KR101592731B1 - 영상 감시 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 움직임 감지에 요구되는 연산량을 줄여 안정성을 향상시킬 수 있는 영상 감시 시스템에 관한 것이다.
일례로, 감시구역의 영상을 촬영하는 카메라와 상기 카메라에서 촬영된 영상을 분석하여 움직임을 감지하는 서버를 포함하는 영상 감시 시스템에 있어서, 상기 서버는 상기 카메라에서 전송되는 압축 비트스트림을 전달받아 움직임을 분석하고, 움직임이 발생하면 움직임 감지 알람을 발생하는 움직임 감지부를 포함하고, 상기 움직임 감지부는 압축 비트스트림에서 움직임이 발생한 프레임만을 선택하여 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템을 개시한다.

Description

영상 감시 시스템{Image sensing system}
본 발명은 영상 감시 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 많은 카메라가 설치되고 운용되는 영상 감시 시스템에서는 모니터링 요원의 직접 시청이 아닌 자동적으로 영상을 분석하고 움직임 등 특정 이벤트를 감지하는 기술이 요구되고 있다. 이러한 영상 움직임 분석 방법은 이전 프레임과 현재 프레임의 화소값의 차이를 분석하는 방법에 기반한다. 또한, 프레임의 화소값을 구하기 위해서는 카메라에서 전송되는 압축 비트스트림을 복호화하는 과정이 필수적으로 요구된다. 여기서, 영상 복호화는 매우 많은 연산을 요구하는 작업이다. 또한, 영상 복호화 시 이전 프레임을 복호화 하기 전에는 다음 프레임을 복호화 할 수 없어 모든 프레임을 복호화 해야 한다. 이러한 복호화 과정에서의 계산량으로 인해 영상 감시 시스템 서버에서 동시에 움직임을 감지할 수 있는 카메라 영상의 수가 제한되고, 이로 인해 시스템의 규모 확장에 어려움이 있다.
한국공개특허공보 10-2003-0066234(2003.08.09)
본 발명은 움직임 감지에 요구되는 연산량을 줄여 안정성을 향상시킬 수 있는 영상 감시 시스템을 제공한다.
본 발명에 의한 감시구역의 영상을 촬영하는 카메라와 상기 카메라에서 촬영된 영상을 분석하여 움직임을 감지하는 서버를 포함하는 영상 감시 시스템에 있어서, 상기 서버는 상기 카메라에서 전송되는 압축 비트스트림을 전달받아 움직임을 분석하고, 움직임이 발생하면 움직임 감지 알람을 발생하는 움직임 감지부를 포함하고, 상기 움직임 감지부는 압축 비트스트림에서 움직임이 발생한 프레임만을 선택하여 정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 움직임 감지부는 상기 압축 비트스트림의 감지 주기를 설정하고, 설정된 감지 주기에 따라 프레임 단위로 나눠서 전달하는 감지주기 설정부; 및 상기 감지주기 설정부로부터 전달된 프레임을 분석하여, 해당 프레임의 움직임 발생 여부를 상기 감지주기 설정부로 전달하는 움직임 판단부; 및 상기 감지주기 설정부로부터 움직임 감지 발생 여부와 해당 프레임의 정보를 수신하여 움직임 알람을 발생시키는 알람 발생부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 감지주기 설정부는 움직임이 발생하고 3초 이내에 다시 움직임이 발생하면, 감지주기를 1 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 감지주기 설정부는 움직임이 발생하고 3초 이내에 움직임이 발생하지 않으면, 감지주기를 1 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 감지주기 설정부는 감지주기가 1인 경우 더 이상 감지주기를 감소시키지 않을 수 있다.
또한, 상기 감지주기 설정부는 감지주기가 압축 비트스트림의 fps와 동일할 경우 더 이상 감지주기를 증가시키기 않을 수 있다.
