KR100809286B1 - 감시카메라 영상 신호 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 촬영된 각각의 영상 프레임 중 유용한 영상만을 송출하여 블러 현상을 안정화시키는 영상 처리장치에 관한 것으로서, 카메라의 영상 프레임 취득할 때마다 동시에 피사체에 적합한 조도를 유지할 수 있도록 조명을 제공하는 것을 특징으로 하며, 영상 보정의 최소화는 물론 양질의 고선명 영상을 취득할 수 있어 화면 떨림 현상인 블러(blur)가 최소화되는 효과가 있다. 또 항상 양질의 고선명 영상 취득을 통해 화면 떨림 현상이 없으므로 이동을 하면서 감시하는 감시용 차량, 회전형 카메라(줌 카메라 포함) 등에 설치하여 사용하는 것에 바람직하며, 주·야간 및 조도의 변화가 심한 장소 등에도 사용가능한 것이다.

감시카메라, 영상, 신호, 조도

Description

감시카메라 영상 신호 처리장치{VIDEO SIGNAL PROCESSING DEVICE OF SECURITY CAMERA}

도 1은 종래 기술에 감시카메라의 영상 신호 처리장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 감시카메라 영상 신호 처리장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3은 본 발명의 감시카메라 영상 신호 처리 과정을 나타낸 영상 비교한 영상사진.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 영상 취득부 2: 타이밍 발생부

3: 프레임 동기 트리거 발생부 4: 스트로보 조명부

5: 영상 저장부 6: 움직임 보상부

7: 움직임 검출부 8: 영상 출력부

본 발명은 감시카메라 영상 신호 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 는 감시 위치의 조정 또는 이동 중 발생하는 흔들림 영상을 안정화하여 고선명 영상을 구현할 수 있는 감시카메라의 영상 신호 처리장치에 관한 것이다.

최근에 들어 동영상을 취득하기 위한 디지털 캠코더, 카메라폰, 화상카메라 및 감시카메라 등을 포함한 디지털 영상 신호 처리장치에 대한 수요가 급증하면서 고화질의 영상을 취득하기 위한 다양한 기능을 갖는 영상 신호 처리장치가 제안되고 있다.

일반적인 디지털 영상 신호 처리장치는 첨부된 도 1에서와 같이 타이밍 발생부(100)의 신호에 따라 초당 설정된 피사체의 영상 프레임을 영상 취득부(200)의 CCD(Charge Coupled Coupled Device) 카메라를 통해 촬영하게 되고, 촬영된 모든 영상 프레임은 데이터로 변환된 후 영상 저장부(300)에 모두 저장된다. 상기 영상 저장부(300)에 저장된 다수의 영상 프레임 중 유용한 영상일 경우 움직임 보상부(500)를 통과하여 영상 출력부(600)로 전달시켜 통상의 모니터로 출력시키거나 저장매체에 기록하게 된다. 한편, 상기 과정 중 영상 취득부(200)가 외부의 충격 또는 진동, 카메라 회전, 그리고 피사체의 초점을 조정하기 위하여 렌즈의 위치가 상하 또는 회전할 때 발생하는 떨림으로 인하여 흐트러진 영상이 제공될 경우에는 움직임 검출부(400)가 떨림을 감지하여 신호를 움직임 보상부(500)에 전달하게 되고, 상기 움직임 보상부(500)는 입력되는 각각의 영상 프레임 중에서 불필요한 영상은 제거하게 되고 유용한 영상 프레임만을 영상 출력부(600)로 송출하도록 이루어진다.

또한, 상기와 같은 종래의 영상 신호 처리장치는 좀더 선명한 영상을 취득하 기 위하여 저조도 환경에서도 고선명 영상을 취득할 수 있도록 여러 가지 방법들이 제시되었다.

즉 종래의 영상 신호 처리장치에서는 플래시를 사용하는 방법과, 노출 시간을 늘려주는 방법 및 휘도를 제어하는 방법 등을 사용하게 된다.

