KR101131505B1 - 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치 및 검출 장치 - Google Patents

영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치 및 검출 장치 Download PDF

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Abstract

영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치 및 검출 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치는, 부가 정보를 입력 받아 영상 콘텐츠에 삽입할 삽입 신호를 생성하는 삽입 신호 생성부, 입력된 영상 콘텐츠를 기 설정된 크기로 정규화하는 영상 정규화부, 삽입 신호를 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입하기 위한 삽입 강도를 결정하는 삽입 강도 결정부, 삽입 강도에 따라 삽입 신호를 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입하는 삽입 신호 삽입부, 및 삽입 신호가 삽입된 정규화된 영상 콘텐츠에 동기화 패턴을 형성하는 동기화 패턴 생성부를 포함한다.

Description

영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치 및 검출 장치{APPARATUS FOR EMBEDDING ADDITIONAL INFORMATION IN IMAGE CONTENTS AND APPARATUS FOR EXTRACTING ADDITIONAL INFORMATION IM IMAGE CONTENTS}
본 발명의 실시예는 영상 콘텐츠에 부가 정보를 삽입하는 기술 및 영상 콘텐츠에서 부가 정보를 추출하는 기술에 관한 것이다.
현재 실생활에서 사용되는 1차원 바코드(Bar Code), 2차원 데이터 매트릭스(Data Matrix), 및 QR 코드(Quick Response Code) 등은 다양한 형태의 데이터를 저장하고 필요에 따라 데이터를 검출 할 수 있는 기술이다. 특히, 스마트 모바일 기기가 개발되고 무선 인터넷 환경이 발전하면서 여러 분야(예를 들어, 물류 유통 관리, 제품 홍보, 및 마케팅 분야 등)에서 QR 코드를 이용한 다양한 서비스가 시도되고 있다.
그러나 QR 코드의 정보 저장 방식은 일정 규칙을 가진 특정 패턴 내에 사용자가 원하는 입력 정보를 흑과 백의 이진화된 형태로 삽입하여 저장하는 방식이다. 이 경우, QR 코드 자체만으로는 QR 코드 내에 어떠한 정보가 삽입되어 있는지 시각적으로 확인할 수 없으며, QR 코드 내에 삽입된 정보를 검출한 이후에야 해당 정보를 확인할 수 있게 된다. 이는 QR 코드를 홍보 및 마케팅 분야에서 사용할 때, 이용자(고객)에게 홍보하고자 하는 제품, 기업, 및 행사 등에 대한 직관적인 정보를 제공할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명의 실시예는 추가적인 정보를 내포하고 있으면서 영상 콘텐츠 자체로 직관적인 정보를 제공할 수 있는 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치 및 검출 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치는, 부가 정보를 입력 받아 영상 콘텐츠에 삽입할 삽입 신호를 생성하는 삽입 신호 생성부; 입력된 영상 콘텐츠를 기 설정된 크기로 정규화하는 영상 정규화부; 상기 삽입 신호를 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입하기 위한 삽입 강도를 결정하는 삽입 강도 결정부; 상기 삽입 강도에 따라 상기 삽입 신호를 상기 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입하는 삽입 신호 삽입부; 및 상기 삽입 신호가 삽입된 정규화된 영상 콘텐츠에 동기화 패턴을 형성하는 동기화 패턴 생성부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치는, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득하는 영상 콘텐츠 획득부; 획득한 상기 영상 콘텐츠에서 동기화 패턴을 검출하는 동기화 패턴 검출부; 상기 동기화 패턴을 이용하여 획득한 상기 영상 콘텐츠의 변형을 보정하는 영상 콘텐츠 보정부; 보정된 상기 영상 콘텐츠에서 상기 부가 정보를 검출하는 부가 정보 검출부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 영상 콘텐츠에 부가 정보를 눈에 보이지 않는 형태로 삽입하여 영상 콘텐츠 자체가 가지는 내용은 동일하게 표현함으로써, 일반 고객들로 하여금 영상 콘텐츠 자체가 가지는 내용을 직관적으로 알도록 할 수 있다. 즉, 영상 콘텐츠를 통해 기존의 바코드나 QR 코드로는 표현할 수 없는 디자인적 요소를 부각시킬 수 있게 된다. 그리고, 카메라와 연동되는 스마트 기기나 PC 등을 통해 영상 콘텐츠에 삽입된 부가 정보를 검출하도록 함으로써, 시각적으로는 확인할 수 없는 추가적인 정보를 제공해줄 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치를 나타낸 도면.
도 2는 160×120 크기의 영상 콘텐츠를 320×320으로 정규화시키는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 동기화 패턴과 제2 동기화 패턴을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원본 영상 콘텐츠와 동기화 패턴이 삽입된 영상 콘텐츠를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치를 나타낸 도면.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치 및 검출 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
한편, 본 명세서에서 '영상' 이라 함은 각종 멀티 미디어 파일(예를 들어, BMP, GIF, JPG, JPEG, PNG, ASF, AVI, MOV, MPEG 등)의 정지 영상 및 동영상을 말한다. 그리고, 본 명세서에서 '영상'과 '영상 콘텐츠'는 동일한 의미로 사용된다.
