KR101565677B1 - 데이터가 포함된 영상 정보 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터가 포함된 영상 정보를 송수신하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 화면으로 송출되는 영상 프레임 정보 중 일부 영상 프레임 정보 내 별도의 데이터 정보를 추가하여 송신하고, 상기 방법에 의해 송신된 영상 정보를 수신하여 상기 데이터 정보를 추출하는 데이터가 포함된 영상 정보를 송수신하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

데이터가 포함된 영상 정보 송수신 장치 및 방법{Apparatus and Method for transmitting/receiving data embedded video frame}
본 발명은 데이터가 포함된 영상 정보를 송수신하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 화면으로 송출되는 영상 프레임 정보 중 일부 영상 프레임 정보 내 별도의 데이터 정보를 추가하여 송신하고, 상기 방법에 의해 송신된 영상 정보를 수신하여 상기 데이터 정보를 추출하는 데이터가 포함된 영상 정보를 송수신하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
정보 은닉은 이미지, 음성과 같은 기존의 디지털 데이터에 다른 디지털 데이터를 가시 또는 가청적인 왜곡을 최소화하여 은닉하는 것을 의미한다. 이와 같은 정보 은닉을 적용한 대표적인 기술로는 디지털 저작권 관리(Digital Rights Management)를 위한 워터 마크(watermark) 기술을 예로 들 수 있다.
디지털 워터마킹은 디지털 컨텐츠 내부에 저작권자 또는 사용자 정보를 은닉한 후 삽입하여 저작물이 저작권자의 동의 없이 무단 도용되는 것을 방지하거나 또는 기업 기밀정보가 유출되었을 경우 기밀정보 유출자를 추적하여 지적재산권에 대한 시비를 가리는데 사용되는 기술이다. 이외에도 워터마킹 기술은 인터넷으로 주고받는 전자문서의 텍스트, 그림, 동영상, 음악파일 등의 위조나 변조 여부를 확인할 수 있는 용도로도 사용된다. 이와 같은 워터마킹 기술은 지적재산권 관련정보를 컨텐츠에 은닉하여 삽입하는 기술과 향후 지적재산권 관련 문제가 발생하였을 경우 유출 경로의 출처를 확인하기 위해 관련정보를 추출하는 추출기술로 나뉘어진다.
다만, 상기와 같은 디지털 워터마킹 기법에서는 워터마킹 정보를 은닉하여 삽입하고, 삽입된 워터마크가 제3자에 의해 훼손되지 않도록 함에 맞춰진 기술일 뿐, 상기와 같은 기술을 통해 일정 데이터를 송수신하는 기술에 대해서는 지금까지 개발되지 않고 있었다.
대한민국 공개특허 제 10-2013-0087295호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 영상 데이터를 전송함과 동시에 별도의 데이터를 전송할 수 있는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기와 같은 방법을 통해 송신된 영상 데이터로부터 별도의 데이터 정보를 추출할 수 있는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치는 일련의 영상프레임 중 N개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정하는 영상 프레임 선정부; 선정된 영상 프레임을 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환부; 삽입할 데이터 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 데이터 변환부; 상기 프레임 변환부 및 데이터 변환부에 의해 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 및 데이터 정보를 합성하는 영상 프레임-데이터 합성부; 상기 합성된 영상 프레임-데이터 정보를 시간 도메인으로 변환하는 영상 프레임-데이터 역변환부; 및 상기 역변환된 영상 프레임-데이터 정보를 화면 정보로 송출하는 송출부;를 포함한다.(단, N은 자연수)
상기 영상 프레임 변환부는, 선정된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환할 수 있다.
상기 데이터 변환부는, 삽입할 데이터 정보를 변조하는 데이터 변조부; 데이터를 삽입할 주파수 대역을 선정하는 삽입 주파수 대역 선정부; 및 상기 변조된 데이터 정보를 선정된 주파수 대역에 맞추어 주파수 도메인 정보로 변환하는 데이터-주파수 할당부;를 포함할 수 있다.
상기 삽입 주파수 대역 선정부는, 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 일부 저주파수 대역을 선정할 수 있다.
상기 삽입 주파수 대역 선정부는, 제1 주파수 이상 제2 주파수 이하의 주파수 대역을 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 선정할 수 있다.
상기 데이터-주파수 할당부는, 데이터 할당을 위해 선정된 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호를 추가할 수 있다.
상기 송출부는, 상기 N 값이 1보다 큰 경우, 상기 역변환된 영상 프레임-데이터 정보 및 상기 영상 프레임 선정부에 의해 선정되지 않은 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치는 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신하는 영상 수신부; 수신된 영상 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환부; 및 상기 영상 프레임 변환부를 통해 변환된 영상 프레임 정보로부터 데이터 정보를 추출하는 데이터 추출부;를 포함한다.
상기 영상 수신부는, CCD, CMOS 이미지 센서 중 선택되는 어느 하나 이상을 통해 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신할 수 있다.
상기 영상 수신부는, 수신된 전체 영상 정보 중 데이터를 추출할 영상 영역을 선정하고, 수신시 발생한 왜곡을 보정할 수 있다.
상기 영상 수신부를 통해 수신된 영상 프레임 정보에 발생한 크기 및 시야각 변위 중 선택되는 어느 하나 이상의 왜곡을 보정하는 영상 보정부;를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 영상 수신부를 통해 수신된 영상 프레임 정보의 이전 또는 이후 프레임 정보 중 중 선택되는 어느 하나 이상의 영상 정보를 이용하여 상기 수신된 영상 프레임 정보를 보정하는 영상 보정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 프레임 변환부는, 수신된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환할 수 있다.
상기 영상 프레임 변환부에 의해 변환된 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 데이터 포함 판별부를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 포함 판별부는, 상기 영상 프레임 변환부에 의해 변환된 영상 프레임의 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호가 포함되어 있는지를 판별하여 상기 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
상기 데이터 포함 판별부는, 상기 영상 프레임 변환부에 의해 변환된 제1 영상 프레임 정보와 상기 영상 프레임의 이전 및 이후 프레임 정보(제2/제3 영상 프레임 정보)간 차분값이 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
상기 데이터 포함 판별부는, 상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제2 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제1 차분값과 상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제3 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제2 차분값이 모두 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
상기 데이터 추출부는, 상기 영상 프레임 변환부를 통해 변환된 영상 프레임 정보 중 데이터 정보가 포함된 주파수 대역을 선정하여 추출하는 주파수 대역 추출부; 및 추출된 주파수 대역 정보를 복조하여 데이터 정보를 추출하는 데이터 복조부;를 포함할 수 있다.
