KR100365958B1 - A target trace controlling method for remote control camera with zooming function - Google Patents

A target trace controlling method for remote control camera with zooming function Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상회의 시스템이나 감시용 카메라 등과 같은 카메라를 원격으로 줌(zoom) 조작할 때, 주시하고자 하는 목표물이 화면을 벗어나지 않도록 자동 제어하는 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a target tracking control method for a remote camera having a zoom function for automatically controlling a target to be viewed so as not to go out of a screen when a camera such as a video conference system or a surveillance camera is remotely zoomed .

본 발명은 카메라를 운용하기 전에 줌인(zoom-in) 시험을 통하여 얻어지는 옵티컬 플로우(optical flow)들의 연장선들이 상호 만나는 점으로 카메라의 확장의 중심(focus of expansion)을 결정하고, 사용자가 커서를 이용하여 목표물을 지정하면 획득된 영상의 옵티컬 플로우의 크기와 방향을 분석하여 카메라 줌 정도에 적절하도록 파라미터를 적응적으로 가변함으로써 목표물이 확장의 중심에 위치하도록 팬/틸트 장치를 제어하며, 목표물이 확장의 중심에 충분히 근접했다고 판단되면 줌인을 실시한다. 이 때, 옵티컬 플로우에 의해 계산된 카메라의 움직임에 근거하여 목표물의 위치를 추정하고 영상 정합방법에 의해 정확한 목표물의 위치를 추적하여 확장의 중심과 목표물 간의 거리를 인식하여 목표물이 확장의 중심으로부터 일정 화소거리 이상 벗어나는 경우, 상기 팬/틸트 장치의 적응 제어를 목표물에 대해 충분한 확대 영상을 얻을 때까지 반복 실시함으로써 목표물을 추적 제어한다. 따라서, 본 발명은 줌 기능을 갖는 원격 카메라에서 초기 줌 상태에 무관하게 간편한 조작으로 목표물이 화면을 벗어나지 않도록 하면서 신속하게 줌인 가능하게 한다.The present invention determines the focus of expansion of a camera in that extensions of optical flows obtained through a zoom-in test are encountered before operating a camera, and when a user uses a cursor If the target is specified, the magnitude and direction of the optical flow of the obtained image are analyzed to adjust the parameter adaptively to suit the degree of camera zoom, thereby controlling the pan / tilt device so that the target is located at the center of the expansion, The zoom-in operation is performed. In this case, the position of the target is estimated based on the movement of the camera calculated by the optical flow, and the position of the target is accurately tracked by the image matching method to recognize the distance between the center of the expansion and the target, When the distance exceeds the pixel distance, the target is tracked and controlled by repeating the adaptive control of the pan / tilt device until a sufficient enlarged image is obtained for the target. Accordingly, the present invention enables quick zooming in a remote camera having a zoom function without any deviation of the target from the screen by a simple operation regardless of the initial zoom state.

Description

줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법 {A target trace controlling method for remote control camera with zooming function}[0001] The present invention relates to a remote control camera with a zoom function,

본 발명은 원격 카메라를 이용하여 목표물을 확대 주시하고자 할 때, 커서에 의한 목표물의 지정만으로도 목표물이 자동 추적되어 확대된 영상을 제시해 주는 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a target tracking of a remote camera having a zoom function for automatically tracking a target and displaying an enlarged image only by specifying a target with a cursor when the target is magnified and viewed using a remote camera.

종래의 관심위치 주시를 위한 카메라 제어 시스템에서는 사용자가 주시하고자하는 위치를 커서에 의해 지정하는 경우, 지정된 위치로부터 영상 중심점까지의 화소거리에 비례한 팬/틸트(pan/tilt) 장치의 회전 각도를 결정하여 카메라를 회전시키는 방법을 사용하였다. 여기에서 팬/틸트 장치는 좌우 회전인 패닝(panning)과 상하 회전인 틸팅(tilting)이 되는 장치로서, 카메라를 팬/틸트 장치 위에 놓으면 상, 하, 좌, 우 방향 원하는 위치를 볼 수 있게 된다.Conventionally, in a camera control system for observing a position of interest, when a position to be watched by a user is designated by a cursor, a rotation angle of a pan / tilt device proportional to a pixel distance from a designated position to a center of the image And the camera was rotated. The panning / tilting device is a device that pans and rotates up and down and tilts. When the camera is placed on the panning / tilting device, a desired position in the up, down, left, and right directions can be seen .