본 발명의 실시예에서는 영상 콘텐츠에 부가 정보(예를 들어, URL, 명함, 이메일, 전화 번호, SMS, 메시지, GPS 위치 정보 등)를 눈에 보이지 않는 형태로 삽입함으로써, 영상 콘텐츠 자체가 가지는 내용은 동일하게 표현하면서도 영상 콘텐츠에 삽입된 부가 정보를 검출하여 다양한 서비스에 이용할 수 있도록 한다. 예를 들어, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠는 프린터를 통해 인쇄된 후 각종 제품 또는 광고판에 부착될 수 있는데, 이때 일반 고객은 영상 콘텐츠 자체가 가지는 내용을 직관적으로 확인할 수 있다. 그리고, 스마트 폰 등을 통해 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득한 후, 부가 정보를 검출하여 보다 자세한 정보를 확인할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치(100)는 삽입신호 생성부(102), 영상 정규화부(104), 삽입강도 결정부(106), 삽입 신호 삽입부(108), 및 동기화 패턴 생성부(110)를 포함한다.
삽입 신호 생성부(102)는 부가 정보를 입력 받아 영상 콘텐츠에 삽입할 삽입 신호를 생성한다. 구체적으로, 삽입 신호 생성부(102)는 입력 받은 부가 정보를 메시지 인코딩하여 정규화 코드를 생성한 후, 생성된 정규화 코드를 씨드(Seed)로 하여 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스(Auto Correlation Sequence)를 발생시킨다. 그리고, 삽입 신호 생성부(102)는 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 랜덤화 한 후, 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 영상 콘텐츠의 정규화된 크기와 동일한 크기로 확장하여 삽입 신호를 생성한다. 여기서, 삽입 신호 생성부(102)는 정규화 코드부(111), 시퀀스 생성부(114), 시퀀스 랜덤 및 확장부(117)를 포함한다.
정규화 코드부(111)는 입력 받은 부가 정보에 대해 오류 정정 코드(Error Correct Code)를 발생시킨 후, 부가 정보 및 오류 정정 코드를 랜덤화하여 정규화 코드(Regular Code)를 생성한다.
구체적으로, 정규화 코드부(111)는 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠에 왜곡 및 변형이 발생하더라도, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치에서 영상 콘텐츠에 삽입된 부가 정보를 용이하게 복원할 수 있도록 오류 정정 코드를 발생시킨다. 예를 들어, 정규화 코드부(111)는 영상 콘텐츠에 삽입될 삽입 신호의 전체 길이가 L Byte이고, 입력 받은 부가 정보가 K Byte 크기인 경우, (L-K) Byte 크기의 오류 정정 코드(Error Correct Code)를 발생시킬 수 있다.
다음으로, 정규화 코드부(111)는 부가 정보(K Byte) 및 오류 정정 코드((L-K) Byte)를 랜덤화하여 정규화 코드를 생성한다. 이때, 정규화 코드부(111)는 다음의 수학식 1을 통해 정규화 코드를 생성할 수 있다.
Figure 112011066160601-pat00001
여기서, Regular CodeL은 L Byte의 정규화 코드를 나타내고, InformationK는 K Byte의 부가 정보를 나타내며, ECCL-K는 (L-K) Byte의 오류 정정 코드를 나타내고, Rand 함수는 부가 정보 및 오류 정정 코드를 비트(Bit) 단위로 랜덤화 시키는 함수를 나타낸다.
이와 같이, 부가 정보 및 오류 정정 코드를 랜덤화하여 정규화 코드를 생성하는 이유는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치(이하, '검출 장치'라고 한다)에서 카메라를 통해 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득할 때 발생할 수 있는 군집 오류(Burst Error)를 랜덤 오류(Random Error)로 치환함으로써, 영상 콘텐츠에 삽입된 부가 정보의 검출 시 검출률을 향상시키기 위함이다.
즉, 부가 정보 및 오류 정정 코드를 랜덤하게 분산시켜 오류가 한 부분에 집중하는 것을 방지함으로써, 영상 콘텐츠에 삽입된 부가 정보를 검출하는 과정에서 부가 정보의 검출률을 향상시킬 수 있게 된다. 다시 말하면, 검출 장치는 군집 오류 보다 랜덤 오류에 강인하기 때문에, 군집 오류 보다 랜덤 오류일 때 부가 정보의 검출률이 높게 나타나게 된다. 이에, 정규화 코드부(111)는 부가 정보 및 오류 정정 코드를 랜덤화하여 정규화 코드를 생성함으로써, 군집 오류를 랜덤 오류로 치환시키며, 그로 인해 검출 장치에서 부가 정보의 검출률을 향상시킬 수 있게 된다.