상기 데이터 복조부는, 영상 프레임 정보 내 포함된 파일럿 신호를 이용하여 데이터가 합성된 영상의 주파수 대역 정보를 추정하고, 추정된 주파수 대역 정보를 이용하여 데이터를 복조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법은 일련의 영상프레임 중 N개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정하는 영상 프레임 선정 단계; 선정된 영상 프레임을 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환 단계; 삽입할 데이터 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 데이터 변환 단계; 상기 영상 프레임 변환 단계 및 데이터 변환 단계에 의해 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 및 데이터 정보를 합성하는 영상 프레임-데이터 합성 단계; 상기 합성된 영상 프레임-데이터 정보를 시간 도메인으로 변환하는 영상 프레임-데이터 역변환 단계; 및 상기 역변환된 영상 프레임-데이터 정보를 화면 정보로 송출하는 송출 단계;를 포함한다.(단, N은 자연수)
상기 영상 프레임 변환 단계는, 선정된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환할 수 있다.
상기 데이터 변환 단계는, 삽입할 데이터 정보를 변조하는 데이터 변조 단계; 데이터를 삽입할 주파수 대역을 선정하는 삽입 주파수 대역 선정 단계; 및 상기 변조된 데이터 정보를 선정된 주파수 대역에 맞추어 주파수 도메인 정보로 변환하는 데이터-주파수 할당 단계;를 포함할 수 있다.
상기 삽입 주파수 대역 선정 단계는, 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 일부 저주파수 대역을 선정할 수 있다.
상기 삽입 주파수 대역 선정 단계는, 제1 주파수 이상 제2 주파수 이하의 주파수 대역을 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 선정할 수 있다.
상기 데이터-주파수 할당 단계는, 합성된 영상 프레임-데이터 정보 내 주파수 영역의 일정 영역에 파일럿 신호를 추가할 수 있다.
상기 송출 단계는, 상기 N 값이 1보다 큰 경우, 상기 역변환된 프레임-데이터 정보 및 상기 영상 프레임 선정 단계에 의해 선정되지 않은 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법은 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신하는 영상 수신 단계; 및 수신된 영상 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환 단계; 상기 제1 영상 프레임 정보로부터 데이터 정보를 추출하는 데이터 추출 단계;를 포함한다.
상기 영상 수신 단계는, CCD, CMOS 이미지 센서 중 선택되는 어느 하나 이상을 통해 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신할 수 있다.
상기 영상 수신 단계는, 수신된 전체 영상 정보 중 데이터를 추출할 영상 영역을 선정하여 상기 영상 변환 단계로 제공할 수 있다.
상기 영상 수신 단계를 통해 수신된 영상 프레임 정보에 발생한 크기 및 시야각 변위 중 선택되는 어느 하나 이상의 왜곡을 보정하는 영상 보정 단계;를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 영상 수신 단계를 통해 수신된 영상 프레임 정보의 이전 또는 이후 프레임 정보 중 중 선택되는 어느 하나 이상의 영상 정보를 이용하여 상기 수신된 영상 프레임 정보를 보정하는 영상 보정 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 변환 단계는, 수신된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환할 수 있다.
상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 데이터 포함 판별 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 포함 판별 단계는, 상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 영상 프레임의 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호가 포함되어 있는지를 판별하여 상기 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
상기 데이터 포함 판별 단계는, 상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 제1 영상 프레임 정보와 상기 영상 프레임의 이전 및 이후 프레임 정보(제2/제3 영상 프레임 정보)간 차분값이 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
상기 데이터 포함 판별 단계는, 상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제2 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제1 차분값과 상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제3 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제2 차분값이 모두 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별할 수 있다.
상기 데이터 추출 단계는, 상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 영상 프레임 정보 중 데이터 정보가 포함된 주파수 대역을 선정하여 추출하는 주파수 대역 추출 단계; 및 추출된 주파수 대역 정보를 복조하여 데이터 정보를 추출하는 데이터 복조 단계;를 포함할 수 있다.
상기 데이터 복조 단계는, 영상 프레임 정보 내 포함된 파일럿 신호를 이용하여 데이터가 합성된 영상의 주파수 대역 정보를 추정하고, 추정된 주파수 대역 정보를 이용하여 데이터를 복조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보를 송수신하는 장치 및 그 방법은 영상 프레임 내 일정 주파수 영역에 데이터를 포함한 영상 정보를 송수신함으로써 영상 정보의 송수신과 동시에 특정 데이터를 송수신할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치를 나타낸 도면,
도 2a 및 2b 는 본 발명의 일 예에 따른 데이터 변환부의 기술 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치에 의해 송출되는 영상 정보를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법을 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 또 다른 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법을 나타낸 흐름도, 및
도 7은 본 발명의 또 다른 예에 따라 영상 프레임 정보 내 데이터의 포함 여부를 판단하는 방법을 상세히 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치는 영상 프레임 선정부(100), 영상 프레임 변환부(200), 데이터 변환부(300), 영상 프레임-데이터 합성부(400), 영상 프레임-데이터 역변환부(500) 및 송출부(600)를 포함한다. 이때, 상기 데이터 변환부(300)는, 데이터 변조부(310), 삽입 주파수 대역 선정부(320) 및 데이터-주파수 할당부(330)를 포함할 수 있다.
영상 프레임 선정부(100)는, 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정한다. 구체적으로, 상기 영상 프레임 선정부(100)는 복수 개의 영상 프레임 중 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정한다.
일 예로, TV 영상 프레임은 60Hz 주파수로 송출된다. 즉, 초당 60프레임의 영상 프레임이 송출된다.
이때, 상기 영상 프레임 선정부(100)는 매초 60프레임씩 송출되는 영상 프레임 중 데이터를 삽입할 프레임을 일정 개수 선택할 수 있다. 바람직하게는, 상기 영상 프레임 선정부(100)는 일련의 영상 프레임 중 N 개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정할 수 있다. 즉, 매초 일정 개수만큼의 프레임씩 송출되는 영상 프레임에 대해 N개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정할 수 있다. 이때, 상기 N 값으로는 자연수 값이 적용될 수 있다.
상기 N 값은 실시예에 따라 다양하게 변경 적용될 수 있으며, 이는 사용자 설정에 따라 다르게 설정될 수도 있다. 일 실시예로, 상기 N 값으로는 일반 시청자가 영상 시청시, 데이터가 삽입되며 영상이 훼손/변경 되었음을 인지하지 못하는 빈도 수로 설정될 수 있다. 다시 말해, 상기 N 값으로는 영상을 시청하는 시청자에게 큰 이질감을 느끼지 않도록 하는 값이 설정될 수 있다.
영상 프레임 변환부(200)는 상기 영상 프레임 선정부(100)에 의해 선정된 영상 프레임을 주파수 도메인으로 변환한다. 구체적으로, 상기 영상 프레임 변환부(200)는 상기 영상 프레임 선정부(100)에 의해 선정된 2차원 영상 프레임 정보를 2차원의 주파수 도메인 정보로 변환하는 데이터 변환을 수행한다.
