KR100574697B1 - Camera calibration method - Google Patents

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KR100574697B1
KR100574697B1 KR1020060002065A KR20060002065A KR100574697B1 KR 100574697 B1 KR100574697 B1 KR 100574697B1 KR 1020060002065 A KR1020060002065 A KR 1020060002065A KR 20060002065 A KR20060002065 A KR 20060002065A KR 100574697 B1 KR100574697 B1 KR 100574697B1
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소영성
최혜승
송재현
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(주)나인정보시스템
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Abstract

본 발명은 고정형 카메라 영상 내부의 모든 위치로 회전형 카메라 영상을 자동 확대 정렬시키기 위한 카메라 보정방법에 있어서, 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 모든 점에 대응하는 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 생성하는 제1단계, 회전형 카메라에 적합하도록 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블 값을 보정하는 제2단계, 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상에 대하여 회전형 카메라로 확대하고자 하는 위치를 지정하는 제3단계 및 보정된 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 이용하여 상기 회전형 카메라를 지정된 상기 위치에 자동 정렬하여 확대시키는 제4단계를 포함하여 이루어지는데 그 기술적인 특징이 있다. The present invention provides a camera correction method for automatically expanding and aligning a rotating camera image to all positions within a fixed camera image, wherein the pan (P), tilt (T) corresponding to all points of the image input through the fixed camera, The first step of generating zoom (Z) and focus (F) lookup table values; correcting the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table values to suit the rotating camera. A second step of designating a position to be enlarged by the rotating camera with respect to the image input through the fixed camera, and the corrected pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus ( F) a fourth step of automatically aligning and expanding the rotatable camera to the designated position by using a look-up table value, which is a technical feature.

따라서, 본 발명은 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 내부의 모든 지점에 대하여 임의의 지점으로 회전형 카메라를 확대·정렬시키기 위한 일련의 과정을 자동화함으로써 조작 시간이 대폭 축소되며, 이로 인하여 종래에 비하여 매우 효율적이며, 또한, 상기 고정형 카메라를 통하여 취득한 영상 내부의 모든 점에 대하여 실제 떨어진 거리를 구하여 그에 대한 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 값들을 구함으로써, 임의의 위치로 회전형 카메라를 확대 정렬시키는데 있어서 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention significantly reduces the operation time by automating a series of processes for enlarging and aligning the rotatable camera to an arbitrary point with respect to all points within the image input through the fixed camera. Efficient and also, by calculating the actual distance for every point in the image acquired through the fixed camera to obtain the values of pan (P), tilt (T), zoom (Z) and focus (F) for There is an effect that can improve the accuracy in aligning the rotary camera to the position of.

회전형 카메라, 카메라 보정, 자동 확대 정렬 Rotating camera, camera calibration, auto zoom alignment

Description

고정형 카메라 영상 내부의 모든 위치로 회전형 카메라 영상을 자동 확대 정렬시키기 위한 카메라 보정방법{Camera Calibration Method}Camera calibration method for automatically expanding and aligning a rotating camera image to all positions inside a fixed camera image {Camera Calibration Method}

도 1a는 고정형 카메라를 통해 입력된 영상을 나타낸 사진이다.1A is a photograph showing an image input through a fixed camera.

도 1b는 회전형 카메라를 통하여 입력된 영상을 나타낸 사진이다.1B is a photograph showing an image input through a rotating camera.

도 2a는 본 발명의 실시예에 있어서 고정형 카메라를 통해 입력된 영상 내부에 임의의 지점을 선택한 것을 나타낸 사진이다.FIG. 2A is a photograph showing that an arbitrary point is selected inside an image input through a fixed camera according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2b은 본 발명의 실시예에 있어서 회전형 카메라가 자동으로 확대 정렬된 상태를 나타낸 사진이다.2B is a photograph showing a state in which the rotatable camera is automatically enlarged and aligned in an embodiment of the present invention.

도 3는 본 발명의 실시예에 있어서 고정형 카메라를 통해 입력된 영상을 자동으로 확대 정렬을 위한 카메라 보정방법의 전체적인 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an overall operation of a camera calibration method for automatically expanding and aligning an image input through a fixed camera according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고정형 카메라의 해상도 및 화각을 나타내는 도이다.4 is a diagram showing the resolution and angle of view of the fixed camera according to an embodiment of the present invention.