시퀀스 생성부(114)는 정규화 코드부(111)가 생성한 정규화 코드를 씨드(Seed) 값으로 하여 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 생성한다. 여기서, 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스는 씨드 값에 따라 1 또는 -1의 계수값이 무작위적으로 배열되며, 전체 계수의 합이 0이 되는 신호를 말한다. 이때, 시퀀스 생성부(114)는 동일한 씨드로 생성된 시퀀스 간의 유사도는 1, 다른 씨드로 생성된 시퀀스 간의 유사도는 0이 되도록 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 생성할 수 있다.
시퀀스 랜덤 및 확장부(117)는 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스가 영상 콘텐츠에 삽입될 위치를 2차원(2D)으로 랜덤화하고, 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스의 크기를 영상 콘텐츠의 정규화된 크기와 동일한 크기로 2차원(2D) 확장하여 삽입 신호를 생성한다. 여기서, 시퀀스 랜덤 및 확장부(117)는 다음의 수학식 2를 통해 삽입 신호를 생성할 수 있다.
Figure 112011066160601-pat00002
여기서, S2D는 영상 콘텐츠에 삽입될 삽입 신호를 나타내고, Auto Correlation Sequence는 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 나타내며, Rand2D는 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 2차원으로 랜덤화 시키는 함수를 나타내고, Expansion2D는 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 영상 콘텐츠의 정규화된 크기와 동일한 크기로 2차원 확장시키는 함수를 나타낸다.
시퀀스 랜덤 및 확장부(117)는 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스가 영상 콘텐츠에 삽입될 위치를 랜덤화하는데, 이를 통해 앞에서 설명한 군집 오류(Burst Error)를 최소화 할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 부가 정보 및 오류 정정 코드를 랜덤화하여 정규화 코드를 생성하고, 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스가 영상 콘텐츠에 삽입될 위치를 랜덤화함으로써, 검출 장치에서 카메라를 통해 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득할 때 발생할 수 있는 군집 오류를 최소화 할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서, 영상 콘텐츠는 영상 정규화부(104)에 의해 기설정된 크기로 정규화된다. 따라서, 시퀀스 랜덤 및 확장부(117)는 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 영상 콘텐츠의 정규화된 크기로 2차원 확장시켜 삽입 신호를 생성한다.
이때, 시퀀스 랜덤 및 확장부(117)는 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 n×n 배로 2차원 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 영상 콘텐츠의 정규화된 크기가 320×320이고, 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스의 크기가 160×160인 경우, 시퀀스 랜덤 및 확장부(117)는 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 2×2 배로 2차원 확장시켜 320×320의 크기가 되게 할 수 있다.
이와 같이, 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 n×n 배로 확장시켜 삽입 신호를 생성하는 이유는, 검출 장치에서 카메라를 통해 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득할 때, 카메라의 해상도 및 카메라와 영상 콘텐츠 간의 거리에 상관 없이 영상 콘텐츠를 용이하게 획득하게 하기 위함이다. 예를 들어, 카메라의 해상도가 낮아 카메라와 영상 콘텐츠 간의 거리가 30 cm 이내가 되어야 영상 콘텐츠를 정확히 획득할 수 있는 경우, 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 2×2 배로 확장시켜 삽입 신호를 생성하면, 카메라와 영상 콘텐츠 간의 거리가 60 cm인 경우에도 영상 콘텐츠를 획득할 수 있게 된다. 여기서, 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스의 확장 비율은 영상 콘텐츠를 이용한 서비스 분야에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
영상 정규화부(104)는 입력되는 다양한 크기의 영상 콘텐츠를 기 설정된 크기(M×N)로 정규화 한다. 여기서, 입력되는 영상 콘텐츠를 기 설정된 크기로 정규화하는 이유는, 검출 장치에서 카메라를 통해 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득하였을 때, 획득한 영상 콘텐츠를 동기화시켜 획득한 영상 콘텐츠에서 부가 정보를 정확하게 검출하기 위함이다. 즉, 정규화된 영상 콘텐츠의 크기는 검출 장치와 서로 약속된 크기로, 검출 장치는 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득하였을 때, 획득한 영상 콘텐츠를 동기화시켜 획득한 영상 콘텐츠에서 부가 정보를 정확하게 검출할 수 있게 된다.
영상 정규화부(104)는 입력되는 다양한 크기의 영상 콘텐츠를 정방형(M×M)으로 정규화 할 수 있다. 이는 검출 장치에서 카메라를 통해 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득할 때, 획득한 영상 콘텐츠의 왜곡을 줄이기 위한 것이다.
예를 들어, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠가 프린터로 인쇄된 후, 굴곡이 있는 제품에 부착되는 경우, 검출 장치에서 카메라를 통해 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득하면, 획득한 영상 콘텐츠에 왜곡이 발생할 수 있으며 이러한 왜곡은 카메라와 영상 콘텐츠 간의 거리가 멀어질수록 심하게 발생한다. 그런데, 영상 정규화부(104)에서 영상 콘텐츠를 정방형으로 정규화시키면, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠가 어떤 물체에 부착되더라도, 카메라를 통해 획득한 영상 콘텐츠의 왜곡을 최소화 할 수 있게 된다.