또한, 상기 움직임 판단부는 상기 감지주기 설정부에서 전달된 압축 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여, 차분움직임벡터, 참조프레임인덱스, 블럭 부호화 모드, 블럭코딩패턴값의 정보를 해독하는 엔트로피 디코딩부; 상기 엔트로피 디코딩부에서 해독한 정보를 이용하여 움직임벡터를 생성하는 MV 설정부; 상기 엔트로피 디코딩부에서 해독한 정보를 이용하여 유효블럭맵을 생성하는 유효블럭맵 생성부; 및 상기 MV 설정부로부터 전달된 움직임벡터와 상기 유효블럭맵 생성부로부터 전달된 유효블럭맵을 이용하여 움직임의 발생여부를 확인하는 움직임 확인부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 움직임 확인부는 해당 프레임에서 움직임벡터의 크기가 제 1 임계값 보다 크고 유효계수를 가진 블럭의 비율이 제 2 임계값 보다 크면 해당 프레임에서 움직임이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템은 압축 비트스트림을 복호화하지 않고 압축 비트스트림에서 움직임 정보만을 추출하여 움직임을 감지하므로, 움직임 감지에 요구되는 연산량을 줄여 안정성을 향상시킬 수 있다..
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템은 임의순서 처리가 가능하므로, 움직임 감지에 요구되는 연산량을 줄여 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 움직임 감지부를 도시한 블럭도이다.
도 3은 영상 감시 시스템의 카메라가 캡쳐한 프레임을 나타낸 도면이다.
도 4는 움직임이 발생할 때 프레임별 비트량을 도시한 그래프이다.
도 5는 도 2에 도시된 감지주기 설정부가 감지주기를 조절하는 것을 나타낸 도면이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템을 도시한 블럭도이다. 도 2는 도 1에 도시된 움직임 감지부를 도시한 블럭도이다. 도 3은 영상 감시 시스템의 카메라가 캡쳐한 프레임을 나타낸 도면이다. 도 4는 움직임이 발생할 때 프레임별 비트량을 도시한 그래프이다. 도 5는 도 2에 도시된 감지주기 설정부가 감지주기를 조절하는 것을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템(100)은 감시구역의 영상을 촬영하는 카메라(200)와 상기 카메라(200)에서 촬영된 영상을 분석하여 움직임을 감지하는 서버(300)를 포함한다.
기존의 영상 감시 시스템은 카메라 영상을 복호화화고 복원 프레임의 화소값의 차이를 기반으로 움직임을 판단하는 과정이 수행된다. 여기서 영상을 복호화 하는 과정과 움직임을 판단하는 과정은 모두 많은 연산을 요구하는 작업으로, 시스템 규모 확장에 어려움이 있다. 예를 들어, 시스템 서버의 처리능력이 초당 480프레임을 복호화하고 움직임을 판단할 수 있을 때, 해당 시스템 서버에 연결될 수 있는 카메라의 수는 30fps(frame per second) 카메라의 경우 16대로 제한된다. 따라서, 본 발명은 많은 연산을 요구하는 복호화 과정이 필요없는 움직임 감지 방법과 움직임 감지 프레임의 주기를 조절하는 영상 감시 시스템(100)을 제안한다. 즉, 본 발명에 따른 영상 감시 시스템(100)은 화소값 차이에 기반하지 않으므로, 영상 복호화를 요구하지 않아 기존의 방법보다 적은 연산량을 요구한다.
상기 카메라(200)는 보통 초당 수십 회씩 프레임을 캡쳐하므로, 한번 움직임이 발생하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 시간이상 많은 프레임에 걸쳐 지속된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 움직임이 발생한 구간에서 비디오 스트림의 비트량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 프레임의 비트량이 증가하면 해당 프레임을 복호화하는 연산량이 증가한다. 기존의 화소값 차이 분석에 기반을 둔 영상 감지 시스템은 임의 순서 복호화가 불가능하여 모든 프레임을 순차적으로 복호화 해야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 영상 감지 시스템(100)은 움직임과 관련된 영상의 정보만을 필요로 하므로, 임의순서 처리가 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 영상 감지 시스템(100)은 움직임이 발생했을 때의 프레임만을 선택하여 해당 프레임의 움직임 벡터 등의 정보만을 추출하므로, 임의순서 처리가 가능하고 복호화에 필요한 연산량을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 영상 감지 시스템(100)은 임의순서 처리가 가능하므로 움직임 감지 주기를 조절할 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 서버(300)는 입력버퍼(310), 움직임 감지부(320), 출력버퍼(330) 및 저장장치(340)를 포함한다.