도 5은 본 발명의 실시예에 따른 고정형 카메라와 Y축 거리 사이의 관계를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a relationship between the fixed camera and the Y-axis distance according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정형 카메라와 X축 거리 사이의 관계를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a relationship between the fixed camera and the X-axis distance according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고정형 카메라를 통해 입력된 영상의 임의의 지점과 회전형 카메라의 팬 및 틸트 사이의 관계를 타나내는 도이다. FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between an arbitrary point of an image input through a stationary camera and a pan and tilt of a rotatable camera according to an embodiment of the present invention.

도 8는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블을 생성하기 위한 카메라 보정부의 흐름도이다.8 is a flowchart of a camera correction unit for generating a lookup table according to an embodiment of the present invention.

도 9은 본 발명의 실시예에 따른 보정자료를 이용한 두 카메라의 자동 정렬부 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating an automatic alignment unit of two cameras using correction data according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 실시예에 있어서 카메라 보정 동작을 수행하기 위한 카메라 보정장치의 제어 구성 블록이다.10 is a control block of a camera calibration apparatus for performing a camera calibration operation according to an exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

40, 71: 고정형 카메라 50, 72: 회전형 카메라40, 71: fixed camera 50, 72: rotating camera

73: 회전형 카메라 구동부 74: 룩업 테이블(Lookup Table)73: rotating camera driver 74: lookup table (Lookup Table)

75: 카메라 보정부 76 소프트웨어 콘트롤러75: camera correction unit 76 software controller

본 발명은 카메라를 이용한 감시 또는 단속 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정형 카메라와 회전형 카메라를 사용할 경우, 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 내부의 소정의 지점을 확대하기 위하여 상기 회전형 카메라를 상기 소 정의 지점으로 이동시켜 자동적으로 확대 정렬시키는 카메라 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surveillance or control system using a camera, and more particularly, in the case of using a fixed camera and a rotating camera, in order to enlarge a predetermined point inside an image input through the fixed camera, The present invention relates to a camera calibration method that moves to a predetermined point and automatically enlarges and aligns.

일반적으로 카메라를 이용한 감시·단속 시스템은 일정 영역의 감지를 위한 고정형 카메라와 상기 감지된 영역 중 소정 지점을 확대하기 위한 회전형(PTZF) 카메라로 구성되어 있으며, 상기 고정형 카메라에서 확대 촬영이 필요할 경우, 상기 회전형 카메라를 제어하여 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 중 원하는 영역만을 확대하여 촬영하는 순서로 동작하게 된다.In general, a surveillance and control system using a camera is composed of a fixed camera for detecting a certain area and a rotational (PTZF) camera for enlarging a predetermined point of the detected area. In order to control the rotating camera, only the desired area of the image input through the fixed camera is enlarged and photographed.

상기와 같은 시스템의 성능은 영상을 정확하게 감지하는 것이 가장 중요하지만 확대가 필요한 영역에 대해서는 정확한 위치로 카메라가 이동하여 지정된 영역을 정확하게 확대 정렬하는 것 또한 중요하다. The performance of such a system is most important to accurately detect an image, but it is also important to precisely align the designated area by moving the camera to the correct position for the area to be enlarged.

따라서, 상기 회전형 카메라를 고정형 카메라의 특정 좌표로 정확하게 제어하기 위해서는 고정형 카메라와 회전형 카메라의 보정(calibration)이 필요하다.Therefore, in order to accurately control the rotating camera to specific coordinates of the fixed camera, calibration of the fixed camera and the rotating camera is required.

종래에는 고정형 카메라를 통하여 취득한 영상 내의 임의의 지정된 위치로 회전형 카메라를 확대 정렬시키기 위하여 하드웨어 콘트롤러 또는 소프트웨어 콘트롤러를 사용하였다. 이때, 상기 회전형 카메라의 파라미터(parameter)는 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom), 포커스(Focus)로 구성되며, 상기 종래의 하드웨어 및 소프트웨어 콘트롤러는 모두 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F)를 수동 조작하여 회전형 카메라의 중앙을 고정형 카메라를 통하여 취득한 영상의 지정된 위치로 옮기는 과정을 수행하여 확대 정렬하였다. Conventionally, a hardware controller or a software controller has been used to enlarge and align the rotatable camera to any designated position in the image acquired through the fixed camera. In this case, a parameter of the rotatable camera is composed of Pan, Tilt, Zoom, and Focus, and the conventional hardware and software controllers are all Pan, Tilt. By manually manipulating (T), zoom (Z), and focus (F), a process of moving the center of the rotatable camera to a designated position of an image acquired through the fixed camera was performed to enlarge and align.

그러나, 상기의 방법은 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F)의 정렬 시 속도와 시간의 조절이 힘들어 정렬을 시키는 과정에 있어서 많은 시간이 소요되며, 정확도 또한 현저하게 감소되는 단점이 있다.However, in the above method, it is difficult to control the speed and time when aligning the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F). There is a disadvantage that is reduced.