그러나, 카메라의 줌 정도가 달라지면 카메라 제어시스템의 특성이 달라지기 때문에 기존에 사용하던 제어계수들을 그대로 사용하는 경우, 카메라가 적절히 제어되지 않아 목표물이 화면을 자주 벗어나게 된다. 예를 들면 화면의 중심으로부터 수평으로 50 화소 떨어져 있는 목표물을 화면의 중심에 위치시키려 할 경우, 줌아웃(zoom-out) 상태에서는 팬 장치를 3°만큼 회전시켜서 중앙에 위치시킬 수 있었다면, 줌인이 되어 있는 상태에서는 3°를 회전시키면 50 화소보다 훨씬 많은 화소를 이동하게 되어 목표물이 화면 밖으로 사라지는 경우가 빈번하게 발생한다.However, if the zoom factor of the camera is changed, the characteristic of the camera control system changes. Therefore, when the control coefficients used in the past are used as they are, the target is often out of the screen because the camera is not properly controlled. For example, if you want to position a target that is 50 pixels horizontally away from the center of the screen at the center of the screen, if you could rotate the fan unit by 3 degrees and position it in the center in the zoom-out state, There is a case in which the target is moved out of the screen frequently due to the movement of much more pixels than the 50 pixels by rotating 3 degrees.

즉, 같은 크기의 제어 명령에 대해서도 줌인 정도에 따라 화면의 이동정도가 매우 크게 변하기 때문에 원하는 목표물이 사용자가 의도하는 정도 보다 훨씬 적게 이동하여 답답하게 느껴지거나, 훨씬 크게 움직여서 화면 밖으로 사라지는 일이 빈번하게 발생한다.In other words, even for a control command of the same size, the degree of movement of the screen changes greatly according to the degree of zooming, so that the desired target moves much less than the user intends and feels frustrated, Occurs.

따라서 기존의 방법에서는 목표물을 줌인하려 할 경우, 완전히 줌아웃한 다음 목표물을 화면의 중앙에 위치시키고, 그 후에 줌인하는 2 단계를 거쳐야 하므로 그 이용이 매우 불편하였다.Therefore, in the conventional method, if the target is to be zoomed in, it is very inconvenient to use the zoom-out method, and then the target is located at the center of the screen and then zoomed in.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 카메라의 줌 상태와 무관하게 팬/틸트 장치를 적응적으로 제어함으로써 사용자가 커서를 이용하여 지정한 목표물이나 영상 위치를 확장의 중심에 자동으로 위치시키고 줌인을 통하여 목표물을 근접확인 할 수 있도록 하는 목표물 추적 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is conceived to solve the problems of the conventional art as described above, and it is an object of the present invention to adaptively control a pan / tilt device irrespective of a zoom state of a camera, And to provide a target tracking control method that can automatically locate a target at a center and confirm a target by zooming in.

도 1은 본 발명에 따른 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법의 개념도1 is a conceptual diagram of a target tracking control method of a remote camera having a zoom function according to the present invention.

도 2는 카메라 줌인(zoom-in) 시 옵티컬 플로우의 일 예시도Figure 2 is an example of an optical flow when zooming in on a camera.

도 3은 도 2의 옵티컬 플로우(optical flow)를 연장하여 확장의 중심을 찾은 예시도Figure 3 is an example of extending the optical flow of Figure 2 to locate the center of expansion;

도 4a 내지 도 4c는 영상 중심을 기준으로 한 카메라 줌인 실험예로서 줌인에 따라 목표물의 위치가 화면의 중심에서 벗어남을 보이는 도면FIGS. 4A to 4C are experimental examples of zooming in on the basis of the center of the image, in which the position of the target deviates from the center of the screen according to the zoom in

도 5a 내지 도 5c는 확장의 중심(Focus Of Expansion, FOE)을 기준으로 실시한 줌인 실험예로서 줌인이 되어도 목표물이 화면에서 이동하지 않음을 보이는 도면Figs. 5A to 5C are examples of zoom-in experiments performed on the basis of the focus of expansion (FOE). Figs. 5A to 5C show that the target does not move on the screen even when the zoom-

도 6은 고정계수 제어에 의한 에러 변화를 나타낸 도면6 is a diagram showing an error change by the fixed coefficient control;

도 7a 및 도 7b는 가변계수 제어시 각각 줌아웃, 1/2 줌인에 따른 에러와 계수값의 변화를 나타낸 도면Figs. 7A and 7B are diagrams showing changes in errors and coefficient values according to zoom-out and half-zoom in, respectively,

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 간편한 조작을 위한 목표물 추적 제어 방법에 있어서, 카메라를 운용하기 전에 줌인 시험을 통하여 얻어지는 옵티컬 플로우(optical flow)들의 연장선들이상호 만나는 점으로 카메라의 확장의 중심을 결정하고, 사용자가 커서를 이용하여 목표물을 지정하면 팬/틸트 장치를 제어하는 동안 얻어진 옵티컬 플로우들의 크기와 방향을 분석하여 줌상태에 적절하도록 파라미터를 적응적으로 가변시키면서 목표물을 확장의 중심에 위치시키며, 목표물이 확장의 중심에 충분히 근접했다고 판단되면 줌인을 실시하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a target tracking control method for a simple operation of a remote camera having a zoom function, comprising the steps of: extracting optical flows obtained through a zoom- When the user designates a target using a cursor, the center of the camera expansion is determined as a mutual meeting point. By analyzing the magnitude and direction of the optical flows obtained while controlling the pan / tilt device, the parameter is adaptively adjusted The target is located at the center of the expansion, and when it is determined that the target is sufficiently close to the center of the expansion, zoom-in is performed.