상기 방법 중 플래시를 사용하는 방법은 1회씩 순간적인 광선을 단발로 발생하므로 연속하여 촬영하면 고선명의 영상을 얻을 수 없는 문제점이 있고, 상기 방법 중 노출 시간을 늘려주는 방법은 초당 취득하는 영상 프레임 수가 줄어들게 됨은 물론 떨림 등에 민감하게 반응하게 되어 역시 고선명 동영상을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상기 방법 중 휘도를 제어하는 방법은 조도가 낮은 어두운 상황에서 휘도를 높이기 위하여 가시광선 램프 또는 적외선 램프를 통해 피사체에 빛을 연속 조명하게 된다. 통상적으로 카메라의 노출을 동영상 최대 1/60초로 작동하여 촬영하면 블러(blur)가 더 심해지는데 가시광선 램프 또는 적외선 램프를 연속하여 켜도 상황은 마찬가지이고, 일반적인 상황에서는 블러가 크더라도 영상 전체의 움직임이 많아서 그 블러가 눈에 띄지 않으나 떨림 방지를 위하여 움직임 보상부(500)에서 보정을 하면 영상 전체의 움직임이 상쇄되어 블러가 뚜렷하게 표출되는 문제점이 있다. 그러므로 조명을 연속 조사하여 피사체의 휘도를 높여도 떨림 등이 발생하면 램프로부터 발생하는 빛의 잔상(퍼짐) 발생으로 경계가 흐릿해져 움직임 보상부(500)에서 보정을 하여도 고선명의 동영상 취득이 어려운 문제점이 있었다.

상기 휘도를 제어하는 방법 중 다른 방법으로 야간에 감도 특성이 나빠지는 컬러 카메라의 문제점을 해소하기 위하여 야간에 광학저역필터(IR CUT FILTER)를 사용하여 입사광의 감쇄를 없애도록 노력하였으나 컬러 카메라의 근본적인 문제인 3색의 화소(pixel)가 2개의 점을 이루는 단점을 극복하지 못하여 화상의 감도가 저하되는 문제점으로 선명도가 저하됨으로써 떨림이 발생하면 블러 현상으로 고선명의 동영상 취득이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 다른 방법으로는 보안을 위한 감시분야에서 널리 사용되는 카메라의 선명도를 향상시키기 위해 조도의 환경에 따라 흑백 또는 컬러 CCD(Charge Coupled Coupled Device) 카메라를 선택하여 사용하게 된다. 상기 카메라는 촬영된 피사체 화면의 색채 재연성 여부에 따라 흑백 카메라와 컬러 카메라로 분류된다. 개발기술이 발전으로 흑백 카메라로부터 컬러 카메라의 가격이 저렴해 지면서 컬러 카메라의 수요가 급격히 증가하고 있는데, 컬러 카메라는 피사체의 색 정보를 제공할 수 있어 식별력이 높아 감시 효율이 좋으나. 어두운 야간(저조도)에는 흑백 카메라에 비해 현저하게 감도 특성이 나빠져 감시 능력을 상실하게 된다. 상기 문제점을 해소하기 위하여 흑백 카메라와 컬러 카메라를 함께 설치하여 사용하게 되었다. 상기 2대의 카메라를 사용하여 조도 센서를 이용해 빛의 조도가 0.1 럭스 이상에서는 컬러 카메라를 작동시키고 0.1 럭스 미만에서는 감도가 좋은 흑백 카메라를 사용하면서 화면을 구현하게 된다. 상기 컬러 및 흑백 카메라를 함께 설치함으로써 설치비가 높은 문제점이 있음은 물론 동일 조건상의 조도에서 정지된 피사체의 취득된 영상은 그나마 정확하나 떨림 또는 진동 그리고 이동하는 피사체 등으로부터 취득되는 영상은 선명도가 낮아 선명한 동영상을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

상기 종래의 동영상을 취득하는 모든 카메라는 초당 취득된 각각의 영상 프레임 중 선명도가 낮은 영상 프레임은 제거하고 양호한 영상 프레임만을 출력함에 있어서 움직임을 많이 보정할 때와 적게 보정할 때에 따라 영상의 퍼짐(블러)이 큰 변화를 일으킨다. 즉 영상 프레임을 한 장씩 볼 때 많이 움직이는 도중에 촬영한 화면은 움직임 방향으로 퍼지는 현상이 뚜렷하게 발생하므로 영상의 위치를 보정하여 전체의 흔들림을 보상하더라도 화소의 번짐을 막을 수 없어 선명한 동영상을 취득하지 못하는 것이다.