일 예로, 상기 영상 프레임 변환부(200)는 선정된 영상 프레임 정보에 대해 2차원 DFT 변환(2D Discrete Fourier Transform)을 수행하여 해당 정보를 주파수 도메인의 정보로 변환할 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과하며, 상기 영상 프레임 변환부(200)에 적용가능한 기술 구성으로는 2차원 영상 프레임 정보를 주파수 영역의 정보로 변환하는 기타 다양한 기술 구성 또한 적용될 수 있다.
상기 영상 프레임 변환부(200)에 의해 주파수 도메인의 정보로 변환된 영상 프레임 정보는 도 2a와 같이 나타낼 수 있다. 이하, 도 2a, 도 2b 및 데이터 변환부(300)에 대한 상세한 설명을 통해 자세히 설명한다.
데이터 변환부(300)는 상기 영상 프레임 선정부(100)에 의해 선정된 영상 프레임에 삽입할 데이터 정보를 주파수 도메인으로 변환한다. 이때, 삽입할 데이터 정보는 사용자에 의해 별도로 설정될 수 있으며, 적용가능한 일 예에서는 사용자에 의해 선택되는 일련의 데이터 정보의 일부일 수 있다. 즉, 상기 삽입할 데이터 정보로는 전체 데이터 정보가 적용될 수도 있으며, 상기 데이터 정보의 양이 방대할 경우에는 상기 데이터 정보를 복수 개의 데이터로 분할한 정보 중 일부의 데이터 정보가 적용될 수도 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에서 상기 데이터 변환부(300)는 데이터 변조부(310), 삽입 주파수 대역 선정부(320) 및 데이터-주파수 할당부(330)를 포함할 수 있다.
먼저, 데이터 변조부(310)는 삽입할 데이터 정보를 변조시킨다. 변조(modulation)란, 일정한 형태의 반송파에 전달하려는 정보에 대한 저주파 신호를 담기 위하여 크기, 주파수, 위상 등에 변형을 주는 기술 구성을 의미한다.
일 예로, 상기 데이터 변조부(310)는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 선택된 데이터 정보를 변조시킬 수 있다. QAM 방식은 디지털 신호를 일정량만큼 분류하여 반송파 신호와 위상을 변화시키면서 변조시키는 방식으로, 16-QAM 방식의 경우 디지털 신호를 16개의 level로 양자화하고 I/Q 플롯의 16개의 좌표로 분산하여 변조시키는 방식을 의미한다.
삽입 주파수 대역 선정부(320)는 상기 데이터 변조부(310)에 의해 변조된 데이터 정보를 삽입할 주파수 대역을 선정한다. 구체적으로, 상기 변조된 데이터 정보를 영상 프레임의 어느 주파수 대역에 삽입할지를 선정한다. 이하, 도 2a 및 2b를 통해 상세히 설명한다.
도 2a 및 2b 는 본 발명의 일 예에 따른 데이터 변환부의 기술 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 2a는 영상 프레임 정보를 2D DFT하여 주파수 도메인으로 나타낸 영상 프레임을 나타낸 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 2차원 푸리에 변환된 영상 프레임 정보는 X/Y축으로 구성된 2차원 주파수 영역으로 나타낼 수 있으며, 이때 좌측 상단을 저주파수 영역이라 하면, X/Y축 방향으로 갈수록 고주파수 영역이라 할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 2차원으로 주파수 변환된 영상 프레임 정보에 있어 좌측 상단을 저주파수 영역이라 하고, X축 또는 Y축 방향으로 갈수록 높은 주파수 영역이라 한다.
삽입 주파수 대역 선정부(320)는 상기 도 2a와 같이 주파수 변환된 영상 프레임 정보 중 어느 주파수 대역에 데이터를 삽입할지를 선정할 수 있다.
일반적으로, 영상 프레임 데이터를 주파수 변환하게 되면 대부분의 데이터 성분들은 저주파수 영역에 집중되게 형성되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 삽입 주파수 대역 선정부(320)는 데이터 삽입시 영상 프레임 데이터의 훼손/변경을 최소화하기 위해 상기 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 데이터 성분이 존재하는 저주파수 영역중 상대적으로 높은 일부 주파수 영역을 선정할 수 있다.
도 2b는 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 삽입 주파수 대역 선정부(320)에 의해 선정되는 주파수 대역을 나타낸 것으로, 삽입 주파수 대역 선정부(320)는 영상 프레임의 전체 주파수 대역 중 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 일부 저주파수 대역을 선정할 수 있다.
바람직하게는, X축 방향으로는 X1 주파수 이상 X2 주파수 이하, Y축 방향으로는 Y1 주파수 이상 Y2 주파수 이하의 영역을 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 선정할 수 있다.
다만, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 선정된 주파수 대역의 일 예에 불과할 뿐, 본 발명의 적용예나 활용예에 따라 상기 주파수 대역은 변경 적용될 수 있다.
데이터-주파수 할당부(330)는 상기 데이터 변조부(310)에 의해 변조된 데이터 정보를, 상기 삽입 주파수 대역 선정부(320)에 의해 선정된 주파수 대역에 맞추어 주파수 도메인 정보로 변환한다. 다시 말해, 상기 데이터-주파수 할당부(330)는 상기 변조된 데이터 정보가 선정된 주파수 대역에 맞도록 변환하는 기능을 수행한다.
일 예로, 상기 데이터-주파수 할당부(330)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 주파수 도메인의 빗금친 영역에 맞도록 해당 데이터를 할당할 수 있다.
다른 예에서, 상기 데이터-주파수 할당부(330)는, 데이터 할당을 위해 선정된 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호(pilot signal)를 추가할 수 있다. 파일럿 신호란, 송신장치 및 수신장치에서 이미 알고 있는 신호 값으로 데이터 성분이 포함된 주파수 성분을 추정하는 용도로 활용될 수 있다. 즉, 파일럿 신호의 신호값 및 상기 파일럿 신호가 추가되는 주파수 도메인의 위치 정보는 송신 장치 및 수신 장치에서 이미 알고 있는 값이 적용될 수 있다.
이에 대해서는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치를 통해 상세히 설명한다.
영상 프레임-데이터 합성부(400)는 상기 프레임 변환부 및 데이터 변환부(300)에 의해 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 및 데이터 정보를 합성한다.
즉, 상기 영상 프레임-데이터 합성부(400)는 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 정보와 특정 주파수 대역에 할당된 데이터 정보를 합성한다. 이때, 상기 영상 프레임-데이터 합성부(400)가 상기 정보들을 합성하는 방법으로는 데이터 정보간 곱셈기 연산이 적용될 수 있다.
영상 프레임-데이터 역변환부(500)는 상기 영상 프레임-데이터 합성부(400)에 의해 합성된 영상 프레임-데이터 정보를 시간 도메인으로 변환한다. 다시 말해, 상기 영상 프레임-데이터 역변환부(500)는 특정 주파수 대역에 데이터 정보가 합성된 영상 프레임 정보를 주파수 도메인에서 시간 도메인의 정보로 변환한다.
