KR100739997B1

KR100739997B1 - 개선된 ｃｃｔｖ 시스템 및 이를 이용한 녹화재생방법

Info

Publication number: KR100739997B1
Application number: KR1020060071881A
Authority: KR
Inventors: 배성준
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2007-07-16

Abstract

개시된 본 발명에 따른 개선된 CCTV 시스템 및 이를 이용한 녹화재생방법은, 카메라, 신호변환부, 영상저장부 및, 영상재생부로 구성된 CCTV 시스템에 있어서, 상기 신호변환부에서 출력된 영상 신호를 2차원 배열로 변환하여 저장하는 버퍼메모리부, 상기 버퍼메모리부의 출력을 비교하여 움직임이 있는 프레임을 검출하는 동작검출부 및, 상기 추출된 프레임을 3차원 배열로 변환하고 변환된 3차원 배열의 소정의 셀 영역만 감지하여 움직임이 있는 경우 상기 3차원 배열의 소정의 셀 영역을 움직임 방향으로 옮기며 상기 움직임이 있는 영상을 녹화 및 재생하도록 제어신호를 출력하는 녹화재생제어부를 포함한다. 이에 의하면, 촬영된 영상의 피사체의 움직임을 3차원 배열로 변환하여 검출함으로써, 시스템의 부하를 최소화하며 검출능을 향상시키는 효과가 있다.

CCTV, 타임랩스 VCR, 동작검출방법.

Description

개선된 ＣＣＴＶ 시스템 및 이를 이용한 녹화재생방법{Improved CCTV system and Recording/Display method thereof}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV 시스템의 블록도,

도 2는 3차원 배열의 변환을 설명한 예시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 녹화방법을 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

210. 카메라 220. 신호변환부

230. 버퍼메모리부 240. 동작검출부

250. 녹화재생제어부 260. 영상저장부

270. 영상재생부 301. 2차원 배열

302. 3차원 배열

본 발명은 개선된 CCTV 시스템 및 이를 이용한 녹화 및 재생방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 CCTV 카메라로 촬영된 피사체의 움직임을 3차원 배열로 변환하여 움직임을 검출하고 움직임이 검출된 경우 녹화 및 재생을 하는 CCTV 시스템 및 녹화재생방법에 관한 것이다.

Television 시스템은 폐회로 시스템(Closed Circuit System)과 개회로 시스템(Open Circuit System)으로 분류되는데, 후자는 화상 정보를 불특정 다수에게 전달하는 것을 목적으로 하며, 보통 우리가 말하는 TV 방송이 여기에 속한다. 이에 반해 전자인 폐회로 시스템은 화상 정보를 특정의 목적으로 특정의 사용자에게 전달하는 시스템을 말하며 일반적으로 CCTV(Close Circuit TeleVision)라 칭한다.

이와 같이 CCTV는 특정 수신자를 대상으로 화상을 전송하기 때문에 주로 공공기관이나 공장 등에 설치되어 도난 및 각종 범죄, 기계의 오작동 여부 등을 감시하는 용도로 많이 사용되고 있다. 이러한 CCTV의 특성상 장시간에 걸쳐 영상을 기록하여야 하기 때문에 CCTV 시스템에서의 저장 장치는 일반 VCR과는 달리 테이프상에서 기록하는 시간 간격을 길게 하여 테이프의 사용시간을 늘려주는 방식인 타임랩스 VCR (Time Laps VCR)이 주로 사용된다.

그러나, 감시용이라는 그 특성상 한정된 범위를 집중하여 촬영하기 때문에 영상은 대부분 정지영상이고 움직임의 정도는 미미하므로 장시간에 걸쳐 영상을 녹화하는 것에 비하여 테이프가 낭비되는 문제점이 있다.

따라서, 보다 효율적인 녹화를 위해 촬영 도중 움직임이 있는 경우를 포착하고, 움직임이 검출된 경우에만 영상을 저장하는 방법이 요구된다.

또한, 영상재생시 움직임이 있는 부분을 추적(tracking)하며 재생하면, 변화없는 정지영상을 계속적으로 디스플레이하는 것보다 감시효율을 높힐 수 있다.