본 발명은 상술한 종래의 동영상 취득 감시카메라의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주간 또는 야간 등 상황에 적합한 조도를 제공하는 스트로보 조명(Strobo Light)을 카메라의 동영상 프레임의 촬영 시기와 동조하도록 작동시킴으로써 떨림 또는 이동 중 피사체를 촬영하여도 더욱 선명한 양질의 영상 프레임을 얻을 수 있으므로 영상의 흔들림 보상을 할 때 제거되는 영상 프레임이 극소수가 되어 화소의 분포 안정화를 통해 퍼짐이 없는 선명한 동영상을 구현할 수 있는 영상 신호 처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 일 실시예에 따르면, 영상 신호 처리장치는, 촬영된 각각의 영상 프레임 중 유용한 영상만을 송출하여 블러 현상을 안정화시키는 영상 처리장치에 있어서, 카메라에 의해 피사체를 초당 다수의 영상 프레임으로 촬영하는 영상 취득부와; 상기 영상 취득부의 카메라와 연결되어 초당 피사체를 촬영하는 영상 프레임 수량을 결정하여 제어하는 타이밍 발생부와; 상기 타이밍 발생기의 제어 신호의 입력에 의해 피사체의 촬영 영상 프레임 수량과 동조하도록 전기적 신호를 제어하는 영상 프레임 트리거 발생부와; 상기 타임밍 발생부와 동조하여 작동되는 영상 프레임 트리거 발생부에 의해 카메라의 각 영상 프레임 촬영 때마다 조명장치로서 빛을 발생하는 스트로보 조명부와; 상기 스트로보 조명부의 빛을 받은 피사체의 취득 영상을 저장하는 영상저장부와; 상기 영상저장부에 저장된 영상 프레임 중 불량 영상 프레임은 제거하고 유용한 영상만을 출력하는 움직임 보상부와; 상기 영상 취득부와 움직인 보상부 사이에 연결되어 피사체 또는 카메라의 이동을 감지하여 상기 움직임 보상부에 신호를 전달하는 움직임 검출부; 및 상기 움직임 보상부로부터 입력된 최상의 고선명 영상 신호를 모니터, 하드디스크 등의 출력 또는 기록 매체로 전달하는 영상 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 스트로보 조명부에 가시광선 램프 및/또는 적외선 램프가 단독 또는 혼합 배열되고, 상기 영상 프레임 트리거 발생부에 조도 센서를 포함하여 조도에 따라 가시광선 램프 또는 적외선 램프를 선택 사용할 수 있으며, 영상 프레임 트리거 발생부의 제어에 의해 피사체의 촬영 영상 프레임 수량과 스트로보 조명부의 가시광선 램프 및/또는 적외선 램프의 점등 횟수를 동일 또는 2배속으로 작동되어 양호한 피사체의 영상 프레임을 취득할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 영상 신호 처리장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 부호 1은 영상 취득부, 2는 타이밍 발생부, 3은 영상 프레임 동기 트리거 발생부, 4는 스트로부 조명부, 5는 영상 저장부, 6은 움직임 보상부, 7은 움직임 검출부, 8은 영상 출력부를 나타낸다.

상기 영상 취득부(1)는 컬러 및/또는 흑백 카메라를 통해 초당 다수의 영상 프레임을 취득하고, 상기 취득된 영상 프레임들을 신호로 변경한 후 영상저장부(5)에 전송하게 된다.

상기 영상 취득부(1)는 카메라와 연결되어 피사체를 촬영하는 영상 프레임 수량을 제어하는 타이밍 발생부(2)에 의해 초당 촬영되는 영상 프레임 수량이 결정된다. 일반적인 카메라에서 영상의 취득은 초당 영상 프레임 수가 주파수 60Hz에서 1/60초 열어놓고 촬영하여 다수의 영상 프레임을 얻게 된다.

영상 프레임 동기 트리거 발생부(3)는 타이밍 발생부(2)에서 설정된 촬영 횟수인 영상 프레임 수량과 동조하도록 제어 신호를 받아서 작동하여 촬영 영상 프레임 수량과 동일하게 작동되도록 전기적 신호를 스트로보 조명부(4)에 전달하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 영상 프레임 동기 트리거 발생부(3)에는 조도 센서를 포함하게 되고, 상기 조도 센서는 피사체를 촬영하는 환경(조도)의 차이에 따라 스트로보 조명부(4)에 배열된 가시광선(41) 또는 적외선(42) 램프에 선택적으로 전기적 신호를 전달할 수 있도록 제어하게 된다.