일 예로, 상기 영상 프레임-데이터 역변환부(500)는 영상 프레임 변환부(200)의 역변환 과정인 2D IDFT(2D Inverse Discrete Fourier Transform)을 적용하여 해당 정보를 시간 도메인의 정보로 변환할 수 있다.
다만, 이는 일 예에 해당할 뿐, 다른 실시예에서 상기 영상 프레임-데이터 역변환부(500)는 영상 프레임 변환부(200)에서 적용한 주파수 변환에 대응되는 역변환 과정을 시간 도메인의 영상 프레임 정보를 획득할 수 있다.
송출부(600)는 상기 영상 프레임-데이터 역변환부(500)에 의해 역변환된 영상 프레임-데이터 정보를 화면 정보로 송출한다. 구체적으로, 상기 송출부(600)는 N 값이 1인 경우에는, 매 영상 프레임마다 데이터 정보가 포함된 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출한다. 또는, 상기 N 값이 1보다 큰 경우에는, 상기 송출부(600)는 상기 영상 프레임-데이터 역변환부(500)에 의해 시간 도메인의 정보로 역변환된 데이터가 포함된 영상 프레임 정보를 다른 데이터가 포함되지 않은 영상 프레임 정보와 함께 화면 정보로 송출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치에 의해 송출되는 영상 정보를 나타낸 도면이다.
본 발명에 적용가능한 일 예에 따라 상기 영상 프레임 선정부(100)는 별도의 데이터를 삽입할 영상 프레임으로 연속하는 일련의 영상 프레임에 대해 N 개의 프레임 간격으로 이격된 영상 프레임을 선정하므로, 본 발명에 적용가능한 일 예에 따른 송출부(600)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 영상 프레임들과 함께 N개의 프레임 간격으로 데이터가 포함된 영상 프레임을 화면 정보로 송출할 수 있다. 앞에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치에서 상기 N 값으로는 자연수 값이 적용될 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 송출부(600)는 화면 정보를 송출할 수 있는 디스플레이 모듈이 적용될 수 있다. 일 예로, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), TV 등 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출할 수 있는 모든 기술 구성이 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
데이터가 포함된 영상 정보를 송신하기 위해 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정한다(S410). 구체적으로, 상기 S410 단계에서는 복수 개의 영상 프레임 중 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정한다.
일 예로, TV 영상 프레임은 60Hz 주파수로 송출된다. 즉, 초당 60프레임의 영상 프레임이 송출된다.
이때, 상기 S410 단계에서는 매초 60프레임씩 송출되는 영상 프레임 중 데이터를 삽입할 프레임을 일정 개수 선택할 수 있다. 바람직하게는, 일련의 영상 프레임 중 N 개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정할 수 있다. 즉, 매초 일정 개수만큼의 프레임씩 송출되는 영상 프레임에 대해 N개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정할 수 있다. 이때, 상기 N 값으로는 자연수 값이 적용될 수 있다.
상기 N 값은 실시예에 따라 다양하게 변경 적용될 수 있으며, 이는 사용자 설정에 따라 다르게 설정될 수도 있다. 일 실시예로, 상기 N 값으로는 일반 시청자가 영상 시청시, 데이터가 삽입되며 영상이 훼손/변경 되었음을 인지하지 못하는 빈도 수로 설정될 수 있다. 다시 말해, 상기 N 값으로는 영상을 시청하는 시청자에게 큰 이질감을 느끼지 않도록 하는 값이 설정될 수 있다.
이어, 상기 S410 단계에 의해 선정된 영상 프레임을 주파수 도메인으로 변환한다(S420). 구체적으로, 상기 S420 단계에서는 상기 S410 단계에 의해 선정된 2차원 영상 프레임 정보를 2차원의 주파수 도메인 정보로 변환하는 데이터 변환을 수행한다.
일 예로, 선정된 영상 프레임 정보에 대해 2차원 DFT 변환(2D Discrete Fourier Transform)을 수행하여 해당 정보를 주파수 도메인의 정보로 변환할 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과하며, 상기 S420 단계에 적용가능한 기술 구성으로는 2차원 영상 프레임 정보를 주파수 영역의 정보로 변환하는 기타 다양한 기술 구성 또한 적용될 수 있다.
상기 S420 단계에서 주파수 도메인의 정보로 변환된 영상 프레임 정보는 도 2a와 같이 나타낼 수 있다. 이하, 도 2a, 도 2b 및 S431 내지 S433 단계에 대한 상세한 설명을 통해 자세히 설명한다.
상기 S410 및 S420 단계와는 별도로, 삽입할 데이터 정보를 변조시킨다(S431). 이때, 삽입할 데이터 정보는 사용자에 의해 별도로 설정될 수 있으며, 적용가능한 일 예에서는 사용자에 의해 선택되는 일련의 데이터 정보의 일부일 수 있다. 즉, 상기 삽입할 데이터 정보로는 전체 데이터 정보가 적용될 수도 있으며, 상기 데이터 정보의 양이 방대할 경우에는 상기 데이터 정보를 복수 개의 데이터로 분할한 정보 중 일부의 데이터 정보가 적용될 수도 있다.
일반적으로, 변조(modulation)란, 일정한 형태의 반송파에 전달하려는 정보에 대한 저주파 신호를 담기 위하여 크기, 주파수, 위상 등에 변형을 주는 기술 구성을 의미한다.
일 예로, 상기 S431 단계에서는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 선택된 데이터 정보를 변조시킬 수 있다. QAM 방식은 디지털 신호를 일정량만큼 분류하여 반송파 신호와 위상을 변화시키면서 변조시키는 방식으로, 16-QAM 방식의 경우 디지털 신호를 16개의 level로 양자화하고 I/Q 플롯의 16개의 좌표로 분산하여 변조시키는 방식을 의미한다.
이어, 상기 S431 단계에서 변조된 데이터 정보를 삽입할 주파수 대역을 선정한다(S432). 구체적으로, 상기 변조된 데이터 정보를 영상 프레임의 어느 주파수 대역에 삽입할지를 선정한다. 이하, 도 2a 및 2b를 예로 들어 상세히 설명한다.
상기 S432 단계에서는 상기 도 2a와 같이 주파수 변환된 영상 프레임 정보 중 어느 주파수 대역에 데이터를 삽입할지를 선정할 수 있다.
일반적으로, 영상 프레임 데이터를 주파수 변환하게 되면 대부분의 데이터 성분들은 저주파수 영역에 집중되게 형성되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 S432 단계에서는 데이터 삽입시 영상 프레임 데이터의 훼손/변경을 최소화하기 위해 상기 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 데이터 성분이 존재하는 저주파수 영역 중 상대적으로 높은 일부 주파수 영역을 선정할 수 있다. 도 2b는 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 S432 단계에서 선정되는 주파수 대역을 나타낸 것으로, S432 단계에서는 영상 프레임의 전체 주파수 대역 중 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 일부 저주파수 대역을 선정할 수 있다.
