KR100707669B1 - 동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법 - Google Patents

동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기에 있어서, 입력받은 비디오 데이터를 저장하기 위한 저장 수단; 상기 저장 수단에 저장된 데이터의 시간적인 중복성을 제거하기 위한 움직임 추정 및 보상 수단; 상기 비디오 부호화기에서 사용되는 각종 클럭을 생성하기 위한 클럭 발생 수단; 상기 클럭 발생 수단으로부터 입력되는 동작 감지를 위한 클럭에 따라 동작하여, 상기 움직임 추정 및 보상 수단으로부터 입력되는 움직임 벡터(mot_vec)를 이용하여 움직임을 감지하기 위한 동작 감지 수단; 및 상기 비디오 부호화기에서 발생하는 데이터를 제어하여 부호화하기 위한 제어 및 부호화 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 보안감시 시스템 등에 이용됨.
비디오 부호화기, 비트스트림, 동작 감지, 움직임 벡터, 엠펙(MPEG)-2

Description

동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법{Apparatus and Method for Motion detectable Video Encoder}
도 1 은 본 발명에 따른 동작 감지 기능을 가지는 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기의 일실시예 설명도.
도 2 는 본 발명에 따른 동작 감지 기능을 가지는 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기의 일실시예 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 움직임정보의 출력에 대한 일실시예 타이밍도.
도 4 는 본 발명에 따른 멀티플렉싱된 비디오 입력신호의 화면구성에 대한 일실시예 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 동작 감지부의 일실시예 상세구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : 이산여현변환 부호부 201 : 가변길이 부호부
202 : 모드 제어부 203 : 움직임 추정 및 보상부
204 : 동작 감지부 205 : 움직임 보상부
206 : 420필터 207 : 레이트/스터프 제어부
208 : 채널 제어부 209 : 프레임 메모리
210 : 호스트 인터페이스부 211 : 클럭발생기
212 : 아이피 옵셋(IP offset)부 213 : 메모리
본 발명은 동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 움직임이 있는 장면이 카메라에 촬영될 경우에 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 비트스트림으로 부호화하는 과정에서 움직임을 감지하는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로 동작 감지는 현재 입력되는 장면이 이전에 입력된 장면과 비교해서 같은지 아니면 다른지를 감지해야 하므로 두 화면을 저장해야 할 저장영역이 필요하다. 더욱이 여러 개의 화면을 비교하기 위해서는 여러 개의 화면을 저장하고 비교할 메모리가 필요하다.
또한, 기존의 동작 감지기는 동작 감지를 위한 기능을 포함하는 전용의 프로세서를 사용하거나, 입력되는 영상 데이터를 감시하여 동작의 유무를 판단하는 것 을 기본으로 한다. 이렇게 하면 한 시스템이 동작 감지만을 위한 시스템이 되어야 하거나 대형의 시스템을 필요로 한다. 그리고 각각의 화면에 대해서 독립적인 동작 감지 기능을 구비하여야 한다.
따라서 이런 종래의 동작 감지 시스템은 전력소모가 너무 많거나 처리기능에 비해서 대량의 하드웨어를 필요로 하여 고비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
즉, 본 발명은, 움직임이 있는 장면을 카메라를 통해 촬영할 경우, 이 영상을 비트스트림으로 부호화하는 과정에서 동작 감지를 할 수 있는 동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기에 있어서, 입력받은 비디오 데이터를 저장하기 위한 저장 수단; 상기 저장 수단에 저장된 데이터의 시간적인 중복성을 제거하기 위한 움직임 추정 및 보상 수단; 상기 비디오 부호화기에서 사용되는 각종 클럭을 생성하기 위한 클럭 발생 수단; 상기 클럭 발생 수단으로부터 입력되는 동작 감지를 위한 클럭에 따라 동작하여, 상기 움직임 추정 및 보상 수단으로부터 입력되는 움직임 벡터(mot_vec)를 이용하여 움직임을 감지하기 위한 동작 감지 수단; 및 상기 비디오 부호화기에서 발생하는 데이터를 제어하여 부호화하기 위한 제어 및 부호화 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 방법은, 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기에 적용되는 동작 감지 방법에 있어서, 움직임 추정 및 보상부에서 출력되는 움직임 벡터의 크기를 획득하는 단계; 상기 획득한 움직임 벡터의 크기가 소정의 임계치보다 큰지를 확인하는 단계; 수평카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수평 위치를 구하고, 수직카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수직 위치를 구하는 단계; 및 각 채널에 대하여 독립적으로 움직임 여부를 검출하여 출력하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명은, 대용량 프로세서를 구비한 비디오 부호화기에, 움직임 추정 및 보상부에서 출력되는 움직임 벡터의 크기를 획득하는 기능; 상기 획득한 움직임 벡터의 크기가 소정의 임계치보다 큰지를 확인하는 기능; 수평카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수평 위치를 구하고, 수직카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수직 위치를 구하는 기능; 및 각 채널에 대하여 독립적으로 움직임 여부를 검출하여 출력하는 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 동작 감지 기능을 가지는 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기의 일실시예 설명도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 동작 감지 기능을 가지는 엠펙(MPEG)-2 부호화기를 시스템 레벨에서 살펴보면, 카메라로부터 입력되는 비디오 입력신호(100)는 최소 1개의 채널로부터 최대 4개의 채널까지 멀티플렉싱되어 하나의 비디오 입력신호(100)로 입력된다. 상기 멀티플렉싱된 비디오 입력신호(100)는 동작 감지 기능을 가지는 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기(101)로 입력되어 부호화된다. 그와 동시에 움직임을 감지한 후, 압축된 영상 데이터인 엠펙(MPEG)-2 비트스트림(102)과 각 채널 당 해당되는 동작 감지 신호(103)를 출력하게 된다.
