움직임위치검출부; 및 상기 움직임위치검출부로부터 검출된 피사체의 현재 움직임 위치와 이전 움직임 위치를 상호 비교하여 X, Y 좌표의 변화량을 연산하고, 그 연산결과에 따라 수평모터와 수직모터를 각각 구동시켜 씨씨디 카메라가 피사체를 추적하도록 하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 피사체 자동 추적장치를 나타낸 회로 블록도로서, 도면부호 1은 CCD 카메라를 나타내는 데, 이 CCD 카메라(1)는 특정 피사체를 촬영하고, 촬영된 영상을 영상신호로 변환시켜 출력하는 것으로, CCD 카메라(1)에서 출력된 영상신호는 영상처리부(4)에서 신호처리된 후, 모니터(5)로 공급되어 화면상에 출력된다.

상기 CCD 카메라(1)는 상, 하, 좌, 우 방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록 설치되며, 이 CCD 카메라(1)에는 수직모터(2)와 수평모터(3)가 설치되어 이 수직모터(2)와 수평모터(3)의 동작에 의해 CCD 카메라(1)가 자유롭게 움직이게 된다.

도면부호 6과 7은 수직동기검출부와 수평동기검출부를 각각 나타내는 데, 상기 수직동기검출부(6)는 영상처리부(4)에서 모니터(5)로 공급되는 복합영상신호로부터 수직동기신호를 검출하여 움직임위치검출부(11)로 공급하고, 상기 수평동기검출부(7)는 영상처리부(4)에서 모니터(5)로 공급되는 복합영상신호로부터 수평동기신호를 검출하여 움직임위치검출부(11)로 공급한다.

본 발명에서는 CCD 카메라(1)에서 촬영된 영상으로부터 피사체의 움직임을 검출하기 위한 수단으로서, 제 1 및 제 2 영상검출부(8, 10), 지연부(9) 그리고 움직임위치검출부(11)가 구성된다.

상기 제 1 영상검출부(8)는 모니터(5)로 공급되는 복합영상신호로부터 영상신호를 검출하여 움직임위치검출부(11)로 공급하고, 상기 제 2 영상검출부(10)는 이전상태의 영상신호를 검출하여 움직임위치검출부(11)로 공급한다.

상기 제 2 영상검출부(10)에서의 이전상태 영상신호 검출은 모니터(5)로 공급되는 복합영상신호를 일정시간 지연시켜 출력하는 지연부(9)의 출력 신호에서 영상신호를 검출함으로써, 현재상태가 아닌 이전상태의 영상신호를 검출하는 것이다.

움직임위치검출부(11)는 상기 제 1 및 제 2 영상검출부(8, 10)로부터 입력되는 현재 및 이전상태의 영상신호를 서로 비교하여 두 영상신호에서 차이가 발생되는 위치 즉, 피사체의 움직임 위치를 검출하고, 상기 검출된 피사체의 움직임 위치에 대응하는 X, Y좌표를 상기 수직 및 수평동기검출부(6, 7)로부터 공급되는 수직동기와 수평동기로부터 검출한다.

즉, 상기 움직임위치검출부(11)는 모니터(5)에 출력되는 화면을 도 2와 같이 다수의 표시 영역(N1∼N9)으로 구획 설정하여 기억하고, 각각의 표시 영역(N1∼N9)에 대한 수직 및 수평좌표(X, Y)는 미리 설정된 값을 기억하며, 상기 제 1 및 제 2 영상검출부(8, 10)로부터 입력되는 현재 및 이전상태의 영상신호를 서로 비교하여 두 영상신호에서 차이가 발생되는 피사체의 움직임 위치를 검출한다.

그리고, 검출된 피사체의 움직임 위치에 대응하는 X, Y좌표를 수직동기신호와 수평동기신호로부터 검출하는 데, 이와 같은 X, Y좌표의 검출은 피사체의 움직임 위치가 검출된 시점이 수직동기신호가 검출된 시점으로부터 몇 개의 수평동기신호가 검출되는지를 카운팅하여 피사체의 움직임 위치가 검출된 시점의 Y좌표를 검출하며, 피사체 움직임 위치의 X좌표는 피사체의 움직임 위치가 검출된 시점이 수평동기가 검출된 후부터 어느 정도의 시간이 경과하였는가를 카운팅하여 수평좌표인 X좌표를 검출하는 것이다.