영상 정규화부(104)는 입력되는 영상 콘텐츠의 가로 대 세로 비율을 확인한 후, 상대 비율이 큰 방향을 기준으로 영상 콘텐츠를 스케일링하여 정규화 한다. 예를 들어, 도 2를 참조하여 160×120 크기의 영상 콘텐츠를 320×320으로 정규화시키는 경우를 살펴보면, 영상 정규화부(104)는 입력되는 영상 콘텐츠의 상대 비율이 가로 방향이 더 크므로 가로 방향을 기준으로 영상 콘텐츠를 스케일링하여 정규화 한다. 이 경우, 영상 정규화부(104)는 영상 콘텐츠를 2×2 배로 확장시켜 영상 콘텐츠의 가로의 크기를 320에 맞추게 된다. 그러면, 영상 콘텐츠의 크기는 320×240이 되는데, 이때 세로 방향은 패딩(Padding) 기법을 적용하여 나머지 80에 해당하는 부분의 영상을 생성한다. 즉, 상대 비율이 작은 세로 방향은 320×320의 경계값으로 패딩하여 형성한다.
이때, 영상 정규화부(104)는 입력되는 영상 콘텐츠의 가로와 세로의 비율은 그대로 유지하여 정규화함으로써, 정규화된 영상 콘텐츠가 원본 영상 콘텐츠 대비 변형이 생기지 않도록 할 수 있다.
삽입 강도 결정부(106)는 삽입 신호가 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입될 때의 삽입 강도를 결정한다. 예를 들어, 삽입 강도 결정부(106)는 정규화된 영상 콘텐츠의 국부적 영역 M에 대한 2차 모멘트의 근(Root) 값으로 결정할 수 있다. 이때, 삽입 강도 결정부(106)는 다음의 수학식 3을 이용하여 삽입 강도를 결정할 수 있다.
Figure 112011066160601-pat00003
여기서, PImg(i,j)는 삽입 강도를 나타내고, Gray(i,j)는 정규화된 영상 콘텐츠의 그레이 레벨(Gray Level)을 나타낸다.
삽입 신호 삽입부(108)는 결정된 삽입 강도에 따라 삽입 신호를 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입한다. 이때, 삽입 신호 삽입부(108)는 다음의 수학식 4를 이용하여 삽입 신호를 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입할 수 있다.
Figure 112011066160601-pat00004
여기서, I'(i,j)는 삽입 신호가 삽입된 정규화된 영상 콘텐츠를 나타내고, Qn은 양자화 함수를 나타내며, I(i,j)는 정규화된 영상 콘텐츠를 나타낸다. 이때, Qn은 선형 양자화 함수 또는 비선형 양자화 함수일 수 있다.
동기화 패턴 생성부(110)는 동기화 패턴을 생성한 후, 생성된 동기화 패턴을 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠에 삽입한다. 이때, 동기화 패턴 생성부(110)는 패턴이 서로 다른 두 개의 동기화 패턴을 생성할 수 있다. 동기화 패턴 생성부(110)는 예를 들어, 3개의 제1 동기화 패턴과 1개의 제2 동기화 패턴을 생성할 수 있다. 그 후, 동기화 패턴 생성부(110)는 3개의 제1 동기화 패턴과 1개의 제2 동기화 패턴을 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠의 각 에지(Edge)에 삽입할 수 있다.
그러면, 검출장치에서 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠를 카메라로 촬영하여 획득할 때, 획득한 영상 콘텐츠에서 동기화 패턴을 추출하여 해당 영상 콘텐츠의 동기화를 수행 할 수 있게 된다. 즉, 검출 장치는 카메라로 획득한 영상 콘텐츠에서, 3개의 제1 동기화 패턴과 1개의 제2 동기화 패턴의 위치를 확인하여 해당 영상 콘텐츠의 회전각을 검출할 수 있으며, 그로 인해 획득한 영상 콘텐츠를 동기화 할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 동기화 패턴과 제2 동기화 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 제1 동기화 패턴(150)은 제1-1 검정 패턴(151), 제1-1 검정 패턴(151) 내부에 형성되는 제1 흰색 패턴(154), 및 제1 흰색 패턴(154) 내부에 형성되는 제1-2 검정 패턴(157)을 포함한다. 제1-1 검정 패턴(151), 제1 흰색 패턴(154), 및 제1-2 검정 패턴(157)은 원형으로 형성될 수 있다. 이때, 제1-1 검정 패턴(151), 제1 흰색 패턴(154), 및 제1-2 검정 패턴(157)의 직경 비율은 예를 들어, 7:5:3으로 할 수 있다. 이 경우, 제1 동기화 패턴(150)의 중심에서 세로 방향 또는 가로 방향으로 검정 패턴과 흰색 패턴이 나타나는 비율은 1(검정):1(흰색):3(검정):1(흰색):1(검정)이 된다.