바람직하게는, X축 방향으로는 X1 주파수 이상 X2 주파수 이하, Y축 방향으로는 Y1 주파수 이상 Y2 주파수 이하의 영역을 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 선정할 수 있다.
다만, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 선정된 주파수 대역의 일 예에 불과할 뿐, 본 발명의 적용예나 활용예에 따라 상기 주파수 대역은 변경 적용될 수 있다.
이어, 상기 S431 단계에서 변조된 데이터정보를, 상기 S432 단계에서 선정된 주파수 대역에 맞추어 할당한다(S433). 일 예로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 빗금친 영역에 맞도록 해당 데이터를 할당할 수 있다.
이어, 상기 S420 단계 및 S433 단계를 통해 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 및 데이터 정보를 합성한다(S440).
즉, 상기 S440 단계에서는 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 정보와 특정 주파수 대역에 맞도록 주파수 도메인으로 변환된 데이터 정보를 합성한다. 이때, 상기 S440 단계를 통해 상기 정보들을 합성하는 방법으로는 데이터 정보간 곱셈기 연산이 적용될 수 있다.
다른 예에서, 상기 S433 단계에서는 데이터 할당을 위해 선정된 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호(pilot signal)를 추가할 수 있다. 파일럿 신호란, 송신장치 및 수신장치에서 이미 알고 있는 신호 값으로 데이터 성분이 포함된 주파수 성분을 추정하는 용도로 활용될 수 있다. 즉, 파일럿 신호의 신호값 및 상기 파일럿 신호가 추가되는 주파수 도메인의 위치 정보는 송신 장치 및 수신 장치에서 이미 알고 있는 값이 적용될 수 있다.
이에 대해서는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법을 통해 상세히 설명한다.
상기 S440 단계를 통해 합성된 영상 프레임-데이터 정보를 시간 도메인으로 변환한다(S450). 다시 말해, 상기 S450 단계에서는 특정 주파수 대역에 데이터 정보가 합성된 영상 프레임 정보를 주파수 도메인에서 시간 도메인의 정보로 변환한다.
일 예로, 상기 S450 단계에서는 상기 S420 단계의 역변환 과정인 2D IDFT(2D Inverse Discrete Fourier Transform)을 적용하여 해당 정보를 시간 도메인의 정보로 변환할 수 있다.
다만, 이는 일 예에 해당할 뿐, 다른 실시예에서 상기 S450 단계는 S420 단계에서 적용한 주파수 변환에 대응되는 역변환 과정을 시간 도메인의 영상 프레임 정보를 획득할 수 있다.
상기 S450 단계를 통해 역변환된 영상 프레임-데이터 정보를 화면 정보로 송출한다(S460). 구체적으로, N 값이 1인 경우에는, 상기 S460 단계를 통해 매 영상 프레임마다 데이터 정보가 포함된 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출한다. 또는, 상기 N 값이 1보다 큰 경우에는, 상기 S460 단계에서는 상기 S450 단계를 통해 시간 도메인의 정보로 역변환된 데이터가 포함된 영상 프레임 정보를 다른 데이터가 포함되지 않은 영상 프레임 정보와 함께 화면 정보로 송출할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 일 예에 따라 상기 S410 단계는 별도의 데이터를 삽입할 영상 프레임으로 연속하는 일련의 영상 프레임에 대해 N 개의 프레임 간격으로 이격된 영상 프레임을 선정하므로, 본 발명에 적용가능한 일 예에 따른 S460 단계에서는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수개의 영상 프레임들과 함께 N개의 프레임 간격으로 데이터가 포함된 영상 프레임을 화면 정보롤 송출할 수 있다. 앞에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치에서 상기 N 값으로는 자연수 값이 적용될 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 S460 단계는 화면 정보를 송출할 수 있는 디스플레이 모듈을 통해 구현될 수 있다. 일 예로, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), TV 등 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출할 수 있는 모든 기술 구성이 적용될 수 있다.
이하, 상기와 같은 방법을 통해 송출된 영상 프레임 정보로부터 데이터 정보를 추출하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치를 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 또 다른 예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치는 영상 수신부(1100); 영상 보정부(1150); 영상 프레임 변환부(1200); 데이터 포함 판별부(1300) 및 데이터 추출부(1400)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 데이터 추출부(1400)는, 주파수 대역 추출부(1410) 및 데이터 복조부(1420)를 포함할 수 있다.
영상 수신부(1100)는 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신한다(S610). 구체적으로, 상기 영상 수신부(1100)는 별도의 화면 송출 장치로부터 송신되는 영상 정보를 수신할 수 있다. 일 예로, 상기 영상 수신부(1100)는, CCD, CMOS와 같은 이미지 센서 중 선택되는 어느 하나 이상을 통해 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 적용가능한 실시예에서 상기 영상 수신부(1100)로는 송출되는 영상 정보를 영상 프레임 단위로 수신할 수 있는 모든 기술 구성이 적용될 수 있다.
또한, 상기 영상 수신부(1100)는 수집되는 영상 정보의 전부 또는 일부를 통해 본 발명의 일 예에 따라 송신되는 데이터가 포함된 영상 정보를 수신할 수 있다. 구체적으로, 상기 영상 수신부(1100)는 10X10 크기의 영상 정보를 수신할 수 있을 때, 10X10 크기의 데이터가 포함된 영상 정보를 수신할 수도 있으며, 일부인 7X7 크기의 데이터가 포함된 영상 정보를 수신할 수도 있다.
상기와 같은 경우 상기 영상 수신부(1100)는 데이터를 추출할 영상 정보로 상기 영상 수신부(1100)가 수신한 영상 정보 중 일부를 활용할 수 있다. 즉, 상기 영상 수신부(1100)는 수신한 전체 영상 크기(10X10) 중 7X7 크기의 영상 영역만을 선정하여 해당 영역에 대한 영상 정보를 활용하여 데이터를 추출할 수 있다.
이와 같이, 상기 영상 수신부(1100)는 수신한 영상 정보 중 데이터가 포함된 영상 정보의 영역을 선정하여 해당 영역만을 영상 프레임 변환부(1200)로 제공할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에서 상기 영상 수신부(1100)와 영상 프레임 변환부(1200) 사이에 별도의 영상 보정부(1150)을 포함할 수 있다. 상기 영상 보정부(1150)는 상기 영상 수신부(1100)를 통해 수신된 영상 프레임 정보에 발생한 크기 및 시야각 변위 등에 의해 발생하는 왜곡을 보정할 수 있다(S615). 또한, 상기 영상 보정부(1150)는 상기 영상 수신부(1100)를 통해 수신된 영상 프레임 정보의 이전 또는 이후 프레임 정보 중 선택되는 어느 하나 이상의 영상 정보를 이용하여 상기 수신된 영상 프레임 정보를 보정할 수 있다.