상기 입력버퍼(310)는 상기 카메라(200)로부터 전송되는 압축 비트스트림을 수신하고, 상기 압축 비트스트림을 움직임 감지부(320)에 전달한다. 또한, 상기 입력버퍼(310)는 상기 움직임 감지부(320)로부터 움직임 감지 알람을 받고 해당 비트스트림을 저장장치(340)에 전달한다.
상기 움직임 감지부(320)는 상기 입력버퍼(310)로부터 전달된 압축 비트스트림에서 움직임을 분석하고, 움직임이 발생한 경우 움직임 감지 알람을 입력버퍼(310)와 출력버퍼(330)에 전달한다. 도 2를 참조하면, 상기 움직임 감지부(320)는 알람 발생부(321), 감지주기 설정부(322) 및 움직임 판단부(323)를 포함한다.
상기 알람 발생부(321)는 감지주기 설정부(322)로부터 움직임 감지 발생 여부와 해당 압축 비트스트림 정보를 수신하여 움직임 알람을 발생시키고, 상기 움직임 알람을 입력버퍼(310)와 출력버퍼(330)로 전달한다.
상기 감지주기 설정부(322)는 상기 입력버퍼(310)로부터 전달된 각 카메라별 압축 비트스트림의 감지 주기를 설정하고, 설정된 감지 주기에 따라 움직임 감지 확인 대상이 되는 압축 비트스트림을 프레임 단위로 나눠서 움직임 판단부(323)로 전달한다. 여기서, 감지주기는 감지주기 설정부(322)가 움직임 감지 확인 대상이 되는 압축 비트스트림을 움직임 판단부(323)로 전달하는 프레임의 주기를 의미한다. 예를 들어, 감지주기가 1이면 모든 프레임을 움직임 판단부(323)로 전달하고, 감지주기가 2이면 2번째, 4번째, 6번째…와 같이 짝수 프레임 단위만 움직임 판단부(323)로 전달한다.
또한, 상기 감지주기 설정부(322)는 움직임 감지주기를 조절할 수 있다. 도 5를 참조하여, 감지주기 설정부(322)가 움직임 감지주기를 설정하는 방법을 살펴보기로 한다. 본 발명은 움직임 발생의 연속성을 고려하여 잦은 빈도의 움직임 발생 시 일정 시간 동안은 기본적으로 움직임이 발생했다고 가정하고, 그 시간 동안 움직임을 감지하지 않고 특정 시점 이후부터 다시 움직임 감지를 수행한다. 구체적으로, 상기 감지주기 설정부(322)는 초기의 감지주기를 1로 설정하고 매 프레임의 움직임 감지를 확인한다. 상기 감지주기 설정부(322)는 움직임 발생 후 3초 이내에 다시 움직임이 발생할 경우 감지주기를 1증가시키고, 다음 3초간은 기본 움직임 발생구간으로 설정한다. 상기 감지주기 설정부(322)는 상기 기본 움직임 발생구간에서는 기본적으로 움직임이 발생했다고 가정하고 알람 발생부(321)로 관련 정보를 전달하고, 해당 구간의 프레임들은 움직임 감지 확인 대상에서 제외한다. 또한, 상기 감지주기 설정부(322)는 움직임 발생 후 3초 이내에 움직임이 발생하지 않을 경우 감지주기를 1감소시킨다. 상기 감지주기는 압축 비트스트림의 fps 범위 내에서 조절이 가능하다. 예를 들어, 30fps 압축 비트스트림의 감지주기는 1~30의 범위 내에서 조절이 가능하다. 더불어, 상기 감지주기 설정부(322)는 감지주기가 1인 경우에 더 이상 감지주기를 감소시키지 않고, 감지주기가 압축 비트스트림의 fps와 같을 시에는 더 이상 감지주기를 증가시키지 않는다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 영상 감지 시스템(100)은 움직임 감지 주기를 조절할 수 있으므로, 30fps 비트스트림을 15fps 또는 10fps 등 원하는 주기로 움직임 감지를 수행할 수 있다.