예를 들어 도 2에서 좌측에서 우측으로 이동시키는 역할은 수평동기신호를 이용하며 위에서 아래로 이동시키는 역할은 수직동기신호를 이용하면 되므로, 결국 시간의 계수는 수평과 수직동기신호를 이용하면 되는 것이다.

참고로, NTSC 방식에 따라 영상을 주사하는 CRT(Cathode-Ray Tube)의 경우 수평주기는 63.5㎲ 이고, 수직주기는 16.66㎳ 이므로, 수직동기의 시작점부터 수평동기를 계수하여 화면의 각 부분(N1, N2, ..., N9)과 동기되는 타이밍을 도 3의 수직 및 수평동기신호로 만들 수 있다.

도 2에서 N4 위치의 영상변화를 감지할 경우를 예를 들어 설명하면, 도 3(a) 및 도 3(b)에서 수직동기의 시작점부터 수평동기를 계수하여 수직동기 전체의 1/3지점부터 2/3지점(V2 구간)까지 동기되는 타이밍과 그때의 수평동기 시작점부터 수평동기 전체의 1/3지점(H1 구간)까지 동기되는 타이밍 동안에 발생한 영상신호 데이터를 그 전에 기억소자에 기억된 전영상(前映像)신호 데이터와 비교하여 영상의 움직임을 찾을 수 있으며 이의 반복에 의해 앞전의 영상신호 데이터와 계속적인 비교를 하여 영상의 변화 즉 움직임을 검출할 수 있는 것이다.따라서, 상기와 같은 검출 동작에 의해 피사체의 움직임 위치의 X, Y좌표가 검출되면, 움직임위치검출부(11)는 그 검출된 좌표를 제어부(12)로 공급하는 것이다.

상기 제어부(12)는 움직임위치검출부(11)로부터 공급되는 피사체 움직임 위치 좌표로서 피사체의 움직임량 즉, 피사체의 X, Y좌표 변화량을 검출하고, 상기 검출된 좌표 변화량에 따라 수직모터(2)와 수평모터(3)를 적절히 구동시켜 CCD 카메라(1)가 움직이는 피사체를 추적하도록 동작하는 것이다.즉, 상기 제어부(12)는 움직임위치검출부(11)로부터 검출되어 입력되는 현재의 피사체 움직임 위치를 기억하였다가, 다음 주기에 새로운 피사체 움직임 위치가 입력될 때 앞서 기억된 피사체 움직임 위치와 비교하여 피사체의 X, Y좌표 변화량을 연산하고, 그 연산결과 얻어진 피사체의 X, Y좌표 변화량에 따라 수직모터(2)와 수평모터(3)를 구동시킴으로써, CCD 카메라(1)가 움직이는 피사체를 계속해서 추적하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 특정 지역에 설치된 CCD 카메라(1)에서 촬영된 영상신호는 영상처리부(4)에서 신호 처리된 후, 모니터(5)상에 화상으로 출력된다.

이때, 수직동기검출부(6)와 수평동기검출부(7)는 영상처리부(4)에서 모니터(5)로 공급되는 복합영상신호 중에서 도 3(a)와 같은 수직동기신호와 도 3(b)와 같은 수평동기신호를 검출하여 움직임위치검출부(11)로 공급하고, 제 1 영상검출부(8)는 상기 복합영상신호로부터 도 3(c)와 같은 현재 상태의 영상신호를 검출하여 움직임위치검출부(11)로 공급하며, 제 2 영상검출부(10)는 상기 복합영상신호를 일정시간 지연시키는 지연부(9)를 통과한 복합영상신호로부터 이전상태의 영상신호(도 3(d) 참조)를 검출하여 움직임위치검출부(11)로 공급한다.