또한 줌인을 실시함에 있어 카메라의 움직임에 근거하여 목표물의 위치를 추정하고 영상 정합방법에 의해 정확한 목표물의 위치를 추적하여 확장의 중심과 목표물 간의 거리를 인식하여 목표물이 확장의 중심에서 벗어나는지의 여부를 계속 감시하고, 중심점으로부터 일정 화소거리 이상 벗어나는 경우, 팬/틸트 장치의 적응 제어를 이용하여 목표물에 대해 충분한 확대 영상을 얻을 때까지 반복 실시하는 것을 특징으로 한다.In addition, in performing zoom in, the position of the target is estimated based on the movement of the camera, and the position of the target is accurately tracked by the image matching method to recognize the distance between the center of the expansion and the target to determine whether the target deviates from the center of the expansion And repeats the process until the sufficient enlarged image is obtained with respect to the target using the adaptive control of the pan / tilt device when the distance from the center point is more than a certain distance from the center point.

또한 본 발명의 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법은 컴퓨터에서 실행시킬 수 있도록 프로그램의 형태로 기록매체에 기록하는 것을 특징으로 한다.The target tracking control method of a remote camera having a zoom function of the present invention is characterized in that the target tracking control method is recorded on a recording medium in the form of a program so that the tracking can be executed by a computer.

이하, 본 발명에 따른 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a target tracking control method for a remote camera having a zoom function according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 줌 기능이 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법의 개념도로서, 좌측에는 흐름도를, 우측에는 그에 따른 카메라 영상에 나타나는 효과를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a target tracking control method for a remote camera having a zoom function according to the present invention, which shows a flow chart on the left side and an effect of the camera image on the right side.

먼저, 화상회의 시스템, 감시용 카메라 등에서 카메라를 운용하기 전에 줌인 시험을 통하여 확장의 중심을 계산한다(S101). 확장의 중심은 카메라마다 다르므로 어떤 카메라에 대해 한번만 확장의 중심을 계산해 놓으면 카메라를 바꾸지 않는 한 계속 그 점을 확장의 중심으로 사용할 수 있다.First, before the camera is operated in the video conference system, the surveillance camera, etc., the center of expansion is calculated through a zoom-in test (S101). Since the center of the expansion differs from camera to camera, once you have calculated the center of the expansion for a certain camera, you can continue to use that point as the center of the expansion unless you change the camera.

여기서, 확장의 중심은 줌인 시험시에 나타나는 옵티컬 플로우들을 연장 추적하여 상호 만나는 점으로 결정한다. 옵티컬 플로우는 카메라의 움직임 또는 물체의 움직임(여기서는 물체는 고정되어 있으므로 카메라의 움직임만 해당)에 의해 영상 평면에 나타난 속도 벡터의 분포로 정의할 수 있으며, 연속되는 영상에서 이전 영상과 다음 영상 사이에 어떤 점이 어디로 이동하였는지를 (도 1의 영상 (a)에서 영상위의 검은 줄로 표시된 것) 나타낸다. 카메라를 줌인할 때마다 구해진 옵티컬 플로우는 각각 다르게 나타나지만 이를 이용해 계산한 확장의 중심은 비슷한 위치가 된다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 여러번 카메라를 줌인하고 각각 확장의 중심을 구하여 이들의 평균값을 카메라의 확장의 중심으로 한다.Here, the center of the extension is an extended trace of the optical flows appearing at the time of the zoom-in test, and it is decided that the points meet with each other. The optical flow can be defined as the distribution of the velocity vector in the image plane by the movement of the camera or the motion of the object (here, only the motion of the camera is fixed because the object is fixed). In the continuous image, (Indicated by a black line on the image in the image (a) of Fig. 1). Each time the camera is zoomed in, the resulting optical flows will appear differently, but the center of the expansion calculated using this will be similar. Therefore, in the embodiment of the present invention, the camera is zoomed in many times and the center of the expansion is obtained, and the average value of these is used as the center of expansion of the camera.

도 1을 예를 들어 설명하면, 도 1의 오른쪽에 보인 영상 (a)에서의 옵티컬 플로우들이 도 2와 같을 때, 이 옵티컬 플로우들을 도 3과 같이 연장 추적하여 확장의 중심을 구한다. 이렇게 구한 실험용 카메라(320 * 240)의 확장의 중심은 (162, 128)로서 영상의 중심 (160, 120)에 비하여 좌측 아래 방향에 위치함을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, when the optical flows in the image (a) shown on the right side of FIG. 1 are as shown in FIG. 2, the optical flows are extended as shown in FIG. It can be seen that the center of expansion of the laboratory camera 320 * 240 thus obtained is located in the lower left direction with respect to the centers 160 and 120 of the image as 162 and 128.

