KR101003362B1 - 템플릿의 크기 결정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 템플릿을 이용하여, 이동하는 피사체를 추적함에 있어서, 촬영한 영상에서 배경영상의 크기와 배경영상을 제외한 나머지 피사체의 영상 크기를 이용하여 피사체의 추적에 사용할 적절한 크기를 가지는 하나의 템플릿을 빠른 속도로 결정할 수 있는 템플릿의 크기 결정장치에 관한 것으로서 카메라가 촬영한 영상을 영상 취득부가 취득하고, 취득한 영상에서 배경영상 분리부가 배경영상을 제거하며, 제거한 배경영상의 영역 크기와 배경영상을 제외한 나머지 피사체의 영상 크기를 템플릿 크기 범위 설정부가 비교하여 피사체에 매칭시킬 템플릿 크기의 범위를 설정하며, 설정한 범위 내의 크기를 가지는 복수의 템플릿들을 매칭부가 배경영상이 분리된 피사체의 영상과 하나씩 매칭시키며, 매칭부의 매칭 결과에 따라 템플릿 결정부가 하나의 템플릿을 결정한다.
Figure R1020080088625
피사체추적, 템플릿, 템플릿매칭, 배경영상, 카메라, 피사체

Description

템플릿의 크기 결정장치{Apparatus for determining size template}
본 발명은 템플릿의 크기 결정장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 템플릿을 이용하여, 소정의 피사체의 이동을 추적함에 있어서, 배경영상의 크기와 배경영상을 제외한 나머지 피사체의 영상 크기를 이용하여 피사체의 추적에 사용할 적절한 크기를 가지는 하나의 템플릿을 빠른 속도로 결정할 수 있는 템플릿의 크기 결정장치에 관한 것이다.
유비쿼터스 환경을 구현하기 위해서는 먼저 대상이 되는 피사체를 인식할 수 있어야 되고, 그 인식한 피사체가 이동하더라도 해당 피사체를 계속 추적할 수 있어야 된다.
이동하는 피사체를 계속 추적하는 장치로서는 템플릿 매칭을 이용하여 피사체를 추적하는 장치가 알려져 있다.
상기 템플릿 매칭을 이용하여 피사체를 추적하는 장치 예를 들면, 움직이는 사람을 계속 추적하는 장치는 먼저 사람의 몸이 나타낼 수 있는 다양한 형태 예를 들면, 사람의 발이나 얼굴 및 몸통 등이 나타낼 수 있는 다양한 형태와, 크기가 상이한 복수의 템플릿을 미리 생성하고, 생성한 복수의 템플릿들을 메모리에 저장하여 둔다.
그리고 카메라의 캡쳐 영역 이내에 소정의 피사체가 들어올 경우에 메모리에 저장되어 있는 복수의 템플릿을 하나씩 선택하여 캡쳐 영역 이내에 들어온 피사체와 크기를 비교하며, 비교 결과 피사체와 크기가 가장 매칭되는 하나의 템플릿을 사용하여 해당 피사체를 추적하는데 사용하고 있다. 예를 들면, 피사체와 템플릿의 상호관계(correlation)를 계산하고, 계산한 값을 비교하며, 비교 결과 크기가 가장 매칭되는 하나의 템플릿을 선택하여 해당 피사체를 추적하는데 사용하고 있다. 또한 상기 피사체와 템플릿의 상호관계를 계산하는 방법 이외에도 여러 가지의 방법으로 복수의 템플릿을 하나씩 피사체와 크기를 비교하며, 피사체와 크기가 가장 매칭되는 하나의 템플릿을 선택하여 해당 피사체를 추적하는데 사용할 수도 있다.
그러나 상기 템플릿 매칭을 이용하여 피사체를 추적하는 장치는 카메라의 캡쳐 영역 이내에 들어온 피사체의 영상을 메모리에 미리 저장되어 있는 복수의 템플릿들 각각과 하나씩 일일이 비교하여 매칭되는 정도를 판단하고, 가장 매칭되는 하나의 템플릿을 결정하는 것으로서 템플릿의 결정에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
그러므로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 카메라의 캡쳐 영역 이내에 들어온 피사체의 영상 크기에 따라 적절한 크기를 가지는 템플릿을 빠른 시간 내에 결정하는 템플릿의 크기 결정장치를 제공한다.