따라서, 이러한 단점을 극복하고자 상기의 조작과정을 자동화하여 회전형 카메라의 프리셋 기능을 이용하여 근사적 위치로 이동시키는 방법을 채택한 기술이 제시되었으나, 상기 기술은 회전형 카메라가 제공하는 프리셋의 개수가 200 내지 300개에 불과하여 지정하고자하는 점의 개수가 이보다 현저히 클 경우 보정에 많은 어려움이 있어 비효율적인 문제점이 있다. Therefore, in order to overcome these disadvantages, a technique of adopting a method of automating the above operation process and moving to an approximate position using a preset function of a rotating camera has been proposed. If the number of points to be specified is only greater than 200 to 300 than this, there is a lot of difficulties in the correction, there is an inefficient problem.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 내부의 모든 지점에 대하여 임의의 지점이 선택되면, 그 지점으로 회전형 카메라가 자동 확대 정렬 되도록 두 대의 카메라를 보정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, in order to solve the above problem, when a random point is selected for every point in the image input through the fixed camera, the two cameras are calibrated so that the rotary camera is automatically enlarged and aligned to the point. The purpose is to provide a method.

본 발명은 고정형 카메라를 통하여 취득한 영상 내부의 임의의 위치로 회전형 카메라를 정렬시키기 위한 하드웨어 콘트롤러 또는 소프트웨어 콘트롤러를 사용 시, 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom), 포커스(Focus)를 조작하여 회전형 카메라의 중앙을 고정 카메라를 통하여 입력된 영상 내부의 지정된 위치로 옮기게 되는 일련의 과정을 자동화하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, when using a hardware controller or a software controller for aligning a rotating camera to an arbitrary position within an image acquired through a fixed camera, a pan, tilt, zoom, and focus are used. Its purpose is to automate a series of processes to move the center of the rotatable camera to a designated position inside the image input through the fixed camera by manipulating.

본 발명의 또 다른 목적은 고정형 카메라를 통하여 취득한 영상 내부의 모든 점에 대하여 임의의 위치로 회전형 카메라를 확대 정렬시키기 위한 시간을 단축시 킬 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for shortening the time for expanding and aligning a rotary camera to an arbitrary position with respect to all points in an image acquired through a fixed camera.

본 발명의 또 다른 목적은 고정형 카메라를 통하여 취득한 영상 내부의 모든 점에 대하여 임의의 위치로 회전형 카메라를 확대 정렬시키는데 있어서 정확도를 향상킬 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is still another object of the present invention to provide a method for improving accuracy in expanding and aligning a rotary camera to an arbitrary position with respect to all points in an image acquired through a fixed camera.

도 1a는 고정 카메라를 통해 입력된 영상을 나타낸 사진이며, 도 1b는 회전형 카메라를 통해 입력된 영상을 나타낸 사진이다. 1A is a photograph showing an image input through a fixed camera, and FIG. 1B is a photograph showing an image input through a rotating camera.

본 발명은 도1a 내지 도 2b를 참조하여 설명하면, 도 1a에 도시된 바와 같이 고정형 카메라를 통해 취득한 영상내의 모든 점에 대하여, 도 2a에 표기한 바와 같이 임의의 지점(10)을 지정하면, 상기 임의의 지점(10)으로 회전형 카메라가 자동 확대 정렬되어 도 2b과 같이 확대 정렬된 결과(20)를 나타내게 된다. 1A to 2B, when an arbitrary point 10 is designated as shown in FIG. 2A for all points in an image acquired through a fixed camera as shown in FIG. 1A, The rotatable camera is automatically magnified and aligned to the arbitrary point 10 to show the result 20 of being magnified and aligned as shown in FIG. 2B.

본 발명에 따른 고정형 카메라 영상 내부의 모든 위치로 회전형 카메라 영상을 자동 확대 정렬시키기 위한 카메라 보정방법은 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 모든 점에 대응하는 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 생성하는 제1단계, 회전형 카메라에 적합하도록 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블 값을 보정하는 제2단계, 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상에 대하여 회전형 카메라로 확대하고자 하는 위치를 지정하는 제3단계 및 보정된 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블 값을 이용하여 상기 회전형 카메라를 지정된 상기 위치에 자동 정렬하여 확대시키는 제4단계를 포함한다.The camera correction method for automatically expanding and aligning a rotating camera image to all positions within the fixed camera image according to the present invention includes pan (P), tilt (T), and zoom corresponding to all points of the image input through the fixed camera. (Z), a first step of generating a focus (F) lookup table value; correcting the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table values to be suitable for a rotating camera. In a second step, a third step of designating a position to be enlarged with the rotatable camera with respect to the image input through the fixed camera and the corrected pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F). And a fourth step of automatically aligning and expanding the rotatable camera to the designated position using a lookup table value.