이렇게, 확장의 중심이 구해진 상태에서 사용자가 커서를 이용하여 영상 (b)에서와 같이 주시하고자 하는 목표물을 지정하면(S102), 영상 (c)와 같이 목표물을 확장의 중심에 이동시킨다(S103). 이때 팬/틸트 장치를 제어하는 동안 얻어진 옵티컬 플로우들의 크기와 방향을 분석하여 카메라 줌 상태에 적절하도록 파라미터를 적응적으로 가변시키면서 목표물을 확장의 중심에 위치시키는 적응적 파라미터 가변 제어 기술이 이용된다.If the user specifies a target to be viewed as in the image b using the cursor in the state where the center of the expansion is obtained (S102), the target is moved to the center of the expansion as the image c (S103) . An adaptive parametric variable control technique is used to analyze the magnitude and direction of the optical flows obtained during the control of the pan / tilt device, and to position the target at the center of the expansion while adapting the parameters appropriately to the camera zoom state.

이를 설명하면, 적응적 파라미터 가변제어 기술은 팬/틸트 장치를 제어하는 동안 얻어진 옵티컬 플로우를 분석하여 제어의 적절성을 판단하고 이에 합당한 파라미터를 적응적으로 선택하는 기술로서, PD(Proportional-plus- Derivative) 제어 기술을 기반으로 하여 목표물의 위치가 확장의 중심에 위치할 때까지 반복 제어한다.The adaptive parameter variable control technique is a technique for determining the appropriateness of the control by analyzing the optical flow obtained during the control of the pan / tilt device and adaptively selecting the appropriate parameter. The PD (Proportional-plus-Derivative ) Based on the control technique, it is repeatedly controlled until the position of the target is located at the center of the expansion.

자세하게는, 도 1의 영상 (b)에서 십자모양의 클릭된 위치를 중심에 놓기 위해서는 팬/틸트 장치를 이용하여 카메라를 적당히 좌측으로 패닝시키고 위쪽으로 틸팅 시켜야 한다. 이 때 옵티컬 플로우를 분석하여 목표물이 어디로 이동하였는지를 구한다. 목표물이 확장의 중심점으로 이동되었으면 제어가 적절한 것이고, 조금 덜 왔으면 더 이동하고, 더 많이 왔으면 수학식 2에 의해 파라미터 값을 보정한 후 다시 확장의 중심점을 향해 제어해야 한다.In detail, in order to center the cross-shaped clicked position in the image (b) of FIG. 1, the camera should be appropriately panned to the left and tilted upward by using a pan / tilt device. At this time, the optical flow is analyzed to determine where the target has moved. If the target has been moved to the center point of the expansion, then the control is appropriate; if it is less, it moves further; if it is more, it should correct the parameter value according to Equation 2 and then to the center point of the expansion.

따라서, 정확한 제어를 하기 위해서는 적절한 계수를 결정해야 하는데 옵티컬 플로우를 이용하여 계산한 제어입력과 제어효과와의 관계를 분석하여 결정한다. 이 때 조절 대상 계수는 비례계수와 미분계수이며,에 대한 조절 방법은 다음과 같다.Therefore, it is necessary to determine the appropriate coefficient for precise control. The relationship between the control input calculated using the optical flow and the control effect is analyzed and determined. In this case, And differential coefficient Lt; The control method for

우선, 충분히 작은 크기의 일정한 제어신호를 인가하고 그 결과로 움직인 화소거리를 측정하여 수학식 1에 의해 초기 비례계수()를 결정한다.First, a constant control signal of a sufficiently small size is applied, and as a result, the moved pixel distance is measured, and the initial proportional coefficient ( ).

또한, 초기에 결정된 계수값은 줌인의 정도에 따라 제어 중 발진(oscillation) 현상이 발생하여 부적절한 값이 될 수 있으므로 제어 도중 영상의 중심점을 기준으로 에러의 부호가 바뀌게 되면 수학식 2에 의해 비례계수를 갱신한다.In addition, since an initially determined coefficient value may become an inappropriate value due to oscillation during control depending on the degree of zooming, if the sign of the error is changed based on the center point of the image during the control, .

여기서,는 목표물과 확장의 중심 사이에 보정하려 했던 오차이고,는 제어신호 인가에 의해 실제 보정된 후의 오차이다.here, Is the error that you tried to correct between the center of the target and the expansion, Is an error after actually being corrected by application of a control signal.

는 실험에 의해의 적절한 비례값으로 결정되며 인가할 제어신호는 수학식 3과 같이 계산된다. By experiment And the control signal to be applied is calculated as shown in Equation 3. " (3) "

이어서, 목표물이 확장의 중심에 충분히 근접했다고 판단되면 줌인(또는 줌아웃)을 실시한 다음(S104), 목표물이 확장의 중심으로부터 일정 기준 이상으로 크게 벗어 났는가를 판단한다(S105). 즉, 줌인(또는 줌아웃)을 실시함에 있어 카메라의 움직임에 근거하여 목표물의 위치를 추정하고 영상 정합방법에 의해 확장의 중심과 목표물 간의 거리를 인식하여 목표물이 확장의 중심에서 벗어나는지의 여부는 계속 감시한다.Then, if it is determined that the target is sufficiently close to the center of the expansion, a zoom-in (or zoom-out) is performed (S104) and it is determined whether the target deviates from the center of expansion by more than a certain standard (S105). That is, in performing the zoom-in (or zoom-out), the position of the target is estimated based on the movement of the camera, and the distance between the center of the expansion and the target is recognized by the image matching method to determine whether the target deviates from the center of the expansion Monitor.