도 3의 (b)를 참조하면, 제2 동기화 패턴(160)은 제2-1 검정 패턴(161), 제2-1 검정 패턴(161) 내부에 형성되는 제2 흰색 패턴(164), 및 제2 흰색 패턴(164) 내부에 형성되는 제2-2 검정 패턴(167)을 포함한다. 제2-1 검정 패턴(161), 제2 흰색 패턴(164), 및 제2-2 검정 패턴(167)은 원형으로 형성될 수 있다. 이때, 제2-1 검정 패턴(161), 제2 흰색 패턴(164), 및 제2-2 검정 패턴(167)의 직경 비율은 예를 들어, 7:5:1로 할 수 있다. 이 경우, 제2 동기화 패턴(160)의 중심에서 세로 방향 또는 가로 방향으로 검정 패턴과 흰색 패턴이 나타나는 비율은 1(검정):2(흰색):1(검정):2(흰색):1(검정)이 된다.
이와 같이, 제2 동기화 패턴(160)에서 제2-1 검정 패턴(161)의 크기는 제1-1 검정 패턴(151)의 크기와 동일하게 형성할 수 있으며, 제2 흰색 패턴(164) 및 제2-2 검정 패턴(167)의 크기를 제1 흰색 패턴(154) 및 제1-2 검정 패턴(167)의 크기와 각각 다르게 형성함으로써, 서로 다른 두 개의 동기화 패턴(150, 160)을 형성할 수 있다.
여기서, 제1 동기화 패턴(150) 및 제2 동기화 패턴(160)을 원형으로 형성함으로써, 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠가 어떤 물체에 부착되더라도, 검출 장치에서 카메라를 통해 획득한 영상 콘텐츠의 왜곡을 최소화 할 수 있으며, 제1 동기화 패턴(150) 및 제2 동기화 패턴(160)을 안정적으로 검출할 수 있게 된다.
그리고, 제1 동기화 패턴(150) 및 제2 동기화 패턴(160)에서 검정 패턴과 흰색 패턴이 교대로 나타나도록 함으로써, 명암 차이를 최대로 발생시킬 수 있으며, 그로 인해 검출 장치에서 제1 동기화 패턴(150) 및 제2 동기화 패턴(160)을 용이하게 검출할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원본 영상 콘텐츠와 동기화 패턴이 삽입된 영상 콘텐츠를 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 원본 영상 콘텐츠를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 원본 영상 콘텐츠를 정규화하고 삽입 신호를 삽입한 후, 동기화 패턴(150, 160)을 영상 콘텐츠의 각 에지에 삽입한 상태를 나타낸 것이다.
여기서, 부가 정보(즉, 삽입 신호)가 삽입된 영상 콘텐츠는 프린터로 인쇄된 후, 각종 제품이나 광고판 등에 부착될 수 있다. 그리고 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠는 디지털 TV, 디지털 광고판, 및 웹 페이지 등에 개시될 수 있다. 이때, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠는 카메라와 연동되는 기기 예를 들어, 스마트 폰을 통해 획득될 수 있으며, 획득된 영상 콘텐츠 내에 삽입된 부가 정보가 검출될 수 있다. 이하에서는, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득한 후 획득한 영상 콘텐츠에서 부가 정보를 검출하는 장치에 대해 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치(200)는 영상 콘텐츠 획득부(202), 동기화 패턴 검출부(204), 영상 콘텐츠 보정부(206), 및 부가 정보 검출부(208)를 포함한다.
영상 콘텐츠 획득부(202)는 카메라와 같은 영상 획득 장치를 통해 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득한다. 즉, 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠는 각종 제품, 광고판, 명함 등에 부착될 수 있는데, 이때 영상 콘텐츠 획득부(202)는 카메라 등을 통해 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠를 촬영하여 삽입 신호가 삽입된 영상 콘텐츠를 획득할 수 있다.
동기화 패턴 검출부(204)는 획득한 영상 콘텐츠에서 동기화 패턴을 검출한다. 예를 들어, 동기화 패턴 검출부(204)는 획득한 영상 콘텐츠에서 3개의 제1 동기화 패턴(150)을 검출한 후, 각 제1 동기화 패턴(150)의 위치 및 제1 동기화 패턴(150) 간의 상호 거리를 확인하여 1개의 제2 동기화 패턴(160)을 검출할 수 있다. 동기화 패턴 검출부(204)가 동기화 패턴을 검출하는 순서를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
1) 동기화 패턴 검출부(204)는 획득한 영상 콘텐츠를 하기의 수학식 5를 통해 이진화 한다.
Figure 112011066160601-pat00005
여기서, ImgB(i,j)는 이진화된 영상을 나타내고, ImgC(i,j)는 획득한 영상 콘텐츠를 나타내며, M은 획득한 영상 콘텐츠의 국부적 영역을 나타내고, MAX는 두 개의 입력 변수
Figure 112011066160601-pat00006
를 비교하여 좌측의 입력 변수가 우측의 입력 변수 값보다 크면 1, 작으면 0으로 이진화하는 함수를 나타낸다.