구체적으로, 상기 영상 보정부(1150)는 영상 정보의 송수신 과정에서 왜곡된 영상 정보로부터 보다 정확한 데이터를 추출하기 위하여 상기 영상 정보를 보정하는 작업을 수행한다. 일 예로, 상기 영상 보정부(1150)는 상기 영상 수신부(1100)를 통해 수신된 영상 프레임 정보에 발생한 크기 및 시야각 변위 등에 의해 발생하는 왜곡을 보정할 수 있다. 또한, 제1 영상 프레임 정보의 이전 영상 프레임 정보(제2 영상 프레임 정보) 또는 이후 영상 프레임 정보(제3 영상 프레임 정보) 중 선택되는 어느 하나 이상의 영상 정보를 이용하여 상기 제1 영상 프레임 정보의 왜곡을 보정할 수 있다.
이외, 상기 영상 보정부(1150)에 적용 가능한 영상 보정 방법으로는 다양한 실시예가 적용될 수 있다.
영상 프레임 변환부(1200)는 상기 영상 수신부(1100)로부터 전달받은 영상 정보를 주파수 도메인 정보로 변환한다(S620). 바람직하게는, 상기 영상 프레임 변환부(1200)는 상기 영상 보정부(1150) 또는 상기 S615 단계를 통해 전달된 영상 정보에 대해 2차원 푸리에 변환(2D DFT)을 수행하여 해당 정보를 주파수 도메인 정보로 변환할 수 있다.
상기 영상 프레임 변환부(1200)는 송신 장치의 영상 프레임 변환부(200)에 적용되는 주파수 변환 방법과 동일한 기술 구성이 적용될 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치는 데이터 포함 판별부(1300)를 더 포함할 수 있다. 상기 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 영상 프레임 변환부(1200)에 의해 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 정보 내 데이터가 포함되었는지를 판별한다(S630).
일 예로, 상기 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 영상 프레임 변환부에 의해 변환된 영상 프레임의 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호가 포함되어 있는지를 판별하여 상기 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별할 수 있다. 즉, 특정 프레임 내 주파수 도메인의 특정 영역(송신 장치 및 수신 장치에서 이미 알고 있는 정보)에 파일럿 신호가 포함되어 있는지를 판별함으로써 상기 영상 프레임 내 데이터가 포함되었는지를 판별할 수 있다.
또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 파일럿 신호는 데이터 성분이 포함된 주파수 성분을 추정하는 용도로 활용될 수 있는 신호 정보를 의미한다. 즉, 상기 파일럿 신호는 미리 설정된 값으로 구성됨으로써 상기 파일럿 신호의 포함 여부를 통해 해당 영상 프레임에 데이터 정보가 포함되었는지를 파악할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 파일럿 신호의 신호 성분 또는 상기 파일럿 신호가 포함된 주파수 도메인의 영역 정보를 통해 상기 데이터 정보가 어느 주파수 도메인에 포함되어 있는지도 추정될 수 있다.
이외, 상기 파일럿 신호는 다양한 정보를 추정하는데 활용될 수 있다.
다른 예로, 상기 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 영상 프레임 변환부(1200)에 의해 변환된 제1 영상 프레임 정보와 상기 영상 프레임의 이전 및 이후 프레임 정보(제2/제3 영상 프레임 정보)간 차분값이 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별한다. 이하, 도 7을 통해 상세히 설명한다. . 이외, 상기 데이터 포함 판별부(1300)에 적용 가능한 데이터 판별 방법으로는 보다 다양한 실시예가 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 예에 따라 영상 프레임 정보 내 데이터의 포함 여부를 판단하는 방법을 상세히 나타낸 흐름도이다.
먼저, 앞에서 설명한 바와 같이, 설명의 편의를 위해 데이터가 포함되어 있는지 여부를 판별할 프레임은 제1 영상 프레임 정보, 상기 영상 수신부(1100)를 통해 수신된 일련의 영상 프레임 상기 제1 영상 프레임 정보의 이전 프레임 정보를 제2 영상 프레임 정보, 상기 제1 영상 프레임 정보의 이후 프레임 정보를 제3 영상 프레임 정보라 한다.
상기 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 영상 프레임 변환부(1200)에 의해 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제2 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제1 차분값을 산출한다(S631).
또한, 이와는 별개로, 상기 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 영상 프레임 변환부(1200)에 의해 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제3 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제2 차분값을 산출한다(S632).
상기 S631 및 S632 단계는 동시에 구현될 수도 있으며, 순차적으로 구현될 수도 있다.
이어, 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 S631 단계 및 S632 단계를 통해 산출된 제1 차분값 및 제2 차분값 각각이 문턱값 이상인지를 판별한다(S633). 이때, 문턱값은 사용자에 의해 미리 설정되거나, 입력된 값에 의해 변경 적용될 수 있다.
즉, 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 S631 단계 및 S632 단계를 통해 연속하는 프레임 간 제1/제2 차분 영상을 획득하고, 상기 제1/제2 차분 영상의 차분값들이 모두 일정 문턱값 이상인지 여부를 판별한다. 왜냐하면, 일반적으로 연속하는 일련의 영상 프레임간 차분값은 크게 차이가 나지 않으나, 제1 영상 프레임 정보에 데이터가 포함되게 되면, 데이터가 포함되지 않은 제2 영상 프레임 정보 및 제3 영상 프레임 정보와 상기 제1 영상 프레임 정보의 차분값은 크게 차이가 발생되기 때문이다
이때, 양 영상 프레임 정보간 차분값이란 영상 프레임의 기본 단위(픽셀 또는 심볼 등)별 차이값의 절대값들의 합을 의미할 수 있다. 또는, 각 기본 단위별 차이값들의 절대값들의 합이 적용될 수도 있다. 즉, 본 발명에 있어, 상기 차분값으로는 양 영상 프레임간 정보의 차이 정도를 가늠할 수 있는 수치값이 적용될 수 있다.
상기 실시예의 경우, 문턱값으로는 일반적으로 연속되는 영상 프레임간 차이값보다 큰 값이 적용될 수 있다.
또는, 상기 차분값으로는 영상 프레임의 기본 단위별 차이값이 일정 기준 값 이상인 기본 단위의 개수 값이 적용될 수도 있다. 즉, 앞의 실시예와 달리, 일정 기준 값 이상의 차이를 갖는 기본 단위가 몇 개인지를 산출하여, 산출된 개수 값을 차분값으로 적용할 수도 있다.