바람직하게 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블 값을 생성하는 제1단계는, 상기 고정형 카메라를 사용하여 팬(P), 틸트(T) 값을 구하는 단계 및 상기 회전형 카메라를 사용하여 줌(Z), 포커스(F)값을 구하는 단계를 포함한다.Preferably, the first step of generating the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table values may be performed by using the fixed camera to adjust pan (P) and tilt (T) values. Obtaining a zoom (Z) and focus (F) value using the rotating camera.

바람직하게 상기 팬(P), 틸트(T)값을 구하는 단계는, 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 X축 거리 및 Y축 거리를 계산하는 단계, 사용자의 설정에 따라 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 내부의 대표 보정점을 지정하는 단계, 상기 대표 보정점에 대하여 팬(P)값 및 틸트(T)값을 계산하는 단계 및 상기 입력된 영상의 모든 점에 대하여 팬(P)값 및 틸트(T)값을 보정하는 단계를 포함한다.Preferably the step of obtaining the pan (P), the tilt (T) value, calculating the X-axis distance and Y-axis distance of the image input through the fixed camera, the input through the fixed camera according to the user's settings Designating a representative correction point within the captured image, calculating a pan (P) value and a tilt (T) value with respect to the representative correction point, and a pan (P) value and a tilt for all points of the input image. Correcting the value (T).

바람직하게 상기 줌(Z), 포커스(F)값을 구하는 단계는, 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 X축 거리 및 Y축 거리를 계산하는 단계, 상기 X축 거리와 Y축 거리를 이용하여 상기 회전형 카메라로부터 바닥까지의 실제 대각선 길이를 계산하는 단계, 상기 대각선 길이에 대한 줌(Z), 포커스(F)값을 저장하는 단계 및 상기 입력된 영상의 모든 점에 대하여 줌(Z), 포커스(F)값을 보간하는 단계를 포함한다.Preferably, the step of obtaining the zoom (Z) and focus (F) values may include calculating an X-axis distance and a Y-axis distance of an image input through the fixed camera, using the X-axis distance and the Y-axis distance. Calculating the actual diagonal length from the rotatable camera to the floor, storing the zoom (Z) and focus (F) values for the diagonal length, and zooming (Z) for all points of the input image, Interpolating the focus F value.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람 직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, it is possible to replace them at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에서 이루고자 하는 기능인 자동 확대 정렬을 위한 카메라 보정 방법의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 모든 점에 대응하는 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블(Lookup Table, LUT)값을 생성하는 제1단계(S10), 회전형 카메라에 적합하도록 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 보정하는 제2단계(S20), 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상에 대하여 회전형 카메라로 확대하고자 하는 위치를 지정하는 제3단계(S30) 및 보정된 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 이용하여 상기 회전형 카메라를 지정된 상기 위치에 자동 정렬하여 확대시키는 제4단계(S40)로 이루어진다.3 is a view showing the flow of a camera correction method for automatic magnification alignment which is a function to be achieved in the present invention. As shown in FIG. 3, pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table (LUT) values corresponding to all points of the image input through the fixed camera are generated. The first step (S10), the second step (S20), the fixed camera to correct the pan (P), tilt (T), zoom (Z), focus (F) look-up table values suitable for the rotating camera A third step (S30) of designating a position to be enlarged with the rotatable camera with respect to the image input through the step S30 and the corrected pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table values Using a fourth step (S40) for automatically aligning and expanding the rotatable camera to the designated position.

본 발명의 고정형 카메라로 취득한 영상의 모든 점들의 실제 거리를 구하는 방법은 도 4 내지 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of obtaining the actual distance of all points of an image acquired by the fixed camera of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

본 발명은 Inigo의 거리실측 방법을 이용하여 영상 내의 각 픽셀에 대한 카메라로부터의 실제 거리정보와 두 카메라가 떨어진 거리 정보를 이용하여 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F)값을 계산한다.According to the present invention, the distance (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (P) points are obtained by using distance information between two cameras and actual distance information of each pixel in an image using Inigo's distance measurement method. F) Calculate the value.