본 발명의 템플릿의 크기 결정장치에 따르면, 카메라의 촬영 영상을 영상 취득부가 취득하고, 취득한 영상에서 배경영상을 모두 제거하고, 움직이는 피사체의 영상만을 추출한다.
그리고 카메라가 촬영한 영상 전체에서 피사체의 영상이 차지하는 크기로 피사체에 매칭시킬 템플릿 크기의 범위를 설정하고, 설정한 범위 내의 크기를 가지는 복수의 템플릿들을 피사체의 영상에 비교하여 매칭상태를 판단한다.
상기 매칭 상태가 판단되면, 가장 정확하게 매칭된 하나의 템플릿을 피사체의 추적에 사용할 템플릿으로 결정한다.
그러므로 본 발명의 템플릿의 크기 결정장치는, 카메라가 촬영한 영상을 취득하는 영상 취득부와, 상기 영상 취득부가 취득한 영상에서 배경영상을 제거하는 배경영상 분리부와, 상기 배경영상 분리부에서 배경영상이 분리된 피사체의 영상을 이용하여 템플릿 크기의 범위를 설정하는 템플릿 크기 범위 설정부와, 상기 템플릿 크기 범위 설정부가 설정한 범위의 크기를 가지는 템플릿들을 상기 배경영상 분리부에서 배경영상이 분리된 피사체와 매칭시키는 매칭부와, 상기 매칭부의 매칭 결과에 따라 하나의 템플릿을 결정하는 템플릿 결정부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 배경영상 분리부는 미리 배경영상이 저장되어 있는 상기 배경영상 저장부와, 상기 영상 취득부가 취득한 영상에서 상기 배경영상 저장부에 저장되어 있는 배경영상을 제거하는 배경영상 제거부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 템플릿 크기 범위 설정부는 상기 배경영상 분리부가 출력하는 영상에서 배경영상을 제외한 나머지 영역의 크기를 배경영상의 영역 크기로 나눈 값에 미리 설정된 크기의 범위 값을 가산 및 감산하여 템플릿 크기의 범위를 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 템플릿의 크기 결정장치는 미리 생성한 복수의 템플릿을 저장하는 템플릿 저장부를 더 포함하고, 상기 매칭부는 상기 템플릿 저장부에 저장된 복수의 템플릿들 중에서 상기 템플릿 크기 범위 설정부가 설정한 범위의 크기를 가지는 템플릿들을 상기 배경영상이 분리된 피사체와 매칭시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 템플릿의 크기 결정장치는 카메라가 촬영한 영상 전체에서 배경영상의 영역 크기와 추적하고자 하는 피사체의 영역 크기의 비율을 계산하고, 게산한 비율에 따라 템플릿 크기의 범위를 설정한다.
그리고 템플릿 저장부에 저장되어 있는 복수의 템플릿들 중에서 상기 설정한 범위의 크기를 가지는 템플릿들을 추출하고, 추출한 템플릿들을 하나씩 선택하여 피사체에 매칭시키며, 매칭 결과에 따라 하나의 템플릿을 피사체의 추적에 사용할 템플릿으로 결정한다.
그러므로 피사체의 추적에 사용할 템플릿을 빠른 속도로 결정할 수 있는 효과가 있다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 본 발명의 템플릿 크기 결정장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 여기서 부호 100은 피사체를 촬영하는 카메라이고, 부호 110은 상기 카메라(100)가 촬영한 영상을 취득하는 영상 취득부이다.
부호 120은 배경영상 분리부이다. 상기 배경영상 분리부(120)는 배경영상 제거부(122) 및 배경영상 저장부(124)를 포함한다.
상기 배경영상 저장부(124)는 상기 카메라(100)가 촬영한 배경영상을 미리 저장한다. 상기 배경영상 제거부(122)는 상기 영상 취득부(110)가 취득한 영상과 상기 배경영상 저장부(124)에 미리 저장된 배경영상을 비교하고, 비교 결과에 따라 배경영상을 제거한다.