2) 동기화 패턴 검출부(204)는 이진화된 영상에서 3개의 제1 동기화 패턴(150)을 검출한다.
구체적으로, 2-1) 동기화 패턴 검출부(204)는 이진화된 영상을 가로 방향으로 스캔하여 검정 패턴과 흰색 패턴이 1(검정):1(흰색):3(검정):1(흰색):1(검정)의 비율(이는 앞에서 살펴본 바와 같이, 제1 동기화 패턴(150)의 중심에서 가로 방향으로 나타나는 검정 패턴과 흰색 패턴의 비율이다)로 나타나는 영역을 제1 동기화 패턴(150)의 제1 후보지로 선택한다.
2-2) 동기화 패턴 검출부(204)는 제1 후보지의 개수를 확인하여 제1 후보지가 3 군데인 경우, 제1 후보지에서 제1 동기화 패턴(150) 3개를 각각 검출한다. 확인 결과, 제1 후보지가 3군데를 초과하는 경우, 동기화 패턴 검출부(204)는 제1 후보지 중에서 제1 후보지를 세로 방향으로 스캔하여 검정 패턴과 흰색 패턴이 1(검정):1(흰색):3(검정):1(흰색):1(검정)의 비율(이는 앞에서 살펴본 바와 같이, 제1 동기화 패턴(150)의 중심에서 세로 방향으로 나타나는 검정 패턴과 흰색 패턴의 비율이다)로 나타나는 영역을 제1 동기화 패턴(150)의 제2 후보지로 선택한다.
2-3) 동기화 패턴 검출부(204)는 제2 후보지의 개수를 확인하여 제2 후보지가 3 군데인 경우, 제2 후보지에서 제1 동기화 패턴(150) 3개를 각각 검출한다. 확인 결과, 제2 후보지가 3군데를 초과하는 경우, 동기화 패턴 검출부(204)는 제2 후보지들 간의 거리를 측정하여 제1 동기화 패턴(150)들 상호 간의 거리와 일치하는 3개의 제2 후보지에서 제1 동기화 패턴(150)을 각각 검출한다.
3) 동기화 패턴 검출부(204)는 3개의 검출된 제1 동기화 패턴(150)의 위치를 확인한 후, 3개의 제1 동기화 패턴(150)들과 제2 동기화 패턴(160) 간의 거리 정보를 통해 제2 동기화 패턴(160)이 있을 것으로 추정되는 영역을 선택한다. 그리고, 선택된 영역을 스캔하여 검정 패턴과 흰색 패턴이 1(검정):2(흰색):1(검정):2(흰색):1(검정)의 비율로 나타나는 위치에서 제2 동기화 패턴(160)을 검출한다.
여기서, 동기화 패턴 검출부(204)는 제1 동기화 패턴(150) 및 제2 동기화 패턴(160)의 위치, 제1 동기화 패턴(150)들 상호 간의 거리, 및 제1 동기화 패턴과 제2 동기화 패턴 간의 거리 정보를 미리 저장해 둔다. 즉, 앞에서 살펴본 바와 같이, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치(100)에서 영상 콘텐츠는 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치(200)와 서로 약속된 크기로 정규화 되고, 제1 동기화 패턴(150) 및 제2 동기화 패턴(160)은 정규화된 영상 콘텐츠에서 각 에지에 삽입되므로, 동기화 패턴 검출부(204)는 제1 동기화 패턴(150) 및 제2 동기화 패턴(160)의 위치, 제1 동기화 패턴(150)들 상호 간의 거리, 및 제1 동기화 패턴과 제2 동기화 패턴 간의 거리 정보를 미리 알 수 있게 된다.
영상 콘텐츠 보정부(206)는 동기화 패턴을 이용하여 획득한 영상 콘텐츠를 보정한다. 예를 들어, 영상 콘텐츠 보정부(206)는 획득한 영상 콘텐츠에서 3개의 제1 동기화 패턴(150) 및 1개의 제2 동기화 패턴(160)의 위치 정보를 입력으로 하는 3D 프로젝트 매트릭스(Project Matrix)를 이용하여 획득한 영상 콘텐츠의 비틀림, 크기 변환, 회전 등을 보정한다.
부가 정보 검출부(208)는 보정된 영상 콘텐츠에서 부가 정보를 검출한다. 예를 들어, 부가 정보 검출부(208)는 보정된 영상 콘텐츠에서 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 검출하고, 검출된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스에서 정규화 코드를 검출하며, 검출된 정규화 코드를 오류 정정 복호화 기법으로 복구하여 부가 정보를 검출할 수 있다. 여기서, 부가 정보 검출부(208)는 시퀀스 검출부(211), 정규화 코드 검출부(214), 및 오류 정정 복구부(217)를 포함할 수 있다.