상기 움직임위치검출부(11)는 제 1 및 제 2 영상검출부(8, 10)로부터 공급되는 현재 상태와 이전상태의 영상신호를 서로 비교하여 피사체의 움직임 위치(A)를 검출하고, 움직임 위치(A)가 검출된 시점이 수직동기신호가 검출된 후부터 몇 개의 수평동기신호가 검출되었는지를 카운팅하여 움직임 위치(A)의 수직좌표인 Y좌표를 검출하며, 움직임 위치(A)가 검출된 시점이 수평동기신호가 검출된 후부터 어느 정도의 시간이 경과하였는지를 카운팅하여 움직임 위치(A)의 수평좌표인 X좌표를 검출한다.

상기 움직임위치검출부(11)는 피사체의 움직임 위치(A)에 대응하는 X, Y좌표가 검출되면, 검출된 X, Y좌표로부터 움직임 피사체가 화면상의 어느 표시영역(N1∼N9)에 존재하는지를 판단한 후 검출된 X, Y좌표를 제어부(12)로 출력한다.

피사체의 움직임 위치(A)가 어느 표시영역(N1∼N9)에 존재하는지를 판단하는 동작은 상기 검출된 X좌표와 Y좌표가 도 3(a), (b)에 도시된 수직, 수평동기신호의 어느 구간(V1∼V3, H1∼H3)에 포함되는지를 판단하고, 그 판단결과에 따라 피사체의 움직임 위치가 어느 표시영역(N1∼N9)에 포함되는지를 판단하는 것으로서, 예를들어 검출된 X좌표가 V2구간에 포함되고 Y좌표가 H2구간에 포함된다면, 피사체의 움직임 위치(A)는 화면의 N5 표시영역에 표시되고 있는 것이다.

상기 제어부(12)는 움직임위치검출부(11)로부터 입력되는 현재의 피사체 움직임 위치에 대한 X, Y좌표를 기억하였다가, 다음 주기에 피사체 움직임 위치에 대한 또다른 X, Y좌표가 입력될 때 기억되어 있는 이전의 X, Y좌표와 현재의 X, Y좌표를 비교하여 피사체 움직임 위치의 좌표 변화량을 연산한다.

그리고, 연산결과 얻어진 좌표 변화량에 따라 수직모터(2)와 수평모터(3)를 구동시킴으로, CCD 카메라(1)가 움직이는 피사체를 자동으로 추적하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 CCD 카메라에서 촬영된 화면 중에 움직이는 피사체의 움직임 좌표를 검출하고, 피사체가 움직인 거리와 방향에 대응하여 모터를 구동시킴으로써, 움직이는 피사체를 자동으로 추적할 수 있어 감시자가 일일이 카메라의 움직임을 조작하지 않더라도 감시장치로서의 역할을 훌륭하게 수행할 뿐만 아니라 범죄자 침입시 정확하게 촬영하여 우수한 방범장치로서의 기능을 수행할 수 있다.

Claims (1)

1. 씨씨디 카메라를 통해 촬영한 영상을 모니터에 출력하고, 씨씨디 카메라의 상/하/좌/우 움직임을 조정하는 수직모터와 수평모터를 포함한 카메라에 있어서:

   상기 모니터로 공급되는 복합영상신호에서 수직동기신호를 검출하는 수직동기검출부;

   상기 모니터로 공급되는 복합영상신호에서 수평동기신호를 검출하는 수평동기검출부;

   상기 복합영상신호에서 현재 출력되는 영상신호를 검출하는 제 1 영상검출부;

   상기 복합영상신호를 일정시간 지연시키는 지연부;

   상기 지연부에서 지연된 복합영상신호로부터 이전상태의 영상신호를 검출하는 제 2 영상검출부;

   상기 제 1 및 제 2 영상검출부로부터 입력되는 현재 상태의 영상신호와 이전 상태의 영상신호를 각각 비교하여 피사체의 움직임 위치를 검출하고, 검출된 움직임 위치에 대응하는 X, Y 좌표를 수직 및 수평동기신호로부터 검출하는 움직임위치검출부; 및

   상기 움직임위치검출부로부터 검출된 피사체의 현재 움직임 위치와 이전 움직임 위치를 상호 비교하여 X, Y 좌표의 변화량을 연산하고, 그 연산결과에 따라 수평모터와 수직모터를 각각 구동시켜 씨씨디 카메라가 피사체를 추적하도록 하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 피사체 자동 추적장치.