KR100593830B1 - 디지털 티비 방송에서 지능형 프로그램 필터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지털 TV 방송 환경에서 지능형 에이전트를 이용하여 시청자들이 원하는 방송 프로그램의 장면들을 필터링하는 시스템에 관한 것이다. 다채널인 디지털 TV 환경에서 시청자들은 특정 채널을 선택하여 프로그램을 시청할 때 다른 채널들에서 방영되고 있는 방송 프로그램들로부터 시청하기를 원하는 장면들이 있을 경우, 시청자 단말의 지능형 에이전트가 시청자들을 대신해서 다른 채널들에서 방영되고 있는 방송 프로그램들을 시청하고 시청자가 시청하길 원하는 장면들을 장면 특징 정보를 이용하여 검출하고 시청자들에게 실시간으로 검출된 장면들을 추천하여 제공한다.

Description

디지털 티비 방송에서 지능형 프로그램 필터링 시스템{An Intelligent Program Filtering System in Digital TV Broadcasting}
도 1은 본 발명에 따른 지능형 프로그램 필터링을 제공하기 위한 시청자 단말의 셋탑박스 구성도,
도 2는 시청 중에 지능형 에이전트가 다른 채널 프로그램의 장면을 필터링하고 추천하는 과정의 흐름도,
도 3는 시청이 이루어지지 않는 상태에서 지능형 에이전트가 프로그램을 필터링하고 추천하는 과정의 흐름도,
도 4은 프로그램의 필터링에 사용되는 시청자 선호도를 추출하는 과정의 흐름도, 그리고
도 5은 시청자 단말에서 서비스 제공자로부터 장면 특징 정보를 검색하고 업데이트 과정의 흐름도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 디지털 TV 방송 수신부 20 : 저장부
30 : 실시간 운영체제부 40 : 지능형 에이전트부
본 발명은 디지털 TV 방송에 관한 것으로, 상세하게는 디지털 TV 방송에서 시청자 중심의 방송 서비스를 제공하기 위한 지능형 프로그램 필터링 시스템에 관한 것이다.
현재 진행되고 있는 디지털 TV 방송의 환경은 아날로그 TV에 비해 훨씬 증가된 다채널을 제공한다. 수십, 수백개의 다채널들은 시청자들에게 방송 프로그램 선택의 혼란을 가중시키고, TV 조작의 어려움을 발생시킨다. 이런 문제들을 해결하고자 현재 디지털 TV 방송은 EPG(Electronic Program Guide)를 통하여 현재 방영중인 방송 프로그램들의 목록들과 간단한 시놉시스(synopsis)를 제공하여 시청자들의 불편함을 해소하려는 노력이 진행 중이다.
하지만, 이 서비스는 EPG를 이용한 방송 개요, 즉, 프로그램의 타이틀, 요약정보, 방송시간, 주인공들과 같은 프로그램 단위로 피상적인 정보를 제공할 뿐 프로그램의 내용을 기반으로 하는 정보를 제공하고 있지 못하고 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 프로그램 내용 즉, 장면들에 기반하여 시청자 요구에 부합하는 장면들을 필터링하고 실시간으로 추천 제공하는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 방송 프로그램을 필터 링할 때 시청자 단말에서의 시청자의 조작을 줄여 사용의 편의성을 높이는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 디지털 TV의 다채널 환경에서 EPG가 제공할 수 없는 하위레벨 정보인 프로그램 장면 내용을 지능형 에이전트가 대신 파악하여 시청자의 취향에 맞는 방송 프로그램들의 장면들을 필터링하고 추천하는 지능형 프로그램 필터링 시스템을 제공한다.
먼저, 본 발명에 의한 지능형 에이전트를 이용한 프로그램 필터링 시스템의 설명에 사용되는 용어를 정의한다.