영상의 움직임을 검출하는 방법으로는 동영상의 모션 벡터 양자화 방법이 있다. 즉, 동영상의 모션 벡터를 양자화시키고 각 양자화 구간에 맵핑되는 모션 벡터의 개수를 검출하여 모션 벡터의 히스토그램을 생성한 후, 생성된 히스토그램을 비교하는 방법으로 영상의 움직임을 검출하는 방법을 말한다. 그러나, 이러한 방법의 경우 검출성능에 비해 처리 속도가 느리다는 문제점이 있다. 동작 검출을 위하여 영상을 프레임(frame) 단위로 저장하고 소정의 프레임 수 기간 동안 지연시켜 출력하여 각 프레임을 화소 단위로 비교하는 동작검출기법을 이용하는 방법 역시 각 프레임을 화소 단위로 비교하기 때문에 처리속도가 감소하는 문제점이 있다.

한편, 대한민국 특허 제0235249호 (발명의 명칭 : 캐릭터 제너레이터를 이용한 화상변화 검출장치 및 방법)에서는 동작검출을 위하여 캐릭터 제너레이터를 이용하는 방법을 개시하고 있으나, 사용자가 화면의 변화가 있을 것으로 예상되는 곳을 미리 설정해 주어야 하는 불편함이 있다.

결국, 종래의 동작검출기법을 이용하여 CCTV 시스템을 운용하는 경우 처리속도가 감소하고 시스템의 부하를 줄 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 영상 신호를 3차원 배열로 변환하여 동작을 검출함으로써, 처리속도를 향상시키고 시스템 의 부하를 감소시키는 개선된 CCTV 시스템 및 이를 이용한 녹화재생방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 피사체를 촬영하여 촬영에 따른 영상신호를 발생시키는 카메라, 상기 촬영된 영상신호를 소정의 신호로 변환하는 신호변환부, 상기 신호변환부에서 출력된 신호를 설정된 시간 동안 녹화하는 영상저장부 및, 상기 영상 신호를 출력하여 디스플레이하는 영상재생부로 구성된 CCTV 시스템에 있어서, 상기 신호변환부에서 출력된 영상 신호를 2차원 배열로 변환하여 프레임 단위로 저장하는 버퍼메모리부, 상기 버퍼메모리부에 저장된 프레임의 2차원 배열을 프레임 단위로 비교하여 움직임이 있는 프레임을 검출하는 동작검출부 및, 상기 추출된 프레임을 3차원 배열로 변환하고 변환된 3차원 배열의 소정의 셀 영역만 감지하여 움직임이 있는 경우, 상기 3차원 배열의 소정의 셀 영역을 움직임 방향으로 옮기며 상기 움직임이 있는 영상을 녹화 및 재생하도록 제어신호를 출력하는 녹화재생제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 녹화재생제어부는 상기 동작검출부에서 검출된 프레임을 3차원 배열로 변환하되, 움직임이 있는 부분영역은 '1'로 표시하고, 그 이외의 부분은 '0'으로 표시하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 CCTV 시스템의 녹화재생방법은, (a) 하나 이상의 카메라로부터 영상신호를 입력받는 단계, (b) 상기 영상신호의 프레임을 2차원 배열로 변환하는 단계, (c) 상기 2차원 배열을 프레임 단위로 비교하여 피사체의 움직임이 검출되면 움직임이 검출된 2차원 배열의 프레임을 3차원 배열로 변환하는 단계 및, (d) 상기 변환된 3차원 배열의 소정의 셀 영역만 감지하여 상기 3차원 배열의 소정의 셀 영역을 움직임 방향으로 옮기며 상기 움직임이 검출된 영상을 녹화 및 재생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c) 단계에서 움직임이 검출된 2차원 배열의 프레임을 3차원 배열로 변환할 때, 움직임이 있는 부분영역을 '1'로 표시하고, 그 이외의 부분은 '0'으로 표시하여 변환하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV 시스템 및 이를 이용한 녹화재생방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV 시스템의 구성을 나타내는 블록도이며, 도시된 바와 같이 버퍼메모리부(230), 동작검출부(240) 및, 녹화재생제어부(250)를 포함한다.

카메라(210)는 감시 지역의 영상을 촬영하여 소정의 영상신호를 출력하게 된다. 이때 카메라는 하나 이상인 것이 가능하며, 카메라가 복수 개인 경우 선택스위치(도시안됨)에 의해 다수의 카메라를 스위칭하는 것도 가능하다.