도 2 는 본 발명에 따른 동작 감지 기능을 가지는 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기의 일실시예 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기는, 비디오 입력(220)을 비교하기 위한 아이피 옵셋(IP offset)부(212), 아이피 옵셋(IP offset)된 데이터를 저장하기 위한 프레임 메모리(209), 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기에 필요한 데이터를 저장하기 위한 메모리(213), 시간적인 중복성을 제거하기 위한 움직임 추정 및 보상부(ME/MC, 203), 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기에서 사용되는 각종 클럭을 생성하기 위한 클럭발생기(211), 상기 움직임 추정 및 보상부(ME/MC, 203)에서 출력되는 움직임 벡터(221)와 상기 클럭발생기(211)에서 출력되는 클럭(222)을 입력받아 움직임을 감지하기 위한 동작 감지부(204), 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기에 필요한 데이터신호를 제어하기 위한 모드 제어부(202), 영상의 공간적인 중복성을 제거하기 위한 이산여현변환 부호부(200), 상기 이산여현변환 부호부(200)에서 생성된 데이터를 가변길이로 부호화하기 위한 가변길이 부호부(201), 데이터신호 및 어드레스신호 등을 입력받아 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기에 필요한 신호를 출력하기 위한 호스트 인터페이스부(210), 움직임을 보상하기 위한 움직임 보상부(MC, 205), 데이터를 필터링하기 위한 420필터(206), 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기에 필요한 레이트와 스터프를 제어하기 위한 레이트/스터프 제어부(207), 및 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기의 채널을 제어하기 위한 채널 제어부(208)를 포함한다.
한편, 상기 각 구성요소 중 동작 감지부(204)를 제외한 각 구성요소는 이미 공지된 기술이므로, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않기고 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 동작 감지 기능을 가지는 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기에서 움직임을 감지하는 과정은 다음과 같다.
상기 움직임 추정 및 보상부(ME/MC, 203)는 현재 영상 프레임을 부호화할 때 이전 프레임으로부터 현재 부호화를 위해서 입력된 영상과 가장 유사한 영상을 찾아서 그 위치정보 즉, 움직임 벡터(mot_vec, 221)를 추출하여 영상을 압축하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 추출된 움직임 벡터(mot_vec, 221)는 동작 감지부(204)로 입력된다. 그러면, 상기 동작 감지부(204)는 상기 클럭발생기(211)로부터 입력되는 움직임 추정 및 보상을 위한 클럭(222)에 따라 동작하여, 상기 움직임 추정 및 보상부(ME/MC, 203)로부터 입력되는 움직임 벡터(mot_vec, 221)를 이용하여 움직임을 검출한다. 이때, 움직임이 검출되면 동작감지신호(ACT_CH, 223)를 출력하게 된다. 다시 말해서, 만약에 입력 영상에 움직임이 없다면 움직임 벡터(mot-vec, 221)의 값이 0이지만, 입력 영상에 움직임이 있다면 움직임 벡터(mot_vec, 221)의 값이 0보다 커지게 될 것이므로 움직임 정보를 획득하게 된다. 그리고 현재 부호화하고 있는 매크로블럭의 위치정보를 입수하여 현재 화면에서 어느 부분에 움직임이 있는지를 검출한다.