여기서, 이용되는 목표물 위치 인식에 대한 기술을 설명한다. 목표물 위치인식 기술은 영상으로부터 정확한 카메라 움직임 정보를 획득하여 목표물을 놓치지 않고 추적하기 위한 기술로서, 본 발명의 실시예에서는 정확한 정합을 위해 인접한 프레임에서 지속적으로 검출되는 안정된 특징점들을 추출한다. 이는 영상 전체 각 값들에 대해 옵티컬 플로우를 구할 경우 많은 시간이 소요되므로 영상을 대표할 수 있는 특징점들을 추출하는 것이며, 연속되는 영상의 인접한 프레임에서 특징점들이 지속적으로 검출되어야 특징점의 이동 위치를 정확하게 구할 수 있기 때문에 안정된 특징점들을 추출한다.Here, a technique for recognizing the target position to be used will be described. The target position recognition technology is a technique for acquiring accurate camera motion information from an image and tracking the target without missing. In the embodiment of the present invention, stable feature points continuously detected in an adjacent frame are extracted for accurate matching. Since it takes a long time to obtain the optical flow for each value of the image, it extracts feature points that can represent the image. If the feature points are continuously detected in the adjacent frames of successive images, the movement position of the feature points can be accurately obtained Therefore, stable feature points are extracted.

안정된 특징점을 추출한 후, 비교영역 내 거리에 따라 가중치를 가진 상관정합방법(weighted correlation)을 사용하여 정합쌍들을 구하며, 정합된 위치와 카메라 이동에 의해 계산된 위치를 비교하여 잘못된 정합쌍을 제거함으로써 정확한 옵티컬 플로우를 구할 수 있도록 한다. 이러한 방법으로 구해진 영상의 전역에 분포한 옵티컬 플로우를 이용하여 카메라 움직임을 계산하며, 계산된 카메라 움직임을 이용하여 목표물의 이동 위치를 추정하고, 추정된 위치를 기준으로 일정영역 안의 각 화소에 대해 가중치를 가진 상관정합방법을 사용하여 목표물의 위치를 정확하게추적한다.After extracting the stable feature points, matching pairs are weighted using weighted correlation according to the distance in the comparison area, and the positions calculated by the matching position and the camera movement are compared to eliminate the false matching pair Make sure you get the correct optical flow. The camera movement is calculated using the optical flow distributed over the entire region of the image obtained in this manner, the movement position of the target is estimated using the calculated camera movement, and the weighted value is calculated for each pixel in the predetermined region based on the estimated position To accurately track the location of the target.

단계 S105에서의 판단결과, 목표물이 확장의 중심으로부터 일정 화소거리 이상 벗어나는 경우 목표물을 확장의 중심으로 이동시키기 위해 단계 S103으로 이행하고, 그렇지 않으면 목표물에 대해 충분한 줌 상태, 즉 충분한 확대 영상을 얻었는지를 판단한다(S106). 즉, 사용자가 원하는 줌 회수를 미리 입력하면 그만큼 줌이 될 때까지 줌인을 수행하게 되는데, 그 회수 만큼 줌인을 수행하였는지를 판단한다.As a result of the determination in step S105, if the target deviates from the center of the expansion by more than a certain pixel distance, the process proceeds to step S103 to move the target to the center of the expansion. Otherwise, a sufficient zoom state, that is, (S106). That is, if the user inputs a desired number of times of zooming in advance, the user performs zooming until the zooming is performed, and it is determined whether or not zooming in has been performed the number of times.

단계 S106에서의 판단 결과, 충분한 줌 상태가 아니면 충분한 줌 상태가 될 때까지 앞서 설명한 단계 S104 내지 S106를 반복 수행하고, 영상 (d)와 같이 충분한 줌 상태로 판단되면 종료한다.As a result of the determination in step S106, if the zoom state is not sufficient, the above-described steps S104 to S106 are repeated until a sufficient zoom state is obtained.

확장의 중심과 영상 중심을 각각 중심점으로 설정하여 줌인 하였을 때의 영상 중심 위치의 변화를 비교 설명한다.The center of the expansion and the center of the image are set as the center points, respectively.

도 4a 내지 도 4c는 영상 중심을 기준으로 실시한 카메라 줌인 실험예이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 확장의 중심을 기준으로 실시한 줌인 실험예로서, 영상 중심위치의 변화를 보인 것이다.FIGS. 4A to 4C are experimental examples of camera zooming performed on the basis of the center of an image. FIGS. 5A to 5C are examples of zooming in experiments based on the center of expansion according to an embodiment of the present invention. will be.