부호 130은 템플릿 크기 범위 설정부이다. 상기 템플릿 크기 범위 설정부(130)는 상기 배경영상 제거부(122)로부터 입력되는 배경영상이 제거된 영상에서 배경영상의 영역과 배경영상을 제외한 나머지 영역의 크기를 비교하여 템플릿 크기를 계산하고, 계산한 템플릿 크기에 미리 설정된 값을 감산 및 가산하여 템플릿 크기의 범위를 설정한다.
부호 140은 템플릿 저장부이다. 상기 템플릿 저장부(140)는 사람의 몸이 나타낼 수 있는 다양한 형태의 템플릿이 다양한 크기로 미리 생성되어 저장된다. 예를 들면, 인체의 발이나 몸통 및 머리 형태의 템플릿이 다양한 크기로 미리 제작되어 상기 템플릿 저장부(140)에 저장된다.
부호 150은 매칭부이다. 상기 매칭부(150)는 상기 템플릿 저장부(140)에 저장되어 있는 복수의 템플릿들 중에서 상기 템플릿 크기 범위 설정부(130)가 설정한 범위에 해당되는 크기의 템플릿들을 상기 배경영상 제거부(122)에서 배경영상이 제거된 피사체의 영상과 비교하여 매칭 정도를 판단한다.
부호 160은 템플릿 결정부이다. 상기 템플릿 결정부(160)는 상기 매칭부(150)의 매칭 결과에 따라 상기 피사체의 움직임을 추적할 하나의 템플릿을 결정한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 템플릿 크기 결정장치는 먼저 카메라(100)를 이용하여 배경을 촬영하고, 촬영한 배경의 영상을 배경영상 저장부(124)에 미리 저장하여 둔다.
이와 같은 상태에서 카메라(100)가 소정의 피사체를 촬영 예를 들면, 인체를 촬영하고, 촬영한 영상을 영상 취득부(110)가 취득하여 배경영상 분리부(120)의 배경영상 제거부(122)로 입력된다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 카메라(100)가 촬영한 영상이 영상 취득부(110)를 통해 배경영상 제거부(122)로 입력된다.
그러면, 상기 배경영상 제거부(122)는 상기 영상 취득부(110)로부터 입력되는 영상과 배경영상 저장부(124)에 미리 저장되어 있는 배경영상을 화소별로 비교하고, 비교 결과에 따라 배경영상을 제거하여 움직임이 있는 피사체만을 추출한다.
예를 들면, 상기 배경영상 제거부(122)는 상기 도 2에 도시된 바와 같이 카메라(100)가 촬영한 영상에서 배경영상을 제거하여 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 움직임이 있는 피사체 즉, 배경영상이 없고, 움직임이 있는 사람의 영상만을 추출한다.
상기 배경영상 제거부(122)에서 배경영상이 제거된 피사체의 영상은 템플릿 크기 범위 설정부(130)로 입력된다. 그러면, 상기 템플릿 크기 범위 설정부(130)는 배경영상 분리부(120)의 배경영상 제거부(122)로부터 입력된 영상에서 피사체의 영상 크기를 배경 영상의 크기로 나누어 템플릿의 크기를 계산하고, 계산한 템플릿의 크기에 미리 설정한 값을 가산 및 감산하여 피사체의 영상과 매칭시킬 템플릿 크기의 범위를 설정한다.
예를 들면, 상기 배경영상 제거부(122)로부터 도 3에 도시된 바와 같이 배경영상이 제거된 영상이 입력된다고 가정할 경우에 템플릿 크기 범위 설정부(130)는 수학식 1과 같이 도 3의 영상에서 흰색 부분인 피사체의 영상 크기를 배경영상의 영역인 검은색 부분으로 나누어 템플릿 크기를 계산한다.
Figure 112008063819649-pat00001
그리고 수학식 1에 따라 템플릿의 크기가 계산되면, 템플릿 크기 범위 설정부(130)는 수학식 2에 따라 피사체의 영상과 매칭시킬 템플릿 크기의 범위를 설정한다.
템플릿 크기 범위 = 템플릿의 크기 ± TH
여기서, TH는 템플릿 크기의 범위를 계산하기 위하여 미리 설정된 값이다.