'에이전트'는 지식 기반 추론을 기반으로 하여 시청자 대신에 행동하는 소프트웨어 컴포넌트로써 인공지능분야에서 일반적으로 사용하는 지능형 에이전트를 의미한다. '시청자 선호도'는 시청자가 시청자 단말에서 행하는 행동 패턴과 행동 패턴에 따라 예측되는 시청자의 방송 프로그램에 대한 성향으로서, 시청자가 선호하는 장면에 관한 정보 즉, 프로그램 제목, 장면 제목, 장면 서술, 장면 등장 인물, 장면 배경 음악 정보 등을 포함한다. '시청자 단말'은 시청자가 방송 중인 프로그램을 시청할 수 있고 원하는 방송 프로그램 및 부가 정보를 저장할 수 있는 저장 공간을 가진 디지털 TV 수신 환경으로서, 본 발명에서는 셋탑박스를 포함하는 시청자 TV이다. 그리고, '서비스 제공자'는 시청자에게 방송 프로그램나 부가 정 보를 제공하는 시스템이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 프로그램 필터링 시스템을 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 지능형 프로그램 필터링을 제공하기 위한 시청자 단말의 셋탑박스 구성도이다. 도1에 도시된 바와같이, 본 발명의 프로그램 필터링 시스템은 디지털 TV 방송 수신부(10), 저장부(20), 실시간 운영체제부(30), 지능형 에이전트부(40) 등을 포함한다.
디지털 TV 방송 수신부(10)는 디지털 지상파와 케이블 및 위성 TV 방송을 수신하는 블록이다.
저장부(20)는 방송 프로그램을 예약 저장하거나 방송 프로그램의 필터링 기능이 동작할 때 시청자의 의도에 의해서 원하는 장면들을 저장하는 컨텐츠 저장부(21), 시청자의 선호도를 저장하는 시청자 선호도 저장부(22), 프로그램 필터링을 위해서 필요한 장면들의 하위 레벨의 오디오 및 비주얼 특징을 저장하는 장면 특징 저장부(23) 등으로 구성된다.
실시간 운영체제부(30)는 셋탑박스에서 하드웨어 기기들과 지능형 에이전트(40)를 연결해주는 부분으로 하드웨어 기기들의 드라이버를 제공하고 지능형 에이전트부(40)가 각각의 기기들을 제어할 수 있도록 하는 블록이다.
지능형 에이전트부(40)는 방송 프로그램의 필터링을 위해서 시청자 대신 필 터링의 기능을 수행하는 블록으로, 방송 프로그램의 필터링, 추천 및 저장 제어를 담당한다.
도 2는 시청 중에 지능형 에이전트가 다른 채널 프로그램의 장면을 필터링하고 추천하는 과정의 흐름도이다.
시청자가 특정 채널의 TV 방송 프로그램을 시청하는 중에(단계 100), 다른 채널에서 방영 중인 프로그램들이 특정 장면들을 포함하는 지의 여부를 실시간으로 필터링하는 기능이 개시된다.(단계 101). 프로그램 필터링에 필요한 정보는 필터링할 채널과 특정 장면들에 관한 리스트 정보이다. 프로그램 필터링 기능을 동작하는 방법은 시청자에 의해서 프로그램 필터링 기능이 직접 선택되는 방법과 시청자의 지시가 없을 경우 지능형 에이전트부(40)에 의해서 자동적으로 동작이 선택되는 방법을 포함한다.
지능형 에이전트부(40)에 의한 방법은 시청자 선호도 정보를 기반으로 하여 필요한 정보를 획득한다. 이 때, 필요한 정보는 현재 시청자가 가장 좋아하는 프로그램이 방영되고 있는 채널이다. 에이전트부가 시청할 수 있는 채널의 개수는 셋탑박스의 성능에 의존한다. 방송 프로그램의 필터링에 사용되는 시청자 선호도의 추출은 도4에서 상세히 설명한다. 시청자는 계속해서 특정 채널을 시청하는 동안 (단계 102), 지능형 에이전트부(40)는 설정된 채널들에 대해서 프로그램 필터링 기능을 수행한다(단계103). 프로그램의 장면에 대해 매칭(matching) 검색을 수행하기 위해서 필요한 장면 특징 저장부의 특징 정보들은 에이전트부(40)에 의해서 필터링 기능이 수행될 때 서비스 제공자들로부터 장면 특징 정보의 검색 및 업데이트가 수행된다. 장면 특징 정보의 검색 및 업데이트 과정은 도5에서 자세히 설명한다.