도면에서 보듯이, 영상 중심을 기준으로 한 경우에는 초기의 중심위치(목표물의 3 LED 중 최 상측의 power 표시 부분)가 우측 위 방향으로 이동해 간다(도 4a 내지 도 4c 참조). 반면, 확장의 중심을 기준으로 한 경우는 초기의 중심위치가 이동하지 않고 줌인 후에도 계속 중심에 위치함을 알 수 있다(도 5a 내지 도 5c 참조)As shown in the drawing, when the center of the image is referred to, the initial center position (the power display portion on the uppermost one of the three LEDs of the target) is moved in the upper right direction (see Figs. 4A to 4C). On the other hand, in the case where the center of expansion is used as a reference, it can be seen that the initial center position does not move but remains in the center even after zooming (refer to FIGS. 5A to 5C)

줌인할 때, 고정 계수와 가변 계수 사용에 따른 목표물 추적 제어 효과를 비교 설명한다.In zooming in, we compare and compare the effect of target tracking control by using fixed coefficient and variable coefficient.

도 6은 고정계수 제어에 의한 에러 변화를 나타낸 것이고, 도 7a 및 도 7b는 가변계수 제어시 각각 줌아웃, 1/2 줌인에 따른 에러와 계수값의 변화를 나타낸 것이다.FIG. 6 shows an error change by the fixed coefficient control, and FIGS. 7A and 7B show changes of errors and coefficient values according to zoom-out and half-zoom in, respectively, in the variable coefficient control.

줌아웃 상태에서 결정한 고정 계수를 목표물을 주시하기 위해 에러가 일정 크기 이하일 때 카메라를 줌인한 상태에서도 계속 사용한 경우인 도 6에서는 목표물을 화면 중앙에 위치시키기 위한 제어 도중 카메라를 줌인 함에 따라 보정하려는 값보다 큰 값이 입력되어 에러가 반복되다가 그래프가 끝나는 시점에서는 아예 목표물이 화면을 벗어나게 됨을 알 수 있다. 반면, 초기 줌 정도를 고려하고 카메라 줌인 시 가변하는 계수를 사용한 본 발명의 실시예의 경우, 도 7a(초기 줌아웃 상태)와 도 7b(초기 1/2 줌인 상태)의 상측도에서 처럼 카메라 줌인 정도에 관계없이 에러가 줄어들고 있음을 알 수 있다. 또한 도 7a 및 도 7b의 하측도는 제어 중에 적응적으로 가변하는 제어계수()의 변화인데 에러의 부호가 바뀌게 되면 적절한 계수값으로 수정하여 제어함을 보여준다.In order to keep track of the target, the fixed coefficient determined in the zoom out state is set to a value smaller than a value to be corrected by zooming in the camera during the control for positioning the target in the center of the screen, When the large value is input and the error is repeated, the target will be out of the screen at the end of the graph. On the other hand, in the case of the embodiment of the present invention in which the initial zoom magnitude is considered and the coefficient that varies when the camera zooms in is used, the zoom magnification of the camera is increased as shown in the upper diagram of FIG. 7A (initial zoom- Regardless, you can see that the errors are getting smaller. 7A and 7B also show control coefficients adaptively changing during control ), And when the sign of the error is changed, it is corrected to an appropriate coefficient value and controlled.

이상에서 설명한 본 발명의 특징을 다음과 같다.The features of the present invention described above are as follows.

1. 목표물을 근접 관찰하기 위해 줌인 하는 경우, 확장의 중심에 목표물을 위치시킨 후 줌인을 수행하게 되므로 줌인되는 동안 목표물이 화면 상에서 거의 이동하지 않는다. 따라서 목표물 이동을 위한 제어가 반복적으로 필요하지 않으므로신속하게 목표물의 근접 확대 영상을 얻을 수 있다.1. When zooming in to observe a target object, the target is positioned at the center of the expansion, and then the zoom-in is performed. Therefore, the target does not move on the screen during zooming. Therefore, since the control for moving the target is not repeatedly required, it is possible to quickly obtain the near enlarged image of the target.

2. 줌인이 어느 정도 되어 있는 경우, 임의의 영상위치를 줌인하려고 할 때, 기존의 방법에서처럼 줌아웃 하였다가 줌인을 수행해야 하는 불편함이 없이, 본 발명에서는 관심위치를 확장의 중심에 바로 이동시킨 후 줌인이 가능하다.2. When there is a certain amount of zoom in, there is no inconvenience to zoom in and out of an arbitrary image position, as in the conventional method, and in the present invention, After zooming in is possible.

3. 제어 효과 측정을 위해 옵티컬 플로우를 이용한다.3. Use optical flow to measure the control effect.

4. 화면상의 커서에 의한 관심위치 지정만으로도 확대된 근접 영상을 얻을 수 있다.4. You can obtain enlarged close-up images by specifying the position of interest by the cursor on the screen.