이와 같이 템플릿 크기 범위 설정부(130)에서 설정된 템플릿 크기의 범위는 매칭부(150)로 입력된다.
그러면, 상기 매칭부(150)는 템플릿 저장부(140)에 저장되어 있는 복수의 템플릿들 중에서 상기 설정된 범위 내에 해당되는 크기를 갖는 복수의 템플릿을 추출하고, 추출한 복수의 템플릿들을 하나씩 선택하여 상기 배경영상 제거부(122)에서 배경영상이 제거된 영상 즉, 피사체의 영상과 매칭시키고, 매칭결과를 출력한다. 예를 들면, 상기 매칭부(150)는 일반적인 방법으로 피사체 영상과 상기 템플릿 저장부(140)에서 추출한 복수의 템플릿들 각각과 상호관계(correlation)를 계산하고, 계산한 값을 출력한다.
예를 들면, 메모리(140)에는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 템플릿이 미리 저장되어 있는 것으로서 매칭부(150)는 상기 템플릿 크기 범위 설정부(130)에서 설정된 범위의 크기를 가지는 복수의 템플릿들을 선택하고, 선택한 템플릿들을 피사체의 영상과 매칭시키며, 매칭부(150)의 매칭 결과에 따라 템플릿 결정부(160)가 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 템플릿(500)을 결정하여 피사체의 움직임을 추적하는데 사용하도록 한다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 템플릿 매칭을 이용하여 이동하는 피사체를 계속 추적하는 장치에서 배경영상의 영역 크기와 피사체의 영역 크기를 이용하여 피사체의 추적에 사용할 템플릿을 빠른 속도로 결정할 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 템플릿의 크기 결정장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도, 및
도 2 내지 도 5는 본 발명의 템플릿의 크기 결정장치의 동작을 설명하기 위한 이미지를 보인 도면이다.

Claims (4)

  1. 카메라가 촬영한 영상을 취득하는 영상 취득부;
    상기 영상 취득부가 취득한 영상에서 배경영상을 분리하여 제거하는 배경영상 분리부;
    상기 배경영상 분리부에서 배경영상이 제거된 영상의 크기를 이용하여 피사체를 추적할 템플릿 크기의 범위를 설정하는 템플릿 크기 범위 설정부;
    상기 템플릿 크기 범위 설정부가 설정한 범위 내의 크기를 가지는 템플릿들을 상기 배경영상 분리부에서 배경영상이 분리된 피사체의 영상과 비교하여 매칭 정도를 판단하는 매칭부; 및
    상기 매칭부의 매칭 결과에 따라 피사체의 추적에 사용할 하나의 템플릿을 결정하는 템플릿 결정부를 포함하여 구성된 템플릿의 크기 결정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배경영상 분리부는;
    미리 배경영상이 저장되어 있는 상기 배경영상 저장부; 및
    상기 영상 취득부가 취득한 영상과 상기 배경영상 저장부에 저장되어 있는 배경영상을 비교하여 배경영상을 제거하는 배경영상 제거부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 템플릿의 크기 결정장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 템플릿 크기 범위 설정부는;
    하기의 수학식 1에 따라 상기 배경영상 분리부가 출력하는 피사체의 영상 크기을 상기 배경영상 분리부가 제거한 배경영상의 영역 크기로 나누어 템플릿의 크기를 계산하고, 계산한 템플릿의 크기에 미리 설정된 값을 가산 및 감산하여 템플릿 크기의 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 템플릿의 크기 결정장치.
    수학식 1
    Figure 112010010666149-pat00002
    수학식 2
    템플릿 크기 범위 = 템플릿의 크기 ± TH
    여기서, TH는 템플릿의 크기범위를 계산하기 위하여 미리 설정한 값이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    미리 생성한 복수의 템플릿을 저장하는 템플릿 저장부를 더 포함하고,
    상기 매칭부는;
    상기 템플릿 저장부에 저장된 복수의 템플릿들 중에서 상기 템플릿 크기 범위 설정부가 설정한 범위의 크기를 가지는 템플릿들을 상기 배경영상이 분리된 피사체와 비교하여 매칭 정도를 계산하는 것을 특징으로 하는 템플릿의 크기 결정장치.
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