Inigo가 제안한 2차원 영상내의 각 점에 대한 3차원의 실제 거리 계산 방법 은 카메라의 초점 거리, CCD의 크기, X축과 Y축에 대한 화각, 카메라의 높이(h) 그리고 영상의 최하단까지의 거리(Dminy)를 알 경우, 고정형 카메라(40)로부터 취득한 영상내의 모든 점들의 실제 거리를 구할 수 있다. Inigo's proposed three-dimensional actual distance calculation method for each point in a two-dimensional image includes the focal length of the camera, the size of the CCD, the angle of view for the X and Y axes, the height of the camera (h), and the distance to the bottom of the image. If D miny is known, the actual distance of all the points in the image acquired from the fixed camera 40 can be obtained.

이를 본 발명의 도 4를 참조하여 설명하면, 도 4의 (가)에 나타난 도면은 카메라 내의 CCD(30)와 초점을 나타낸다. 상기 CCD의 크기는 CCD의 가로길이(a)와 CCD의 세로길이(b)의 곱(a×b)이며, f는 초점이며, λ는 초점거리를 나타낸다. 이 값들을 가지고 화각 Φx와 Φy를 아래의 제 1 수학식을 통하여 계산할 수 있다.Referring to FIG. 4 of the present invention, the figure shown in FIG. 4A shows the CCD 30 and the focus in the camera. The magnitude of the CCD is a product (a × b) of the horizontal length (a) of the CCD and the vertical length (b) of the CCD, f is the focal point, and λ represents the focal length. With these values, the angles of view Φ x and Φ y can be calculated using the following equation.

Figure 112006001222984-pat00001
[제 1 수학식]
Figure 112006001222984-pat00001
[First Equation]

도 4의 (나)는 Φx와 Φy의 화각으로 잡은 실세계 범위를 나타내며, 여기서 rx, ry는 각각 X축과 Y축의 해상도를 나타낸다.4 (b) shows the real world range taken by the angles of view of Φ x and Φ y , where r x , r y represents the resolution of the X and Y axes, respectively.

도 5는 본 발명의 고정형 카메라의 최하단 지점에서 떨어진 거리를 계산하는 Y축 거리(dy)를 계산하는 방법에 관한 것으로 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.5 is a method for calculating a Y-axis distance (dy) for calculating the distance away from the lowest point of the fixed camera of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 고정형 카메라(40)가 설치된 높이(h)를 측정하고, 상기 보정형 카메라를 통하여 나타나는 영상의 최하단까지의 거리(Dminy)를 측정한다. 이후, 상기의 높이(h)와 영상의 최하단까지의 거리(Dminy)를 아래의 제 2 수학 식에 적용하여 계산함으로써, 고정형 카메라를 통하여 나타나는 영상의 Y축 거리를 구할 수 있다.As shown in FIG. 5, the height h of the fixed camera 40 is measured, and the distance Dminy to the bottom end of the image displayed through the calibrated camera is measured. Subsequently, the height h and the distance Dminy from the bottom of the image are calculated by applying the following second equation to obtain the Y-axis distance of the image displayed through the fixed camera.

Figure 112006001222984-pat00002
[제 2 수학식]
Figure 112006001222984-pat00002
[Second equation]

도 6을 참조하여, 본 발명의 고정형 카메라의 영상 중심으로부터 떨어진 거리(X축 거리)를 계산하는 것은 아래의 제 3 수학식을 통하여 구할 수 있다. Referring to FIG. 6, calculating a distance (X-axis distance) away from the image center of the fixed camera of the present invention may be obtained through the following third equation.

Figure 112006001222984-pat00003
[제 3 수학식]
Figure 112006001222984-pat00003
[Third Equation]

상기의 방법을 통하여 고정형 카메라의 영상 내부의 모든 영역에 대하여 실제 X축 거리와 Y축 거리를 구한 후, 도 7에 나타난 바와 같이 임의의 점C(r,s)에서의 회전형 카메라의 팬(P), 틸트(T) 값을 구한다. 상기의 팬(P)값은 회전형 카메라의 가로각에 해당하는 것으로 도 7의 θ에 해당하며, 틸트(T)값은 회전형 카메라의 세로각에 해당하는 것으로 도 7의 Φ에 해당한다. 이러한 팬값(θ), 틸트값(Φ)은 아래의 제 4 수학식을 통하여 계산하고, 하나의 대표점을 이용하여 설치 환경에 대한 오차를 보정하여 각각의 팬(P), 틸트(T)별 룩업 테이블을 생성한다. After calculating the actual X-axis distance and Y-axis distance for all the areas inside the image of the fixed camera through the above method, as shown in Figure 7 the pan of the rotating camera at an arbitrary point C (r, s) ( P) and the tilt (T) value are obtained. The pan (P) value corresponds to the horizontal angle of the rotatable camera and corresponds to θ of FIG. 7, and the tilt (T) value corresponds to the vertical angle of the rotatable camera and corresponds to Φ of FIG. 7. The pan value θ and the tilt value Φ are calculated by the following Equation 4 below, and each pan (P) and tilt (T) is corrected by correcting an error of the installation environment using one representative point. Create a lookup table.