도 3 은 본 발명에 따른 움직임정보의 출력에 대한 일실시예 타이밍도이다.
비디오 부호화기를 하드웨어로 구성할 때는 필드나 프레임, 필드나 프레임을 구성하는 픽쳐, 픽쳐를 구성하는 매크로 블럭 등의 기준 시점을 표시하는 클럭이 필요하다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동작 감지부에서 사용하는 클럭으로는 픽쳐클럭(pick, 301)과 이를 구성하는 매크로블럭 클럭(mbck, 302)이 있다. 특히, 이 매크로블럭 클럭(mbck, 302)은 움직임 추정 및 보상을 위한 클럭(meck, 304)에 이용되는 클럭으로서, 움직임 추정 및 보상부(203)의 움직임 벡터(mot_vec, 221)의 출력 시점과 동기가 유지되고 있는 클럭이다. 리셋신호(303)는 동작 감지부에서 사용되는 카운터를 리셋하기 위한 신호이고, 움직임 추정 및 보상부(203)로부터 출력되는 움직임 벡터(mot_vec, 305)는 움직임 추정 및 보상을 위한 클럭(meck, 304)으로부터 최소 256 클럭(27MHz) 동안 유효하다고 가정한다. 참고로, NTSC(National Television System Committee)(720×480) 포맷의 영상이 입력되는 경우에 유효 데이터는 한 픽처 당 45×30에 해당하는 1350개로 구성되는 매크로블럭(16×16)이다.
도 4 는 본 발명에 따른 멀티플렉싱된 비디오 입력신호의 화면구성에 대한 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 최대 4개의 채널로부터 데이터가 한 개의 입력 라인으로 멀티플렉싱되어 입력되었을 때, 그 화면은 도 4와 같이 구성된다.
도 3과 같은 동작 타이밍에 기초하여 움직임이 감지된 매크로블럭의 위치를 추출하여 그 정보를 출력하는 방법도 도 4와 같은 화면 구성을 가진다. 만약, 한 개의 채널을 사용할 경우에는 전 화면을 다 차지하도록 한다. 또한, 크기가 NTSC(National Television System Committee)의 1/4인 한 개의 채널에 대해서는 오프셋 기능을 이용하여 화면의 중간에 표시할 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 동작 감지부의 일실시예 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동작 감지부는, 한 매크로블럭 내에서의 수평위치를 구하기 위한 수평카운터(505)와 수평비교기(506), 한 매크로블럭 내에서의 수직위치를 구하기 위한 수직카운터(507)와 수직비교기(508), 상기 움직임 추정 및 보상부에서 출력되는 움직임 벡터의 크기(501)를 이용하여 움직임을 감지하여 움직임 감지신호(502)를 출력하기 위한 제1 논리합 게이트, 상기 수평카운터(505)와 수평비교기(506)에 의한 출력신호, 상기 수직카운터(507)와 수직비교기(508)에 의한 출력신호 및 상기 제1 논리합 게이트에 의한 움직임 감지신호(502)를 논리곱하여 각 채널에 대한 움직임을 독립적으로 감지하기 위한 논리곱 처리부(509), 및 상기 논리곱 처리부(509)의 각 출력신호를 논리합하여 전체 채널에 대한 움직임을 감지하기 위한 제2 논리합 게이트(510)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 동작 감지부의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 움직임 벡터(501)의 값으로 0보다 큰 값이 입력되면 움직임이 감지된 것이므로 움직임 감지신호(motion_detected, 502)가 논리곱 처리부(509)에 입력되고, 그 순간 수평카운터(505)와 수직카운터(507)에서 계산된 계수를 각각의 수평비교기(506)와 수직비교기(508)에서 비교하여 움직임이 감지된 위치가 정해진다. 다시 말해서, 움직임이 감지된 매크로블럭의 위치는 전체 화면을 4등분하여 감지한다. 즉, 45×30개의 매크로블럭에서 수평으로 0∼21까지는 전체 화면의 왼쪽 부분을 말하고, 23∼44까지는 오른쪽 부분을 의미하며, 22번째는 왼쪽과 오른쪽 화면의 중간부분을 의미한다. 또한, 수직으로는 30개의 매크로블럭 중에서 0∼14까지는 위쪽 화면에 해당되고, 15∼29까지는 아래쪽 화면에 해당한다.