신호변환부(220)는 상기 촬영된 영상 신호를 디지털 신호로 변환한다. 디지털 카메라를 이용하는 경우에는 상기 영상신호가 디지털 방식이므로 상기 신호변환 과정은 생략이 가능하지만, 디지털 신호는 아날로그 신호에 비해 검색, 저장, 처리 등이 용이하므로 디지털 신호로 변환하여 처리하는 것이 일반적이다.

이때, 신호변환부(220)의 출력신호를 프레임 주기로 스위칭하는 다중화기(multiplexer)로 인가하여 복수개의 채널에서 촬영된 영상을 하나의 신호로 출력할 수도 있다.

버퍼메모리부(230)는 상기 디지털 영상 신호를 2차원 배열로 변환하여 프레임 단위로 저장한다. 버퍼메모리부(230)는 두개의 버퍼메모리로 구성되어 실시간으로 입력된 영상 신호를 프레임 주기로 시간차를 두고 저장할 수 있다. 즉, 제1버퍼메모리(231)에는 n-1 번째 프레임을 저장하고, 제2버퍼메모리(232)에는 n 번째 프레임을 저장하는 것이 가능하다.

동작검출부(240)는 상기 버퍼메모리부(230)에 저장된 2차원 배열의 영상 신호를 실시간으로 비교하여 영상의 움직임을 검출한다. 동작검출방법을 예시적으로 설명하면, 제1버퍼메모리(231)에 저장된 n-1 번째 프레임데이터와 제2버퍼메모리(232)에 저장된 n 번째 프레임데이터를 비교하여 그 차이가 설정된 기준치 이상이면 움직임이 있는 것으로 보고 동작을 검출한다. 상기 프레임데이터로는 DCT 계수, 농도 히스토그램, 칼라 히스토그램 등의 특징값을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

녹화재생제어부(250)는 상기 동작검출부(240)에서 검출된 프레임을 3차원 배열로 변환하고, 변환된 3차원 배열의 소정의 셀 영역만 감지하여 움직임이 있는 경우 상기 3차원 배열의 소정의 셀 영역을 움직임 방향으로 옮기며 상기 움직임이 있 는 영상을 저장 및 재생하도록 소정의 제어신호를 출력한다.

녹화재생제어부(250)의 3차원 배열 변환 과정 및 제어과정을 구체적인 예를 들어 설명하면 도 2과 같다.

도 2에 도시한 바와 같이, 먼저 출력된 영상 신호는 2차원 배열(301)로 변환되어 버퍼 메모리(230)에 저장된다. 다음으로 동작검출부(240)에서 버퍼 메모리(230)에 저장된 2차원 배열(301)에서 각 셀의 성분을 비교하여 움직임을 검출한다. 이 과정에서는 영상 신호 전체(311)를 비교하게 된다. 움직임이 검출되면 녹화제어부(250)에서는 상기 2차원 배열(301)을 3차원 배열(302)로 변환한다. 이때, 움직임이 있는 부분에는 '1'을 할당하고, 움직임이 없는 부분에는 '0'을 할당한다. 즉, 이후의 3차원 배열에서 '1'로 표시된 부분만 움직임이 있는 부분에 해당하므로, 3차원 배열에서는 '1'로 표시된 셀(312)만 비교하면 움직임을 검출할 수 있게 된다.

이후 움직임의 방향에 따라 '1'로 표시된 셀을 옮기고, 이때의 프레임이 저장되도록 하는 제어신호를 출력하여 영상저장부(260)로 인가한다. 따라서, 영상저장부(260)는 상기 제어신호에 따라 영상의 움직임이 있는 경우에만 녹화를 실행하게 된다.

한편, 상기 3차원 배열을 통해 움직임이 검출되면, 상기 '1'로 표시된 셀 영역에 해당하는 부분을 확대하여 재생하도록 하는 제어신호를 출력하여 영상재생부(270)로 인가한다. 그러면, 영상재생부(270)는 움직임이 있는 부분을 추적하며 확대하여 재생하게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 영상저장부(260)에는 상기 영상이 디지털 또는 아날로그 형태로 저장되며, 타임랩스 VCR을 사용할 수 있다.