에이전트부(40)는 필터링 기능을 위한 특정 장면들의 검색을 위하여 방송되고 있는 프로그램들을 컨텐츠 저장부(21)에서 버퍼링한다(단계 104). 장면 필터링을 위해 선택된 장면들의 하위 레벨의 오디오 및 비주얼 특징 정보들과 버퍼링된 구간내의 방송 프로그램에서 추출된 특징 정보들에 대하여 유사도 비교를 이용한 매칭 검색이나 메타데이터를 이용한 장면 검색을 수행한다(단계105). 실황 중계되는 스포츠 장르와 같은 방송 프로그램은 메타데이터가 존재하지 않으므로 하위레벨의 특징 정보들을 비교하는 매칭 검색을 수행하고, 메타데이터를 가지고 있는 방송 프로그램은 장면 키워드를 이용해 메타데이터가 포함하고 있는 장면 키워드들과 일치하는 것을 검색하여 시청자가 원하는 장면을 검출하게 된다. 설정된 프로그램 장면에 대한 하위 레벨의 오디오 및 비주얼 특징을 저장부(20)의 장면 특징 저장부(23)에 저장되어 있는 하위 레벨의 특징 정보를 이용한다. 하위레벨의 특징 정보는 장면에 대한 오디오 및 비주얼 특징으로 이루어져 있다. 오디오 특징들로는 기본 주파수(fundamental frequency), 오디오 파워 (audio power), 오디오 스펙트럼 편차(audio spectrum deviation), 하모닉 스펙트럼 중심값 (harmonic spectrum centroid), 하모닉 스펙트럼 편차값 (harmonic spectrum deviation) 등이 포함되어 있고, 비주얼 특징들로는 모션 강도 (motion activity), HSV 칼라 정보 (HSV color), 균질 질감 (homogeneous texture), 카메라 모션 (camera motion)값 등을 포함한다.
하위 레벨의 특징을 이용하는 매칭 검색은 샷 세그먼트, 특징 추출, 특징 매칭의 단계로 나뉘어 진다. 버퍼링 된 방송 프로그램의 비디오를 샷 단위로 세그먼테이션(segmentation)을 실시한다. 샷을 세그먼트하는 방법은 다음 [식1]과 같이 표현된다.
[식 1]
ST = True if FDi ＞ Thframe and ｜FDi - FDi-1 ｜ ＞ Th diff , False Otherwise
FDi = colorDiffi + edgeDiffi + textureDiffi
colorDiffi = (colorFramei-10 - colorFramei )2 / colorDiffMAX
edgeDiffi = (edgeFramei-10 - edgeFramei )2 / edgeDiffMAX
textureDiffi = (textureFramei-10 - textureFramei )2 / textureDiffMAX
ST : 샷 변이
Thframe : 프레임 차이값에 대한 임계치
Thdiff : 인접 프레임간의 프레임 차이값을 비교했을 때 임계치
FDi : i 번째 프레임에서 조합한 특징값
colorDiffi : i 번째 프레임에서 HSV의 칼라 시스템의 특징값
edgeDiffi : i 번째 프레임에서 에지 성분의 특징값
textureDiffi : i 번째 프레임에서 균질성분의 특징값
colorDiffMAX : 컨텐츠에서 가장 큰 colorDiffi 값
edgeDiffMAX : 컨텐츠에서 가장 큰 edgeDiffi 값
textureDiffMAX : 컨텐츠에서 가장 큰 textureDiffi 값
[식 1]에서 설명하고 있듯이, 현재 프레임에서 조합한 특징값(FDi)이 일정 수준 이상이고, 인접한 두 개의 프레임간의 특징값들의 차이가 일정 수준 이상이면 샷 변이가 일어난 것으로 판단한다. 이때, 과도한 검출을 방지하기 위해서 10 프레임 전의 프레임과 현재 프레임간의 특징값들의 차이를 이용한다. ST가 True을 가지게 되면 샷이 검출된 것을 알 수 있다.