따라서 수평위치는 수평카운터(505)에 의해 계수가 결정되고 수평비교기(506)에 의해 계수가 어디에 해당되는지를 비교하게 되면, 수평부분에 한해서 전체 화면 중 왼쪽, 오른쪽, 또는 중간 중 어디에서 움직임이 있었는지를 감지할 수 있다. 또한, 수직위치는 수직카운터(507)로 결정한 계수가 어디에 해당되는지를 수직비교기(508)를 통해 확인한 후 움직임이 감지된 곳이 위쪽인지 아래쪽인지를 결정한다. 따라서 수평 및 수직 위치를 감지한 신호와 동작 감지신호(motion_detected, 502)는 서로 논리곱(509)되어 있으므로, 그 결과로 각 채널에 해당하는 화면의 움직임을 독립적으로 감지하여 출력할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 동작이 감지된 화면 또는 채널은 제 1 사분면에서 동작이 감지된 경우는 동작채널[1], 제 2 사분면에서 동작이 감지된 경우는 동작채널[2], 제 3 사분면에서 동작이 감지된 경우는 동작채널[3], 제 4 사분면에서 동작이 감지된 경우는 동작채널[4]의 경고신호를 출력하고, 논리곱 처리부(509)에서 나오는 모든 신호는 제2 논리합 게이트(510)의 입력으로 들어가게 되므로, 어떤 채널이던지 동작이 감지되면, 동작채널[0]에 경고신호가 출력된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 엠펙(MPEG)-2 비디오 부호화기를 이용하여 영상데이터를 부호화함과 동시에 움직임을 감지할 수 있으므로, 그에 따른 시스템의 소형화와 경비절감의 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기에 있어서,
    입력받은 비디오 데이터를 저장하기 위한 저장 수단;
    상기 저장 수단에 저장된 데이터의 시간적인 중복성을 제거하기 위한 움직임 추정 및 보상 수단;
    상기 비디오 부호화기에서 사용되는 각종 클럭을 생성하기 위한 클럭 발생 수단;
    상기 클럭 발생 수단으로부터 입력되는 동작 감지를 위한 클럭에 따라 동작하여, 상기 움직임 추정 및 보상 수단으로부터 입력되는 움직임 벡터(mot_vec)를 이용하여 움직임을 감지하기 위한 동작 감지 수단; 및
    상기 비디오 부호화기에서 발생하는 데이터를 제어하여 부호화하기 위한 제어 및 부호화 수단
    을 포함하는 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 감지 수단은,
    상기 움직임 추정 및 보상 수단에서 출력되는 움직임 벡터의 크기를 이용하여 움직임을 감지하고, 매크로블럭의 위치정보를 이용하여 움직임 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 동작 감지 수단은,
    상기 움직임 추정 및 보상 수단에서 출력되는 움직임 벡터의 크기를 이용하여 움직임을 감지하여 움직임 감지신호를 출력하기 위한 움직임 감지수단;
    한 매크로블럭 내에서의 수평위치를 구하기 위한 수평위치 검출수단;
    한 매크로블럭 내에서의 수직위치를 구하기 위한 수직위치 검출수단;
    상기 움직임 감지수단, 상기 수평위치 검출수단 및 상기 수직위치 검출수단의 출력신호를 논리곱하여 각 채널에 대한 움직임을 독립적으로 감지하기 위한 제 1 감지수단; 및
    상기 제 1 감지수단의 각 출력신호를 논리합하여 전체 채널에 대한 움직임을 감지하기 위한 제 2 감지수단
    을 포함하는 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기.
  4. 동작감지기능을 가지는 비디오 부호화기에 적용되는 동작 감지 방법에 있어서,
    움직임 추정 및 보상부에서 출력되는 움직임 벡터의 크기를 획득하는 단계;
    상기 획득한 움직임 벡터의 크기가 소정의 임계치보다 큰지를 확인하는 단계;
    수평카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수평 위치를 구하고, 수직카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수직 위치를 구하는 단계; 및
    각 채널에 대하여 독립적으로 움직임 여부를 검출하여 출력하는 단계
    를 포함하는 동작 감지 방법.
  5. 대용량 프로세서를 구비한 비디오 부호화기에,
    움직임 추정 및 보상부에서 출력되는 움직임 벡터의 크기를 획득하는 기능;
    상기 획득한 움직임 벡터의 크기가 소정의 임계치보다 큰지를 확인하는 기능;
    수평카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수평 위치를 구하고, 수직카운터의 카운터 계수를 비교하여 움직임의 수직 위치를 구하는 기능; 및
    각 채널에 대하여 독립적으로 움직임 여부를 검출하여 출력하는 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020000072854A 2000-12-04 2000-12-04 동작 감지 기능을 가지는 비디오 부호화기 및 그를 이용한 동작 감지 방법 KR100707669B1 (ko)

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