상기 스트로보 조명부(4)는 타임밍 발생부(2)와 동조하여 작동되는 영상 프 레임 트리거 발생부(3)로부터 전달되는 전기적 신호에 의해 카메라의 각 영상 프레임 촬영 때마다 동시에 피사체에 빛을 전달하여 휘도를 증대시킬 수 있도록 조명용 램프를 포함하여 이루어진다. 상기 조명용 램프는 카메라의 둘레에 배치되어 렌즈의 초점을 통하여 입력되는 피사체에 빛이 전달될 수 있도록 이루어지며, 상기 조명용 램프들은 가시광선(41) 또는 적외선(42) 램프를 단독 또는 혼합 배열하여 발광하도록 구성하게 된다. 상기 조명용 램프는 LED 램프, 할로겐 램프, 백열 램프 등을 사용하게 되고, 주간에는 가시광선(41) 램프를 사용하고, 야간에는 적외선(42) 램프를 사용하여 피사체를 촬영하는 매 영상 프레임 때마다 조도를 향상시켜 양호한 영상 프레임을 촬영할 수 있도록 이루어진다.

상기 스트로보 조명부(4)의 가시광선(41) 또는 적외선(42) 램프를 독단적으로 사용할 경우 가시광선(41) 램프는 기본 조도를 제공하는 주간의 실내 또는 야외에 주로 사용하게 되고, 적외선(42) 램프의 사용은 야간 또는 조도가 약한 실내에서 사용하여 영상 취득부(1)의 카메라의 촬영과 동시에 빛을 전달하여 피사체에 휘도를 증대시킴으로써 양질의 영상 프레임을 취득할 수 있다. 또한, 주·야간 또는 조도의 변화가 심한 장소를 수시로 이동하는 차량에 설치할 경우에는 가시광선(41) 및 적외선(42) 램프를 함께 배열하여 사용함으로써 항상 양질의 영상 프레임들을 취득할 수 있게 된다.

상기 영상 취득부(1)의 카메라에서 매 영상 프레임을 촬영할 때마다 스트로보 조명부(4)의 조명용 램프로부터 피사체에 빛을 전달함으로써 피사체 또는 카메라가 이동 및/또는 정지되어 있어도 휘도가 향상되어 양질의 영상 프레임을 연속하 여 취득할 수 있게 되고, 상기 취득된 양질의 영상 프레임은 곧 영상 저장부(5)에 전달되어 저장된다.