세그먼트된 샷 구간으로부터 하위 레벨의 특징 정보를 추출한다. 기본 주파수, 오디오 파워, 오디오 스펙트럼 편차, 하모닉 스펙트럼 중심값, 하모닉 스펙트럼 편차값, 모션강도, HSV 칼라 정보 균질 질감 정보를 추출하고, 추출된 각 특징들을 샷을 대표할 수 있는 평균값과 중심값으로 표현된다.
샷 i에 대한 하위 레벨의 특징 정보는 다음 [식 2]에서 표현된다.
[식 2]
Featuresi = {MeanFFi , CentroidFFi , MeanAPi , CentroidAP i , MeanASDi , CentroidASDi , MeanHSCi , CentroidHSCi , MeanHTi , CentroidHT i , MeanHi , CentroidHi , MeanSi , CentroidSi , MeanVi , CentroidVi , MAi , CMi }
Figure 112004017742009-pat00001
Figure 112006001584312-pat00002
Figure 112006001584312-pat00003
Figure 112004017742009-pat00004
K : 샷 구간내의 전체 오디오 프레임 수
J : 샷 구간내의 전체 이미지 프레임 수
MeanFFi : i번째 샷 구간에서 추출되는 기본 주파수 FF들의 샷 구간에 대한 평균값
CentroidFFi : i번째 샷 구간에서 추출되는 기본 주파수 FF들의 샷 구간에 대한 중심값
MeanADi : i번째 샷 구간에서 추출되는 오디오 파워 AP들의 샷 구간에 대한 평균값
CentroidADi : i번째 샷 구간에서 추출되는 오디오 파워 AP들의 샷 구간에 대한 중심값
MeanASDi : i번째 샷 구간에서 추출되는 오디오 스펙트럼 편차값 ASD들의 샷 구간에 대한 평균값
CentroidASDi : i번째 샷 구간에서 추출되는 오디오 스펙트럼 편차값 ASD들의 샷 구간에 대한 중심값
MeanHSCi : i번째 샷 구간에서 추출되는 하모닉 스펙트럼 중심값 HSC들의 샷 구간에 대한 평균값
CentroidHSCi : i번째 샷 구간에서 추출되는 하모닉 스펙트럼 중심값 HSC들의 샷 구간에 대한 중심값
MeanHTi : i번째 샷 구간에서 추출되는 균질 질감 HT들의 샷 구간에 대한 평 균값
CentroidHTi : i번째 샷 구간에서 추출되는 균질 질감 HT들의 샷 구간에 대한 중심값
MeanHi : i번째 샷 구간에서 추출되는 HSV 칼라 정보 중 색조(Hue) H들의 샷 구간에 대한 평균값
CentroidHi : i번째 샷 구간에서 추출되는 HSV 칼라 정보 중 색조(Hue) H들의 샷 구간에 대한 중심값
MeanSi : i번째 샷 구간에서 추출되는 HSV 칼라 정보 중 채도(Satuarion) S들의 샷 구간에 대한 평균값
CentroidSi : i번째 샷 구간에서 추출되는 HSV 칼라 정보 중 채도(Satuarion) S들의 샷 구간에 대한 중심값
MeanVi : i번째 샷 구간에서 추출되는 HSV 칼라 정보 중 명도(Value) S들의 샷 구간에 대한 평균값
CentroidVi : i번째 샷 구간에서 추출되는 HSV 칼라 정보 중 명도(Value) S들의 샷 구간에 대한 중심값
MAi : i번째 샷 구간에서 추출되는 모션 강도 값
CMi : i번째 샷 구간에서 추출되는 카메라 모션 값
샷 구간에 대해 추출된 하위 레벨의 특징값들은 시청자에 의해 선택된 장면에 대한 특징값들과의 유사도를 측정하게 된다. 일정 수준 이상이면 장면이 검출된 것으로 인정한다.
i번째 샷 구간에서 유사도를 측정하는 방법은 다음의 [식 3]으로 표현된다.
[식 3]
Figure 112004017742009-pat00005
Di : 선택된 장면의 특징과 프로그램의 i번째 샷 구간과의 유사도
Sfeature : 장면 특징 저장부에 저장되어 있는 선택된 장면에 대한 특징값들
Featurei : i번째 샷에서 추출되는 특징값들
매칭 검색된 방송 프로그램이 프로그램의 끝이면 프로그램 필터링 기능 동작을 완료(단계 112)하고, 프로그램 끝이 아니라면 필터링 기능을 계속해서 수행한다(단계 103).