영상재생부(270)는 상기 영상을 디스플레이하는 모니터로 구성되며, 복수의 채널을 디스플레이하는 분할모니터인 것이 바람직하다. 상술하였듯이, 영상재생부(270)는 상기 녹화재생제어부(250)의 제어신호에 따라 움직임이 있는 부분을 확대하여 재생하는 것이 가능하며, 움직임이 포착된 영상을 느리게 재생하는 것도 가능하다.

도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CCTV 시스템의 녹화재생방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 영상신호가 입력(S400)되면, 상기 영상신호를 2차원 배열로 변환하여 n-1 번째 프레임데이터는 제1버퍼메모리(231)에 저장하고 n 번째 프레임은 제2버퍼메모리(232)에 저장한다(S401).

다음으로 동작검출부(240)에서 상기 버퍼메모리부(230)에 저장된 영상신호를 비교하여 동작을 검출하고, 동작이 검출되지 않으면 상기 단계를 반복실행한다(S402).

상기 동작이 검출되면 녹화재생제어부(250)에서 이를 3차원 배열로 변환하되, 움직인 영역에 대해서는 '1'을 할당하고, 그 이외의 부분에 대해서는 '0'을 할당한다(S403). 이후 3차원 배열의 '1'영역만 감지(S404)하여 영상의 움직임을 따라가면서 '1'영역을 옮기며 영상을 녹화 및 재생한다(S405).

결국, 상기와 같은 과정을 거치면, 처음에는 움직임 검출을 위해 2차원 배열 전체를 비교하였으나, 이후에는 3차원 배열에서 '1'로 표시된 셀만 비교함으로써, 검출능을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 CCTV 시스템 및 이를 이용한 녹화재생방법에 의하면, 영상 신호를 3차원 배열로 변환하여 동작을 검출함으로써, 처리속도를 향상시키고 시스템의 부하를 감소시키는 효과가 있다.

Claims

피사체를 촬영하여 촬영에 따른 영상신호를 발생시키는 카메라, 상기 촬영된 영상신호를 소정의 신호로 변환하는 신호변환부, 상기 신호변환부에서 출력된 신호를 설정된 시간 동안 녹화하는 영상저장부 및, 상기 영상 신호를 출력하여 디스플레이하는 영상재생부로 구성된 CCTV 시스템에 있어서,

상기 신호변환부에서 출력된 영상 신호를 2차원 배열로 변환하여 프레임 단위로 저장하는 버퍼메모리부;

상기 버퍼메모리부에 저장된 프레임의 2차원 배열을 프레임 단위로 비교하여 움직임이 있는 프레임을 검출하는 동작검출부; 및,

상기 추출된 프레임을 3차원 배열로 변환하고 변환된 3차원 배열의 소정의 셀 영역만 감지하여 움직임이 있는 경우 상기 3차원 배열의 소정의 셀 영역을 움직임 방향으로 옮기며 상기 움직임이 있는 영상을 녹화 및 재생하도록 제어신호를 출력하는 녹화재생제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV 시스템.
제1항에 있어서, 상기 녹화재생제어부는,

상기 동작검출부에서 검출된 프레임을 3차원 배열로 변환하되, 움직임이 있는 부분영역은 '1'로 표시하고, 그 이외의 부분은 '0'으로 표시하는 것을 특징으로 하는 CCTV 시스템.
(a) 하나 이상의 카메라로부터 영상신호를 입력받는 단계;

(b) 상기 영상신호의 프레임을 2차원 배열로 변환하는 단계;

(c) 상기 2차원 배열을 프레임 단위로 비교하여 피사체의 움직임이 검출되면 움직임이 검출된 2차원 배열의 프레임을 3차원 배열로 변환하는 단계; 및,

(d) 상기 변환된 3차원 배열의 소정의 셀 영역만 감지하여 움직임이 검출되면 상기 3차원 배열의 소정의 셀 영역을 움직임 방향으로 옮기며 상기 움직임이 검출된 영상을 녹화 및 재생하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV 시스템의 녹화재생방법.
제3항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

움직임이 있는 부분영역을 '1'로 표시하고, 그 이외의 부분은 '0'으로 표시하여 3차원 배열로 변환하는 것을 특징으로 하는 CCTV 시스템의 녹화재생방법.