이러한 본 발명의 특징을 기존의 방법과 대비하여 표로 나타내었다.These features of the present invention are tabulated in comparison with the existing methods.

항 목 별By item 기존의 방법Conventional method 본 발명의 방법The method of the present invention 줌을 위한 목표물 이동 기준점Target movement reference point for zoom 영상 화면의 중심: 영상 중심에 있는 물체는 줌인 중에 가장자리로 이동단점: 반복 제어 필요Center of the image screen: Objects in the center of the image move to the edge during zooming. 확장의 중심: 줌 중심에 있는 물체는 줌인 중에 이동하지 않음Center of expansion: Objects in the center of the zoom do not move during zooming 지정된 위치의 근접 확인 방법How to verify proximity of a given location 줌아웃 하여 목표물을 화면의 중심에 이동시킨 후 줌인Zoom out to move the target to the center of the screen, 확장의 중심에 목표물을 이동시킨 후 바로 줌인After moving the target to the center of the expansion, 제어 방법Control method 오픈 루프 방법단점: 에러가 있어도 보정하지 않음Open loop method Disadvantages: Do not compensate for errors 옵티컬 플로우를 제어정보로 사용하는 클로즈드 루프방법, 에러가 없어짐Closed-loop method using optical flow as control information, eliminating errors 사용자의 지시 방법User's instructions 커서에 의한 지시Indication by cursor 커서에 의한 지시Indication by cursor

상술한 바와 같은 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로 기록되고, 컴퓨터에 의해 처리될 수 있다.The present invention as described above is recorded on a computer-readable recording medium and can be processed by a computer.

상술한 바와 같이 본 발명의 줌 기능이 있는 원격 카메라의 목표물 자동 추적 제어 방법은 화상회의 시스템이나 감시용 카메라 등의 카메라를 원격지에서 조작하여 주시하고자 하는 목표물을 줌인하여 정밀하게 관찰하고자 할 때, 목표물을 커서에 의해 지정해 주는 명령만으로 시스템이 팬/틸트 장치를 적응적으로 제어하여 목표물을 추적함으로써 목표물을 자동으로 영상 화면의 확장의 중심에 위치시키고, 또 줌인을 통하여 확대된 영상을 보여준다.As described above, the automatic target tracking control method for a remote camera having a zoom function of the present invention is a method for controlling a camera such as a video conference system or a surveillance camera remotely by zooming in on a target to be viewed, The system automatically controls the panning / tilting device by tracking the target to position the target at the center of the expansion of the image screen and displays the enlarged image through the zooming in.

따라서, 본 발명은 줌 기능을 갖는 원격 카메라에서 초기 줌 상태와 무관하게 줌인 수행전에 줌아웃을 하지 않고도 간편한 조작을 통해 목표물이 화면을 벗어나지 않도록 하면서 신속하게 줌인 가능하게 하는 효과가 있다.Accordingly, the present invention has an effect that a remote camera having a zoom function can zoom in quickly without moving the target through a simple operation without zooming out before zooming in, irrespective of an initial zoom state.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.

Claims (6)