단계 105의 결과가 시청자가 원하는 장면인 경우 시청자가 시청하고 있는 TV 화면에 원하는 장면이 검출된 것을 알린다(단계 108). 검출된 장면을 시청자가 선택하는 경우 버퍼링된 장면을 보여준다(단계 111). 만약 검출된 장면을 시청자가 선택하지 않은 경우 지능형 에이전트부(40)에 의해 저장부(20)의 컨텐츠 저장부(21)에 저장하게 된다. 시청자가 필터링된 장면을 시청하는 경우 지능형 에이전트부(40)는 시청자 선호도를 업데이트하게 된다.
도 3는 시청이 이루어지지 않는 상태에서 지능형 에이전트가 프로그램을 필터링하고 추천하는 과정의 흐름도이다. 도3의 흐름도에서 단계 207과 단계208을 제외한 나머지 단계는 도 2의 흐름도의 과정과 동일하다. 단계 106에서 시청자가 원하는 장면을 검출하게 되면, 장면들을 컨텐츠 저장부(21)에 저장하게 된다. 저장할 때 장면들과 장면을 포함하고 있는 컨텐츠의 정보를 EPG로부터 추출하여, 동시에 저장하게 된다. EPG로부터 획득되는 정보는 장면을 포함하는 방송 컨텐츠의 타이틀, 채널, 방영 시간이 된다. 시청자는 로그인시 지능형 에이전트부(40)에 의해 추천되는 장면들과 그에 해당되는 방송 컨텐츠의 정보를 제공받게 된다.
도 4은 프로그램의 필터링에 사용되는 시청자 선호도를 추출하는 과정의 흐름도이다.
시청자 선호도는 에이전트부에 의해서 생성 및 관리된다. 지능형 에이전트부(40)의 에이전트는 시청자 단말의 로그인을 통해서 시청자를 인식하고, 인식된 시청자가 시청자 단말에서 행하는 행위들에 대해서 기록한다. 시청자가 프로그램을 시청할 때 반복해서 보는 장면들에 대한 내용 정보를 프로그램의 메타데이터로부터 획득하여 기록하게 된다.
시청자가 시청할 방송 프로그램을 선택하면(단계 300) 지능형 에이전트부(40)가 프로그램의 메타데이터를 분석하기 위해서 로딩하게 된다(단계 301). 로딩후 프로그램에 대한 정보를 저장하게 된다(단계 302). 저장하게 되는 정보는 프로그램 제목, 채널, 방영 시간, 프로그램의 장면 리스트, 장면 서술, 각 장면에 포함된 배경 음악 및 정보를 포함한다. 시청자가 방송 프로그램을 시청하면서 시청자가 반복해서 시청하는 구간이 존재하는 지를 에이전트가 확인한다(단계 303). 시청자가 반복해서 시청하는 구간은 현재의 방송 프로그램에서 시청자가 관심을 가지고 시청하게 되는 장면들이므로 반복되는 장면에 대해서 반복 횟수에 따라 가중치를 할당하며 장면 정보를 업데이트한다(단계 304). 이러한 절차들은 프로그램이 종료될 때까지 계속된다(단계 305).
도 5은 시청자 단말에서 서비스 제공자로부터 장면 특징 정보를 검색하고 업데이트 과정의 흐름도이다.
시청자 단말의 에이전트부(40)가 저장부(20)의 장면 특징 저장부(23)를 검색하여 (단계 400) 시청자나 에이전트에 의해 선택한 장면의 특징 정보의 존재 유무를 확인한다(단계 401). 선택된 장면에 대한 특징 정보가 시청자 단말에 없는 경우, 시청자 단말의 에이전트부(40)는 서비스 제공자들의 에이전트들과의 협상을 통해서 선택된 장면에 대해 필요한 특징 정보를 획득하여 장면 특징 저장부(23)에 저장하고 버퍼링된 프로그램의 장면들과 매칭할 때 사용된다(단계 402).