Figure 112006001222984-pat00004
[제 4 수학식]
Figure 112006001222984-pat00004
[Fourth Equation]

이후, 상기 회전형 카메라로부터 바닥까지의 실제 대각선 길이(dg)를 이용하여 회전형 카메라의 줌(Z), 포커스(F) 값들을 상기 대각선 길이(dg)에 따라 대표값들을 샘플링하고, 이를 이용하여 고정형 카메라의 모든 영역에 대한 줌(Z), 포커스(F)값들을 보간하여 각각의 줌(Z), 포커스(F)별 룩업테이블에 생성 저장한다.Then, using the actual diagonal length (d g ) from the rotatable camera to the floor, the zoom (Z), focus (F) values of the rotatable camera are sampled according to the diagonal length (d g ), By using this, the zoom (Z) and focus (F) values of all the areas of the fixed camera are interpolated to be generated and stored in a lookup table for each zoom (Z) and focus (F).

따라서, 고정형 카메라의 모든 점들에 대하여 회전형 카메라의 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 값이 저장된다.Therefore, the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) values of the rotating camera are stored for all points of the fixed camera.

상기의 모든 과정을 본 발명의 도 8의 룩업 테이블을 생성하기 위한 카메라 보정부의 흐름도를 통하여 상세히 설명하면 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 모든 영역에 대하여 실제 Y축과 X축의 거리를 계산(S101)하고, 설치 환경에 대한 오차를 보정하기 위하여 대표 보정점을 지정(S102)하여 상기 대표 보정점에 대한 팬(P), 틸트(T)값을 저장하고, 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 모든 점에 대한 팬(P), 틸트(T)값을 보정(S104)한다. All the above processes will be described in detail through a flowchart of a camera correction unit for generating the lookup table of FIG. 8 of the present invention. The distance between the actual Y-axis and the X-axis is calculated for all regions of the image input through the fixed camera (S101). In order to correct an error of the installation environment, a representative correction point is designated (S102), and the pan (P) and tilt (T) values of the representative correction point are stored, and the image of the image input through the fixed camera is stored. The pan (P) and tilt (T) values for all points are corrected (S104).

한편, S101단계를 통하여 계산된 실제 Y축과 X축거리를 이용하여 회전형 카메라로부터 바닥까지 실제 대각선 길이를 계산(S106)하고, 상기 대각선 길이에 대한 줌(Z), 포커스(F)값을 저장(S107)한 후, 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 모든 영역내의 모든 점에 대한 줌(Z), 포커스(F)값을 보간(S108)한다.On the other hand, using the actual Y-axis and X-axis distance calculated in step S101 to calculate the actual diagonal length from the rotating camera to the floor (S106), and the zoom (Z), focus (F) value for the diagonal length After storing (S107), the zoom (Z) and focus (F) values for all points in all regions of the image input through the fixed camera are interpolated (S108).

이후, 상기 S104단계를 통하여 얻은 팬(P), 틸트(T)값과 상기 (S108)단계를 통하여 얻은 줌(Z), 포커스(F)값으로 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F)별 룩업 테이블을 생성하게 된다.Thereafter, the pan (P) and tilt (T) values obtained through the step S104 and the zoom (Z) and focus (F) values obtained through the step (S108) are pans (P), tilt (T), and zoom ( Z), a lookup table for each focus F is generated.

도 9는 본 발명에 따른 회전형 카메라의 자동 정렬 동작 흐름도를 나타낸 도면이다. 9 is a flowchart illustrating an automatic alignment operation of the rotary camera according to the present invention.

고정형 카메라를 통하여 입력된 모든 영상의 모든 영역 내에서 회전형 카메라로 확대 포착하고 싶은 위치를 지정(S121)한다. 이를 본 발명의 도 2a를 참조하여 상세히 설명하면 도면부호(10)에 해당하는 지점을 마우스등을 사용하여 지정하면, 그 지점의 좌표(x, y)가 읽혀지게 된다. A position to be enlarged and captured by the rotating camera is specified in all areas of all images input through the fixed camera (S121). If this is described in detail with reference to FIG. 2A of the present invention, if a point corresponding to the reference numeral 10 is designated using a mouse or the like, the coordinates (x, y) of the point are read.