상기 실시예의 경우, 문턱값으로는 전체 변조된 데이터 정보의 심볼 개수 중 영상 프레임간 차분값의 차이가 크게 발생하는 개수가 70% 내지 80%에 해당되는 값이 적용될 수 있다. 다시 말해, 상기 문턱값으로는 데이터 정보가 포함된 총 심볼(또는 픽셀 등의 기본 단위) 개수 대비 70% 내지 80%에 해당하는 값이 적용될 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과할 뿐, 상기 수치는 변경 적용이 가능한다.
상기 데이터 포함 판별부(1300)는 상기 S633 단계를 통해 해당 영상 프레임 정보 내 데이터가 포함되지 않았다고 판별될 경우(S633:NO), 더 이상의 데이터 추출 동작을 수행하지 않는다. 그러나, 상기 S633 단계를 통해 해당 영상 프레임 정보 내 데이터가 포함되어 있다고 판별될 경우(S633:YES), 상기 영상 프레임 정보를 데이터 추출부(1400)로 전달하게 된다.
데이터 추출부(1400)는 상기 데이터 포함 판별부(1300)로부터 전달된 영상 프레임 정보로부터 데이터 정보를 추출한다. 이에, 상기 기술 구성에 대해 상세히 설명한다.
주파수 대역 추출부(1410)는 상기 데이터 포함 판별부(1300)에 의해 데이터가 포함되어 있는 것으로 판별된 영상 프레임 정보 중 데이터 정보가 포함된 주파수 대역을 선정하여 추출한다(S640). 다시 말해, 상기 주파수 대역 추출부(1410)는 상기 데이터 포함 판별부(1300)로부터 전달받은 영상 정보(주파수 도메인으로 변환된 제1 영상 프레임 정보) 중 데이터 정보가 포함된 주파수 대역을 선정하여 추출한다.
일 예로, 본 발명의 일 예에 따른 영상 정보 송신 장치 중 삽입 주파수 대역 선정부(320)에 의해 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 도 2b와 같은 주파수 대역이 선정되었다면, 상기 주파수 대역 추출부(1410)는 상기 영상 보정부(1150)로부터 전달받은 영상 정보(주파수 도메인으로 변환된 제1 영상 프레임 정보) 중 상기 도 2b의 빗금친 영역에 대한 정보를 추출할 수 있다.
다만 이는 일 실시예에 불과하며, 상기 주파수 대역 추출부(1410)에 의해 추출되는 주파수 대역은 본 발명의 일 예에 따른 영상 정보 송신 장치 중 삽입 주파수 대역 선정부(320)에 의해 데이터를 삽입할 주파수 대역과 동일하게 설정될 수 있다.
데이터 복조부(1420)는 상기 주파수 대역 추출부(1410)에 의해 추출된 추출된 주파수 대역 정보를 복조하여 데이터 정보를 추출한다(S650, 660). 이때, 데이터의 복조 방법으로는 본 발명의 일 예에 따른 영상 정보 송신 장치 중 데이터 변조부(310)에 의한 데이터 변조 방식의 역방향 연산이 적용될 수 있다.
일 예로, 상기 데이터 변조부(310)에 의해 특정 데이터가 QAM 변조된 경우, 상기 데이터 복조부(1420)는 QAM 복조 방식을 통해 추출된 주파수 대역 정보로부터 데이터 정보를 추출할 수 있다.
이 때, 상기 데이터 복조부(1420)는 파일럿 신호를 이용하여 변조된 데이터 각각에 합성된 영상의 주파수 대역 정보를 추정하고 이를 데이터 복조에 활용할 수 있다. 이때, 상기 데이터 복조부(1420)가 상기 파일럿 신호를 이용하여 데이터가 합성된 주파수 대역 정보를 추정하는 방법으로는 다양한 기술이 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 데이터 복조부(1420)에 의해 복조된 데이터 정보는 별도의 표시 장치를 통해 이미지 또는 텍스트로 표시되거나, 또는 별도의 저장 장치 내 파일의 형태로 저장될 수 있다. 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않으며, 추출된 데이터는 다양한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 영상 프레임 선정부 200: 영상 프레임 변환부
300: 데이터 변환부 310: 데이터 변조부
320: 삽입 주파수 대역 선정부 330: 데이터-주파수 할당부
400: 영상 프레임-데이터 합성부 500: 영상 프레임-데이터 역변환부
600: 송출부
1100: 영상 수신부 1150: 영상 보정부
1200: 영상 프레임 변환부
1300: 데이터 포함 판별부 1400: 데이터 추출부
1410: 주파수 대역 추출부
1420: 데이터 복조부

Claims (38)

  1. 일련의 영상프레임 중 N개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정하는 영상 프레임 선정부;
    선정된 영상 프레임을 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환부;
    삽입할 데이터 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 데이터 변환부;
    상기 프레임 변환부 및 데이터 변환부에 의해 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 및 데이터 정보를 합성하는 영상 프레임-데이터 합성부;
    상기 합성된 영상 프레임-데이터 정보를 시간 도메인으로 변환하는 영상 프레임-데이터 역변환부; 및
    상기 역변환된 영상 프레임-데이터 정보를 화면 정보로 송출하는 송출부;를 포함하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치.(단, N은 자연수)

  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 프레임 변환부는,
    선정된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    삽입할 데이터 정보를 변조하는 데이터 변조부;
    데이터를 삽입할 주파수 대역을 선정하는 삽입 주파수 대역 선정부; 및
    상기 변조된 데이터 정보를 선정된 주파수 대역에 맞추어 주파수 도메인 정보로 변환하는 데이터-주파수 할당부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 삽입 주파수 대역 선정부는,
    데이터를 삽입할 주파수 대역으로 일부 저주파수 대역을 선정하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 삽입 주파수 대역 선정부는,
    제1 주파수 이상 제2 주파수 이하의 주파수 대역을 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 선정하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 데이터-주파수 할당부는,
    합성된 영상 프레임-데이터 정보 내 주파수 영역의 일정 영역에 파일럿 신호를 추가하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 송출부는,
    상기 N 값이 1보다 큰 경우,
    상기 역변환된 영상 프레임-데이터 정보 및
    상기 영상 프레임 선정부에 의해 선정되지 않은 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 장치.
  8. 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신하는 영상 수신부;
    수신된 영상 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환부; 및
    상기 영상 프레임 변환부를 통해 변환된 영상 프레임 정보 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 데이터 포함 판별부; 및
    상기 데이터 포함 판별부를 통해 데이터 정보가 포함된 것으로 판별된 영상 프레임 정보로부터 데이터 정보를 추출하는 데이터 추출부;를 포함하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 영상 수신부는,
    CCD, CMOS 이미지 센서 중 선택되는 어느 하나 이상을 통해 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 영상 수신부는,
    수신된 전체 영상 정보 중 데이터를 추출할 영상 영역을 선정하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    수신된 영상 프레임 정보에 발생한 크기 및 시야각 변위 중 선택되는 어느 하나 이상의 왜곡을 보정하는 영상 보정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 영상 수신부를 통해 수신된 영상 프레임 정보의 이전 또는 이후 프레임 정보 중 중 선택되는 어느 하나 이상의 영상 정보를 이용하여 상기 수신된 영상 프레임 정보를 보정하는 영상 보정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 영상 프레임 변환부는,
    수신된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 장치.