(단계 401)에서 선택된 장면들에 대한 특징 정보가 시청자 단말에 존재하는 경우에도 업데이트된 특징 정보의 존재 유무를 서비스 제공자들로부터 확인한다(단계 403). 업데이트된 정보가 있는 경우, 서비스 제공자들의 에이전트들로부터 이 정보를 획득하여, 기존에 시청자 단말의 장면 특징 저장부(20)에 존재하는 특징 정보를 업데이트하게 된다(단계 404).
업데이트 된 정보가 없는 경우는 기존에 저장된 장면들의 특징 정보를 장면 매칭에 이용한다(단계 405).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 시청자가 원하는 방송 프로그램의 장면들을 하위 레벨의 오디오 및 비주얼 특징 정보를 이용하여 현재 시청하고 있지 않은 채널들로부터 검출하여 시청자 선호도에 맞게 실시간으로 다른 채널의 방송 내용을 추천 및 제공함으로써, 시청자는 TV를 시청할 때 자신의 행위를 최소화하면서 다른 채널로부터 자신이 원하는 장면들의 정보를 실시간으로 획득하여 시청할 수 있다. 즉, 본 발명은 디지털 TV 방송 환경을 보다 시청자 중심으로 구축할 수 있도록 해준다.

Claims (6)

  1. 다채널 디지털 방송 환경에서 시청자 선호도에 부합하는 채널의 프로그램으로부터 특정 장면들을 필터링하는 시스템에 있어서,
    시청자의 행동 패턴에 따라 생성되는 시청자 선호도를 저장하는 시청자 선호도 저장부;
    프로그램의 장면 특징 정보를 저장하고, 상기 장면 특징 정보가 서비스 제공자로부터 획득되어 업데이트되며, 프로그램 필터링을 위해서 필요한 장면들의 하위레벨의 오디오 및 비주얼 특징을 저장하는 장면 특징 저장부; 및
    시청자가 특정 채널을 시청하는 동안에 다른 채널에서 방영 중인 프로그램들에 대하여 상기 시청자 선호도에 부합하는 특정 장면들을 실시간으로 필터링하는 필터링 에이전트부를 포함하되,
    상기 필터링 에이전트부는 시청자가 특정 채널을 시청하는 동안에 상기 시청자 선호도 저장부에 저장된 시청자 선호도에 부합되는 다른 채널들을 자동으로 선택하고, 상기 장면 특징 저장부에 저장된 장면 특징 중 상기 시청자 선호도에 부합하는 장면 특징을 추출한 후, 상기 선택된 다른 채널로부터 수신되는 프로그램에서 상기 추출된 장면 특징에 부합하는 장면을 필터링하되, 프로그램에 메타데이터가 포함되어 있는 경우에는 장면 키워드와 상기 메타데이터가 포함하고 있는 장면 키워드의 일치 여부에 따라 필터링을 수행하고, 프로그램에 메타데이터가 포함되어 있지 않는 경우에는 상기 장면 특징 저장부에 저장된 하위레벨의 오디오 및 비주얼 특징 정보를 비교하는 매칭검색을 통하여 필터링을 수행하며, 상기 사용자 선호도에 부합하는 장면이 검출될 경우 시청자 단말의 화면에 통보하고, 시청자 단말로부터 디스플레이 제어신호가 입력되면, 상기 필터링 된 장면을 버퍼링하여 디스플레이되도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 방송에서 지능형 프로그램 필터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 시청자 단말로부터 입력되는 시청자의 채널 선택신호에 의하여 다른 채널을 선택할 수 있는 필터링 채널 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 방송에서 지능형 프로그램 필터링 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 시청자 단말로부터 디스플레이 제어신호가 입력되지 않을 경우, 상기 필터링 된 장면을 버퍼링하여 미리 마련된 컨텐츠 저장부에 저장하고, 시청자가 상기 필터링 된 장면을 시청하는 경우, 상기 필터링 에이전트부는 상기 시청자 선호도 저장부에 저장된 시청자 선호도를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 방송에서 지능형 프로그램 필터링 시스템.
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