시퀀스 검출부(211)는 보정된 영상 콘텐츠에서 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 검출한다. 이때, 시퀀스 검출부(211)는 적응적 영상 제거 필터(Adaptive Image Removal Filter)(예를 들어, Wiener Filter)를 이용하여 보정된 영상 콘텐츠에서 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 검출할 수 있다. 적응적 영상 제거 필터에서 사용되는 필터 계수 값은 각각의 픽셀에 대하여 적응적으로 변형되기 때문에 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 정밀하게 검출할 수 있게 된다. 시퀀스 검출부(211)는 다음의 수학식 6을 통해 보정된 영상 콘텐츠에서 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 검출할 수 있다.
Figure 112011066160601-pat00007
여기서, WF(i,j)는 Wiener Filter를 나타내고, σ2 I는 보정된 영상 콘텐츠의 국부 분산을 나타내며, σ2 IQR는 삽입 강도의 국부 분산을 나타내며, M은 필터 크기를 나타낸다.
정규화 코드 검출부(214)는 검출된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스에서 정규화 코드를 검출한다. 이때, 검출된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스는 수학식 2에 의해 랜덤화 되고 2차원으로 확장된 상태에 있는데, 정규화 코드 검출부(214)는 수학식 2의 역을 통해 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 1차원 배열로 재구성한 후, 유사도 측정 방식을 통해 해당 시퀀스의 씨드 값인 정규화 코드를 검출한다.
오류 정정 복구부(217)는 오류 정정 복호화 기법을 이용하여 검출된 정규화 코드에서 발생된 오류를 복구한 후 부가 정보를 검출한다.
여기서 검출된 부가 정보는 부가 정보와 연동된 서비스에 따라 다양하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 부가 정보가 URL인 경우, 해당 웹 페이지에 접속할 수 있고, 부가 정보가 GPS 위치 정보인 경우 해당 위치 정보를 표시할 수 있으며, 부가 정보가 명함인 경우 해당 명함에 포함된 신상 정보를 표시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 영상 콘텐츠에 부가 정보를 눈에 보이지 않는 형태로 삽입하여 영상 콘텐츠 자체가 가지는 내용은 동일하게 표현함으로써, 일반 고객들로 하여금 영상 콘텐츠 자체가 가지는 내용을 직관적으로 알게 할 수 있다. 그리고, 영상 콘텐츠를 통해 기존의 바코드나 QR 코드로는 표현할 수 없는 디자인적 요소를 부각시킬 수 있게 된다. 그리고, 카메라와 연동되는 스마트 기기나 PC 등을 통해 영상 콘텐츠에 삽입된 부가 정보를 검출하도록 함으로써, 시각적으로는 확인할 수 없는 추가적인 정보를 제공해줄 수 있게 된다.
즉, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠는 기존의 바코드나 QR 코드와는 달리 영상 콘텐츠 자체가 특정 정보를 담고 있어 일반 고객들에게 특정 정보를 나타내 줄 수 있으며, 영상 콘텐츠에 삽입된 부가 정보를 검출하도록 함으로써 추가적인 정보를 제공해 줄 수 있게 된다. 이때, 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠는 온 라인과 오프 라인을 연계하는 다양한 비지니스 모델에 사용될 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
102 : 삽입 신호 생성부 104 : 영상 정규화부
106 : 삽입 강도 결정부 108 : 삽입 신호 삽입부
110 : 동기화 패턴 생성부 111 : 정규화 코드부
114 : 시퀀스 생성부 117 : 시퀀스 랜덤 및 확장부
150 : 제1 동기화 패턴 160 : 제2 동기화 패턴
202 : 영상 콘텐츠 획득부 204 : 동기화 패턴 검출부
206 : 영상 콘텐츠 보정부 208 : 부가 정보 검출부
211 : 시퀀스 검출부 214 : 정규화 코드 검출부
217 : 오류 정정 복구부

Claims (17)

  1. 부가 정보를 입력 받아 영상 콘텐츠에 삽입할 삽입 신호를 생성하는 삽입 신호 생성부;
    입력된 영상 콘텐츠를 기 설정된 크기로 정규화하는 영상 정규화부;
    상기 삽입 신호를 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입하기 위한 삽입 강도를 결정하는 삽입 강도 결정부;
    상기 삽입 강도에 따라 상기 삽입 신호를 상기 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입하는 삽입 신호 삽입부; 및
    상기 삽입 신호가 삽입된 정규화된 영상 콘텐츠에 동기화 패턴을 형성하는 동기화 패턴 생성부를 포함하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 정규화부는,
    상기 입력된 영상 콘텐츠를 기 설정된 크기의 정방형으로 정규화시키는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 정규화부는,
    상기 입력된 영상 콘텐츠의 가로 비율과 세로 비율 중 상대 비율이 큰 방향을 기준으로 상기 입력된 영상 콘텐츠를 상기 기 설정된 크기로 스케일링 한 후, 상대 비율이 작은 방향은 상기 기 설정된 크기로 패딩(Padding)하여 형성하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동기화 패턴 생성부는,