  14. 삭제
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 데이터 포함 판별부는,
    상기 영상 프레임 변환부에 의해 변환된 영상 프레임의 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호가 포함되어 있는지를 판별하여 상기 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 장치.
  16. 제 8항에 있어서,
    상기 데이터 포함 판별부는,
    상기 영상 프레임 변환부에 의해 변환된 제1 영상 프레임 정보와 상기 영상 프레임의 이전 및 이후 프레임 정보(제2/제3 영상 프레임 정보)간 차분값이 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 데이터 포함 판별부는,
    상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제2 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제1 차분값과
    상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제3 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제2 차분값이 모두 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 장치.
  18. 제 8항에 있어서,
    상기 데이터 추출부는,
    상기 영상 프레임 변환부를 통해 변환된 영상 프레임 정보 중 데이터 정보가 포함된 주파수 대역을 선정하여 추출하는 주파수 대역 추출부; 및
    추출된 주파수 대역 정보를 복조하여 데이터 정보를 추출하는 데이터 복조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 데이터 복조부는,
    영상 프레임 정보 내 포함된 파일럿 신호를 이용하여 데이터가 합성된 영상의 주파수 대역 정보를 추정하고, 추정된 주파수 대역 정보를 이용하여 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 장치.
  20. 일련의 영상프레임 중 N개의 프레임 간격으로 데이터를 삽입할 영상 프레임을 선정하는 영상 프레임 선정 단계;
    선정된 영상 프레임을 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환 단계;
    삽입할 데이터 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 데이터 변환 단계;
    상기 영상 프레임 변환 단계 및 데이터 변환 단계에 의해 주파수 도메인으로 변환된 영상 프레임 및 데이터 정보를 합성하는 영상 프레임-데이터 합성 단계;
    상기 합성된 영상 프레임-데이터 정보를 시간 도메인으로 변환하는 영상 프레임-데이터 역변환 단계; 및
    상기 역변환된 영상 프레임-데이터 정보를 화면 정보로 송출하는 송출 단계;를 포함하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법.(단, N은 자연수)
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 영상 프레임 변환 단계는,
    선정된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 데이터 변환 단계는,
    삽입할 데이터 정보를 변조하는 데이터 변조 단계;
    데이터를 삽입할 주파수 대역을 선정하는 삽입 주파수 대역 선정 단계; 및
    상기 변조된 데이터 정보를 선정된 주파수 대역에 맞추어 주파수 도메인 정보로 변환하는 데이터-주파수 할당 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 삽입 주파수 대역 선정 단계는,
    데이터를 삽입할 주파수 대역으로 일부 저주파수 대역을 선정하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 삽입 주파수 대역 선정 단계는,
    제1 주파수 이상 제2 주파수 이하의 주파수 대역을 데이터를 삽입할 주파수 대역으로 선정하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 데이터-주파수 할당 단계는,
    합성된 영상 프레임-데이터 정보 내 주파수 영역의 일정 영역에 파일럿 신호를 추가하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법.
  26. 제 20항에 있어서,
    상기 송출 단계는,
    상기 N 값이 1보다 큰 경우,
    상기 역변환된 프레임-데이터 정보 및
    상기 영상 프레임 선정 단계에 의해 선정되지 않은 영상 프레임 정보를 화면 정보로 송출하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 송신 방법.
  27. 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신하는 영상 수신 단계;
    수신된 영상 정보를 주파수 도메인으로 변환하는 영상 프레임 변환 단계;
    상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 데이터 포함 판별 단계; 및
    상기 데이터 포함 판별 단계를 통해 데이터 정보가 포함된 것으로 판별된 영상 프레임 정보로부터 데이터 정보를 추출하는 데이터 추출 단계;를 포함하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 영상 수신 단계는,
    CCD, CMOS 이미지 센서 중 선택되는 어느 하나 이상을 통해 영상 프레임 단위로 영상 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 영상 수신 단계는,
    수신된 전체 영상 정보 중 데이터를 추출할 영상 영역을 선정하여 상기 영상 프레임 변환 단게로 제공하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법.
  30. 제 27항에 있어서,
    수신된 영상 프레임 정보에 발생한 크기 및 시야각 변위 중 선택되는 어느 하나 이상의 왜곡을 보정하는 영상 보정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 방법.
  31. 제 27항에 있어서,
    상기 영상 수신 단계를 통해 수신된 영상 프레임 정보의 이전 또는 이후 프레임 정보 중 중 선택되는 어느 하나 이상의 영상 정보를 이용하여 상기 수신된 영상 프레임 정보를 보정하는 영상 보정 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 방법.
  32. 제 27항에 있어서,
    상기 영상 프레임 변환 단계는,
    수신된 영상 프레임에 대해 2차원 푸리에 변환을 수행하여 주파수 도메인 정보로 변환하는 것을 특징으로 하는 데이터가 포함된 영상 정보 수신 방법.
  33. 삭제
  34. 제 27항에 있어서,
    상기 데이터 포함 판별 단계는,
    상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 영상 프레임의 주파수 도메인의 일정 영역에 파일럿 신호가 포함되어 있는지를 판별하여 상기 영상 프레임 내 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 방법.
  35. 제 27항에 있어서,
    상기 데이터 포함 판별 단계는,
    상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 제1 영상 프레임 정보와 상기 영상 프레임의 이전 및 이후 프레임 정보(제2/제3 영상 프레임 정보)간 차분값이 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 방법.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 데이터 포함 판별 단계는,
    상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제2 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제1 차분값과
    상기 변환된 제1 영상 프레임 정보와 변환된 제3 영상 프레임 정보간 차분 영상의 제2 차분값이 모두 문턱값 이상인지 여부를 비교하여 상기 제1 영상 프레임 정보에 데이터 정보가 포함되어 있는지를 판별하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 방법.
  37. 제 27항에 있어서,
    상기 데이터 추출 단계는,
    상기 영상 프레임 변환 단계에 의해 변환된 영상 프레임 정보 중 데이터 정보가 포함된 주파수 대역을 선정하여 추출하는 주파수 대역 추출 단계; 및
    추출된 주파수 대역 정보를 복조하여 데이터 정보를 추출하는 데이터 복조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 방법.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 데이터 복조 단계는,
    영상 프레임 정보 내 포함된 파일럿 신호를 이용하여 데이터가 합성된 영상의 주파수 대역 정보를 추정하고, 추정된 주파수 대역 정보를 이용하여 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 수신 방법.
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