한편, 상기 영상저장부(5)에 저장된 영상 프레임은 순차적으로 움직임 보상부(6)로 전달되고, 움직임 보상부(6)로 전달된 영상 프레임은 피사체 및/또는 카메라의 정지, 떨림, 이동 등의 상태를 감지한 움직임 검출부(7)의 감지신호에 따라 고선명의 영상 프레임은 영상 출력부(8)로 바로 전송되고, 불량 영상 프레임은 제거되고 유용한 영상만을 출력하도록 이루어진다. 상기 움직임 보상부(6)의 작동은 종래의 카메라의 경우 취득되는 영상 프레임은 떨림 및 이동에 의하여 피사체의 영상이 첨부된 도 3의 카메라 떨림 상태인 버블 현상이 일어나므로 움직임 보상부(6)의 작동에 큰 부하가 발생하나 스트로보 조명부(4)의 조명용 램프로부터 발생된 빛이 피사체에 전달된 상태에서 영상 프레임을 취득하면 첨부된 도 3의 영상 안정화의 상태와 같이 양질의 고선명 영상 프레임을 취득할 수 있어서 움직임 보상부(6)의 작동이 원활함은 물론 삭제되는 영상 프레임이 없으므로 더욱 고선명의 영상을 신호로 변경한 후 영상 출력부(8)로 전달할 수 있으며, 상기 영상 출력부(8)에 전달된 최상의 고선명 영상 신호는 모니터, 하드디스크 등에 출력 또는 기록되도록 각 매체로 전달하게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 영상 프레임 동기 트리거 발생부(3)에서 타이밍 발생부(2)로부터 초당 촬영되는 영상 프레임의 수량을 감지한 후 상기와 같이 동일 영상 프레임 수량과 일치하도록 스트로보 조명부(4)의 조명용 램프를 작동시켜 휘도가 양호한 영상 프레임을 취득할 수 있는 것에 한정되는 것은 아니고, 상기 영상 프레임 트리거 발생부(3)의 제어에 의해 카메라를 통한 피사체의 촬영 영상 프레임 수량에 비하여 스트로보 조명부(4)의 가시광선 램프 또는 적외선 램프의 점등 횟수를 2배로 빠르게 작동시키면 각 영상 프레임의 블러가 2배 줄어들어 더욱 양질의 고선명 영상을 취득할 수 있다. 즉 상기 스트로보 조명부(4)의 조명용 램프의 작동은 하나의 영상 프레임을 1/60초로 노출하여 피사체를 촬영한다면 PLA의 경우 50Hz, NTSC의 경우 60Hz에서 1/120초, 1/180, 1/240로 2배속의 조명을 전달할 수 있고 약 1/1000초 이내에서 작동가능하여 카메라에서 피사체의 상을 취득하는 타임과 항상 일치됨은 물론 떨림 및 이동이 발생하여도 피사체에 양호한 휘도를 얻을 수 있는 조명이 전달되므로 항상 양질의 고선명 영상을 취득할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능함을 미리 밝혀둔다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이동중 떨림 및 피사체의 위치변화가 심하게 발생하여도 카메라의 영상 프레임 취득할 때마다 동시에 피사체에 적합한 조도를 유지할 수 있도록 조명을 제공함으로써 영상 보정의 최소화는 물론 양질의 고선명 영상을 취득할 수 있어 화면 떨림 현상인 블러가 최소화되는 효과가 있다. 또 항상 양질의 고선명 영상 취득을 통해 화면 떨림 현상이 없으므로 이동을 하면서 감시하는 차량 등에 설치하여 사용하는 것에 바람직하며, 주·야간 및 조도의 변화가 심한 장소 등에도 사용가능한 것이다.

Claims (4)

1. 촬영된 각각의 영상 프레임 중 유용한 영상만을 송출하여 블러 현상을 안정화시키는 영상 처리장치에 있어서,

   카메라에 의해 피사체를 초당 다수의 영상 프레임으로 촬영하는 영상 취득부와;

   상기 영상 취득부의 카메라와 연결되어 초당 피사체를 촬영하는 영상 프레임 수량을 결정하여 제어하는 타이밍 발생부와;

   상기 타이밍 발생기의 제어 신호의 입력에 의해 피사체의 촬영 영상 프레임 수량과 동조하도록 전기적 신호를 제어하는 영상 프레임 트리거 발생부와;

   상기 타임밍 발생부와 동조하여 작동되는 영상 프레임 트리거 발생부에 의해 카메라의 각 영상 프레임 촬영 때마다 조명장치로서 빛을 발생하는 스트로보 조명부와;

   상기 스트로보 조명부의 빛을 받은 피사체의 취득 영상을 저장하는 영상저장부와;

   상기 영상저장부에 저장된 영상 프레임 중 불량 영상 프레임은 제거하고 유용한 영상만을 출력하는 움직임 보상부와;

   상기 영상 취득부와 움직인 보상부 사이에 연결되어 피사체 또는 카메라의 이동을 감지하여 상기 움직임 보상부에 신호를 전달하는 움직임 검출부; 및

   상기 움직임 보상부로부터 입력된 최상의 고선명 영상 신호를 모니터, 하드디스크 등의 출력 또는 기록 매체로 전달하는 영상 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시카메라 영상 신호 처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스트로보 조명부는 가시광선 램프 또는 적외선 램프를 단독 또는 혼합 배열하여 발광하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 감시카메라 영상 신호 처리장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스트로보 조명부에 가시광선 램프 및 적외선 램프가 혼합 배열되었을 때 상기 영상 프레임 트리거 발생부에 조도 센서를 포함하여 조도에 따라 가시광선 램프 또는 적외선 램프를 선택 사용할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 감시카메라 영상 신호 처리장치.
4. 삭제

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