그리고, 본 발명으로부터 생성 저장된 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F)별 룩업테이블을 참조(S122)하여 상기 확대 포착하고 싶은 위치를 지정한 좌표(x, y)에 해당하는 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 값을 불러온다.In addition, a look-up table for each of the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) generated and stored according to the present invention is referred to (S122) at the coordinates (x, y) to which the position to be enlarged and captured is designated. The corresponding pan (P), tilt (T), zoom (Z) and focus (F) values are called up.

회전형 카메라 구동부의 소프트웨어 콘트롤러는 상기 지정한 좌표(x, y)의 위치에 그에 해당하는 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F)값 만큼 움직이도록 명령을 내린다(S123).The software controller of the rotating camera driver issues a command to move the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) values corresponding to the positions of the designated coordinates (x, y) (S123). ).

상기 소프트웨어 콘트롤러에 의해 회전형 카메라가 움직이면, 그 결과로 회전형 카메라의 중앙이 고정형 카메라의 상기 지정된 좌표(x y)에 자동적으로 정렬(S124)되게 된다. When the rotatable camera is moved by the software controller, the result is that the center of the rotatable camera is automatically aligned (S124) with the designated coordinates (x y) of the stationary camera.

본 발명의 카메라 보정 동작을 수행하기 위한 카메라 보정장치의 제어구성을 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 10 the control configuration of the camera correction apparatus for performing the camera correction operation of the present invention will be described.

본 발명의 카메라 보정장치는 고정형 카메라(71), 회전형 카메라(72), 회전형 카메라 구동부(73), 룩업테이블(74), 카메라 보정부(75), 소프트웨어 콘트롤러(76), 카메라 자동 정렬부(77), 컴퓨터(PC, 78)로 구성된다.The camera correction apparatus of the present invention is a fixed camera 71, a rotating camera 72, a rotating camera driver 73, look-up table 74, camera correction unit 75, software controller 76, camera automatic alignment The unit 77 is composed of a computer (PC) 78.

상기 고정형 카메라(71) 및 회전형 카메라(72)와, 상기 고정형 카메라(71)를 통하여 입력된 영상 내부에 몇개의 대표점이 지정되면, 그 점들에 대하여 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 값을 얻은 후, 보간을 통하여 상기 대표점 이외의 모든 점에 대해 구해진 근사값을 저장하여 고정형 카메라(71)를 통하여 입력된 영상 내부에 어느 지점이 정해지더라도 회전형 카메라의 중앙을 자동 확대 정렬시킬 수 있도록 하는 룩업 테이블(74)과, 상기 룩업 테이블(74)을 이용하여 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 내부로 상기 회전형 카메라(72)를 보정하는 카메라 보정부(75)와 컴퓨터(PC, 78)의 소프트웨어 콘트롤러(76)의 제어프로그램에 의해 고정 카메라 영상 내부로 회전형 카메라 영상을 보정하도록 카메라 영상을 정렬하는 카메라 영상 자동 정렬부(77)와 상기 카메라 영상 자동정렬부(77)에 의해 회전형 카메라(72)를 구동시켜 상기 고정형 카메라 영상 내부로 회전형 카메라 영상을 보정하는 회전형 카메라 구동부(73)로 구성된다. When a few representative points are designated in the fixed camera 71 and the rotating camera 72 and the image inputted through the fixed camera 71, pans (P), tilts (T), and zooms are applied to the points. (Z), after obtaining the focus (F) value, the approximate value obtained for all points other than the representative point through interpolation is stored, and no matter what point is determined inside the image input through the fixed camera 71 A look-up table 74 for automatically aligning the center of the camera, and a camera correction unit for correcting the rotatable camera 72 into an image input through the fixed camera by using the look-up table 74 ( 75 and the camera image automatic alignment unit 77 and the camera image aligning unit to correct the rotatable camera image into the fixed camera image by the control program of the software controller 76 of the computer (PC, 78). Phase is automatically drives the rotatable camera 72 by the sorting unit 77 consists of a rotatable camera driving unit 73 for correcting a rotation type camera image into the stationary camera image.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양 한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 내부의 모든 지점에 대하여 임의의 지점으로 회전형 카메라를 확대·정렬시키기 위한 일련의 과정을 자동화함으로써 조작 시간이 대폭 축소되며, 이로 인하여 종래에 비하여 매우 효율적인 효과가 있다.As described above, the present invention significantly reduces the operation time by automating a series of processes for expanding and aligning the rotatable camera to an arbitrary point for all points within the image input through the fixed camera. Compared with the prior art, there is a very efficient effect.