화상회의 시스템이나 감시용 카메라 등과 같은 카메라에서 원격으로 줌 조작하기 위한 목표물 추적 제어 방법에 있어서,A target tracking control method for zooming remotely from a camera such as a video conference system or a surveillance camera, 카메라를 운용하기 전에 줌인(zoom-in) 시험을 통해서 나타나는 옵티컬 플로우를 연장 추적하여 상호 만나는 점을 카메라의 확장의 중심으로 결정하는 제1 단계;A first step of extending the optical flow through the zoom-in test before the camera is operated, and determining the point of mutual encounter as the center of the camera expansion; 사용자의 커서 조작에 의해 지정된 목표물이 상기 확장의 중심으로 이동되도록 팬/틸트 장치를 제어하는 제2 단계;A second step of controlling the pan / tilt device such that a target designated by a user's cursor operation is moved to the center of the expansion; 상기 목표물이 상기 확장의 중심에 위치하면 줌인을 수행하되, 줌 인(zoom in)시 영상 정합방법에 의해 확장의 중심과 목표물간의 거리를 인식하여 목표물이 확장의 중심에서 일정거리 이상 벗어나는지를 감시하는 제3 단계; 및When the target is located at the center of the expansion, zoom-in is performed. When zooming in, the distance between the center of the expansion and the target is recognized by the image matching method to monitor whether the target deviates by more than a predetermined distance from the center of the expansion A third step; And 상기 제3 단계에서, 상기 목표물이 상기 확장의 중심에서 일정기준이상 벗어나면 상기 제2 단계를 수행하고, 벗어나지 않으면 상기 목표물에 대한 충분한 확대 영상이 얻어지는 시점에서 줌인을 멈추는 제4 단계를 포함하며,And a fourth step of performing the second step if the target is out of a predetermined reference at a center of the expansion in the third step and stopping the zooming at a time when a sufficient enlarged image for the target is obtained, 상기 제2 단계에서 팬/틸트 장치의 제어는 상기 팬/틸트 장치를 제어하는 동안에 얻어진 옵티컬 플로우들의 크기와 방향에 대해 분석하고, 분석한 결과로 현재 팬/틸트 장치의 이동을 제어하는 파라미터를 가변시켜 가변된 파라미터로 팬/틸트 장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법.In the second step, the control of the pan / tilt apparatus is performed by analyzing the size and direction of the optical flows obtained while controlling the pan / tilt apparatus, and as a result of the analysis, a parameter for controlling the movement of the current pan / And controlling the operation of the pan / tilt device with a variable parameter. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제2 단계에서 수행되는 팬/틸트 장치에 대한 적응적 제어는, 목표물 지정에 따라 인가되는 제어신호와, 이 제어신호에 의해 목표물이 확장의 중심으로 이동한 화소거리로서 초기 비례계수(KP)를 결정하는 단계와,The adaptive control for the pan / tilt device performed in the second step includes a control signal applied according to the target designation and an initial proportional coefficient KP as a pixel distance moved by the target to the center of expansion by the control signal, ; Determining 상기 제어신호에 따른 이동중에, 영상의 중심점을 기준으로 에러의 부호가 바뀌게 되면 목표물과 확장의 중심 사이에 보정하려 했던 오차(errori-1)와, 제어신호 인가에 의해 실제 보정된 후의 오차(errori)를 하기의 수학식1에 대입하여 비례계수(KP)를 갱신하는 단계와,If the sign of the error changes on the basis of the center point of the image during the movement according to the control signal, an error (errori-1) to be corrected between the target and the center of the expansion and an error ) Into the following equation (1) to update the proportional coefficient KP, 상기 비례계수(KP)의 적절한 비례값으로 결정된 미분계수(KD)를 하기의 수학식2에 대입하여 팬/틸트 장치의 이동이 제어될 새로운 제어신호를 결정하는 동작으로 목표물을 상기 확장의 중심에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 기능을 갖는 원격 카메라의 목표물 추적 제어 방법.And a new control signal for controlling the movement of the pan / tilt apparatus is determined by substituting the differential coefficient (KD) determined as an appropriate proportional value of the proportional coefficient KP into the following equation (2) Wherein the target tracking control method comprises the steps of: (수학식 1)(1) (수학식 2)(2) 삭제delete 화상회의 시스템이나 감시용 카메라 등과 같은 카메라에서 원격으로 줌 조작하기 위한 목표물 추적 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서,A computer-readable recording medium recording a target tracking control program for zooming remotely from a camera such as a video conference system or a surveillance camera, 카메라를 운용하기 전에 줌인(zoom-in) 시험을 통해서 나타나는 옵티컬 플로우를 연장 추적하여 상호 만나는 점을 카메라의 확장의 중심으로 결정하는 제1 단계;A first step of extending the optical flow through the zoom-in test before the camera is operated, and determining the point of mutual encounter as the center of the camera expansion; 사용자의 커서 조작에 의해 지정된 목표물이 상기 확장의 중심으로 이동되도록 팬/틸트 장치를 제어하는데, 여기서 팬/틸트 장치의 제어는 상기 팬/틸트 장치를 제어하는 동안에 얻어진 옵티컬 플로우들의 크기와 방향에 대해 분석하고, 분석한 결과로 현재 팬/틸트 장치의 이동을 제어하는 파라미터를 가변시켜 가변된 파라미터로 팬/틸트 장치의 동작을 제어하는 것인 제2 단계;Controlling a pan / tilt device such that a target designated by a cursor operation of a user is moved to the center of the extension, wherein the control of the pan / tilt device is based on the magnitude and direction of the optical flows obtained during the control of the pan / A second step of varying a parameter for controlling the movement of the current pan / tilt device as a result of analyzing and controlling the operation of the pan / tilt device with a variable parameter; 상기 목표물이 상기 확장의 중심에 위치하면 줌인을 수행하되, 줌 인(zoom in)시 영상 정합방법에 의해 확장의 중심과 목표물간의 거리를 인식하여 목표물이 확장의 중심에서 일정거리 이상 벗어나는지를 감시하는 제3 단계; 및When the target is located at the center of the expansion, zoom-in is performed. When zooming in, the distance between the center of the expansion and the target is recognized by the image matching method to monitor whether the target deviates by more than a predetermined distance from the center of the expansion A third step; And 상기 제3 단계에서, 상기 목표물이 상기 확장의 중심에서 일정기준이상 벗어나면 상기 제2 단계를 수행하고, 벗어나지 않으면 상기 목표물에 대한 충분한 확대 영상이 얻어지는 시점에서 줌인을 멈추는 제4 단계를 포함하여 원격 카메라로 목표물 추적이 가능하게 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.And a fourth step of performing the second step if the target is out of a predetermined reference at the center of the expansion in the third step and stopping the zooming at a time when a sufficient enlarged image of the target is obtained if the target does not deviate, A computer-readable recording medium on which a program for enabling tracking of a target with a camera is recorded.
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