    상기 삽입 신호가 삽입된 정규화된 영상 콘텐츠의 각 에지에 동기화 패턴을 형성하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동기화 패턴 생성부는,
    3개의 제1 동기화 패턴을 생성하고, 상기 제1 동기화 패턴과 다른 1개의 제2 동기화 패턴을 생성한 후, 상기 제1 동기화 패턴 및 상기 제2 동기화 패턴을 상기 삽입 신호가 삽입된 정규화된 영상 콘텐츠의 각 에지에 삽입하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 동기화 패턴 및 상기 제2 동기화 패턴은,
    동일한 크기의 원형으로 형성되는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 동기화 패턴 및 상기 제2 동기화 패턴은 각각,
    원형의 제1 검정 패턴;
    상기 제1 검정 패턴 내에 형성되는 원형의 흰색 패턴; 및
    상기 흰색 패턴 내에 형성되는 원형의 제2 검정 패턴을 포함하며,
    상기 제1 동기화 패턴 및 상기 제2 동기화 패턴은, 상기 흰색 패턴 및 상기 제2 검정 패턴의 직경이 다르게 형성되는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 신호 생성부는,
    입력 받은 부가 정보에 대해 오류 정정 코드를 발생시킨 후, 상기 부가 정보 및 상기 오류 정정 코드를 랜덤화하여 정규화 코드를 생성하는 정규화 코드부;
    상기 정규화 코드를 씨드 값으로 하여 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 생성하는 시퀀스 생성부; 및
    상기 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스의 상기 영상 콘텐츠에 삽입될 위치를 랜덤화 하고, 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 상기 기 설정된 크기로 확장하는 시퀀스 랜덤 및 확장부를 포함하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시퀀스 랜덤 및 확장부는,
    상기 랜덤화된 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 n×n 배로 2차원 확장하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 강도 결정부는,
    상기 정규화된 영상 콘텐츠의 국부적 영역에 대한 2차 모멘트의 근(Root) 값으로 상기 삽입 강도를 결정하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 신호 삽입부는,
    하기의 수학식을 통해 상기 삽입 신호를 상기 정규화된 영상 콘텐츠에 삽입하며,
    (수학식)
    Figure 112011066160601-pat00008

    여기서, I'(i,j)는 삽입 신호가 삽입된 정규화된 영상 콘텐츠, Qn은 양자화 함수, PImg(i,j)는 삽입 강도, I(i,j)는 정규화된 영상 콘텐츠, S2D는 삽입 신호를 나타내는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 삽입 장치.
  12. 부가 정보가 삽입된 영상 콘텐츠를 촬영하여 획득하는 영상 콘텐츠 획득부;
    획득한 상기 영상 콘텐츠에서 동기화 패턴을 검출하는 동기화 패턴 검출부;
    상기 동기화 패턴을 이용하여 획득한 상기 영상 콘텐츠의 변형을 보정하는 영상 콘텐츠 보정부; 및
    보정된 상기 영상 콘텐츠에서 상기 부가 정보를 검출하는 부가 정보 검출부를 포함하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 동기화 패턴 검출부는,
    획득한 상기 영상 콘텐츠를 이진화하고, 이진화된 영상 콘텐츠에서 3개의 제1 동기화 패턴 및 상기 제1 동기화 패턴과 다른 1개의 제2 동기화 패턴을 검출하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동기화 패턴 검출부는,
    하기의 수학식을 통해 획득한 상기 영상 콘텐츠를 이진화하며,
    (수학식)
    Figure 112011066160601-pat00009

    여기서, ImgB(i,j)는 이진화된 영상, ImgC(i,j)는 획득한 영상 콘텐츠, M은 획득한 영상 콘텐츠의 국부적 영역, MAX는 두 개의 입력 변수
    Figure 112011066160601-pat00010
    를 비교하여 좌측의 입력 변수가 우측의 입력 변수 값보다 크면 1, 작으면 0으로 이진화하는 함수를 나타내는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 동기화 패턴 검출부는,
    상기 이진화된 영상 콘텐츠를 가로 방향 및 세로 방향 중 적어도 하나의 방향으로 스캔하고 검정 패턴과 흰색 패턴이 나타나는 비율을 확인하여 3개의 제1 동기화 패턴을 검출하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 동기화 패턴 검출부는,
    상기 3개의 제1 동기화 패턴들과 상기 제2 동기화 패턴 간의 거리 정보를 통해 상기 제2 동기화 패턴이 있을 것으로 추정되는 위치에서 상기 제2 동기화 패턴을 검출하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 부가 정보 검출부는,
    보정된 상기 영상 콘텐츠에서 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스를 검출하는 시퀀스 검출부;
    검출된 상기 자기 상관 특성을 가지는 시퀀스에서 정규화 코드를 검출하는 정규화 코드 검출부; 및
    검출된 정규화 코드의 오류를 복구한 후, 상기 검출된 정규화 코드에서 상기 부가 정보를 검출하는 오류 정정 복구부를 포함하는, 영상 콘텐츠 내 부가 정보 검출 장치.
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