본 발명은 고정형 카메라를 통하여 취득한 영상 내부의 모든 점에 대하여 실제 떨어진 거리를 구하여 그에 대한 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 값들을 구함으로써, 임의의 위치로 회전형 카메라를 확대 정렬시키는데 있어서 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention obtains the actual distance for all points in the image acquired through the fixed camera, and obtains the values of pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) to any position. There is an effect that can improve the accuracy in the enlarged alignment of the rotating camera.

Claims (4)

고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 모든 점에 대응하는 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 생성하는 제1단계;Generating a pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table values corresponding to all points of the image input through the fixed camera; 회전형 카메라에 적합하도록 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 보정하는 제2단계; A second step of correcting the pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table values to be suitable for the rotating camera; 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상에 대하여 회전형 카메라로 확대하고자 하는 위치를 지정하는 제3단계; 및 A third step of designating a position to be enlarged by the rotatable camera with respect to the image input through the fixed camera; And 보정된 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 이용하여 상기 회전형 카메라를 지정된 상기 위치에 자동 정렬하여 확대시키는 제4단계A fourth step of automatically aligning and expanding the rotatable camera to the designated position using the corrected pan (P), tilt (T), zoom (Z), and focus (F) lookup table values 를 포함하는 고정형 카메라 영상 내부의 모든 위치로 회전형 카메라 영상을 자동 확대 정렬시키기 위한 카메라 보정방법.Camera correction method for automatically expanding the alignment of the rotating camera image to any position inside the fixed camera image including a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 팬(P), 틸트(T), 줌(Z), 포커스(F) 룩업 테이블값을 생성하는 제1단계는,The first step of generating the pan (P), tilt (T), zoom (Z), focus (F) look-up table values, 상기 고정형 카메라를 사용하여 팬(P), 틸트(T)값을 구하는 단계; 및Obtaining pan (P) and tilt (T) values using the fixed camera; And 상기 회전형 카메라를 사용하여 줌(Z), 포커스(F)값을 구하는 단계Obtaining zoom (Z) and focus (F) values using the rotating camera 를 포함하는 고정형 카메라 영상 내부의 모든 위치로 회전형 카메라 영상을 자동 확대 정렬시키기 위한 카메라 보정방법.Camera correction method for automatically expanding the alignment of the rotating camera image to any position inside the fixed camera image including a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 팬(P), 틸트(T)값을 구하는 단계는,Obtaining the pan (P), tilt (T) value, 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 X축 거리 및 Y축 거리를 계산하는 단계;Calculating an X axis distance and a Y axis distance of an image input through the fixed camera; 사용자의 설정에 따라 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상 내부의 대표 보정점을 지정하는 단계;Designating a representative correction point in an image input through the fixed camera according to a user's setting; 상기 대표 보정점에 대하여 팬(P)값 및 틸트(T)값을 계산하는 단계; 및 Calculating a pan (P) value and a tilt (T) value with respect to the representative correction point; And 상기 입력된 영상의 모든 점에 대하여 팬(P)값 및 틸트(T)값을 보정하는 단계Compensating the pan (P) value and the tilt (T) value for all points of the input image 를 포함하는 고정형 카메라 영상 내부의 모든 위치로 회전형 카메라 영상을 자동 확대 정렬시키기 위한 카메라 보정방법.Camera correction method for automatically expanding the alignment of the rotating camera image to any position inside the fixed camera image including a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 줌(Z), 포커스(F)값을 구하는 단계는,Obtaining the zoom (Z), focus (F) value, 상기 고정형 카메라를 통하여 입력된 영상의 X축 거리 및 Y축 거리를 계산하는 단계;Calculating an X axis distance and a Y axis distance of an image input through the fixed camera; 상기 X축 거리와 Y축 거리를 이용하여 상기 회전형 카메라로부터 바닥까지의 실제 대각선 길이를 계산하는 단계;Calculating an actual diagonal length from the rotatable camera to the floor using the X axis distance and the Y axis distance; 상기 대각선 길이에 대한 줌(Z), 포커스(F)값을 저장하는 단계; 및Storing zoom (Z) and focus (F) values for the diagonal length; And 상기 입력된 영상의 모든 점에 대하여 줌(Z), 포커스(F)값을 보간하는 단계Interpolating zoom (Z) and focus (F) values for all points of the input image 를 포함하는 고정형 카메라 영상 내부의 모든 위치로 회전형 카메라 영상을 자동 확대 정렬시키기 위한 카메라 보정방법.Camera correction method for automatically expanding the alignment of the rotating camera image to any position inside the fixed camera image including a.
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