또한, 상기 감지주기 설정부(322)는 움직임 판단부(323)로부터 움직임 발생 여부를 수신하고, 움직임 발생여부와 해당 압축 비트스트림 정보를 상기 알람 발생부(321)로 전달한다.
상기 움직임 판단부(323)는 상기 감지주기 설정부(322)에서 전달된 프레임의 압축 비트스트림을 분석하여, 해당 프레임의 움직임 발생 여부를 상기 감지주기 설정부(322)로 전달한다. 도 2를 참조하면, 상기 움직임 판단부(323)는 엔트로피 디코딩부(324), 유효블럭맵 생성부(325), MV 생성부(326) 및 움직임 확인부(327)를 포함한다.
상기 엔트로피 디코딩부(324)는 상기 감지주기 설정부(322)에서 전달된 압축 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 차분움직임벡터(MVD: Motion Vector Differences)와, 참조프레임인덱스, 블럭 부호화 모드 등의 정보를 MV 생성부(326)로 전달한다. 또한, 상기 엔트로피 디코딩부(324)는 블럭코딩패턴(Coded Block Pattern)값을 유효블럭맵 생성부(325)로 전달한다.
상기 MV 생성부(326)는 상기 엔트로피 디코딩부(324)로부터 전달된 차분움직임벡터, 참조프레임인덱스, 블럭 부호화 모드 등의 정보를 이용하여 실제 움직임벡터를 생성하고, 상기 움직임벡터를 움직임 확인부(327)로 전달한다.
상기 유효블럭맵 생성부(325)는 상기 엔트로피 디코딩부(324)로부터 전달된 블록코딩패턴값을 이용하여 유효블럭맵을 생성하고, 상기 유효블럭맵을 움직임 확인부(327)로 전달한다.
상기 움직임 확인부(327)는 상기 MV 생성부(326)로부터 전달된 움직임 벡터와, 상기 유효블럭맵 생성부(325)로부터 전달된 유효블럭맵을 이용하여, 움직임의 발생여부를 확인한다. 상기 움직임 확인부(327)는 해당 프레임에서 움직임 벡터의 크기가 제 1 임계값 이상이고, 유효계수를 가진 블록의 비율이 제 2 임계값 이상이면 해당 프레임에서 움직임이 발생한 것으로 판단하여, 이를 상기 감지주기 설정부(322)로 전달한다. 예를 들어, 상기 움직임 확인부(327)는 움직임 벡터의 크기가 4이상이고, 유효계수를 가진 블록의 비율이 15%이상이면 해당 프레임에서 움직임이 발생한 것으로 판단하여, 이를 감지주기 설정부(322)로 전달한다. 여기서, 상기 제 1 임계값과 제 2 임계값은 영상 감시 시스템(100)의 특성상 감시 영상의 환경이 매우 다양하므로 해당 영상에 적합한 값으로 조절될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템(100)은 카메라 영상의 움직임 발생 빈도에 따라 움직임 감지 주기를 조절함으로써, 움직임 감지에 소용되는 계산량을 줄여 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템(100)은 압축 비트스트림을 복호화하지 않고 압축 비트스트림에서 움직임 정보만을 추출하여 움직임을 감지하므로, 움직임 감지에 요구되는 연산량을 줄여 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 감시 시스템(100)은 임의순서 처리가 가능하므로, 움직임 감지에 요구되는 연산량을 줄여 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 영상 감시 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 영상 감지 시스템 200: 카메라
300: 서버 310: 입력버퍼
320: 움직임 감지부 321: 알람 발생부
322: 감지주기 설정부 323: 움직임 판단부
324: 엔트로피 디코딩부 325: 유효블럭맵 생성부
326: MV 생성부 327: 움직임 확인부
330: 출력버퍼 340: 저장장치

Claims (8)

  1. 감시구역의 영상을 촬영하는 카메라와 상기 카메라에서 촬영된 영상을 분석하여 움직임을 감지하는 서버를 포함하는 영상 감시 시스템에 있어서,
    상기 서버는 상기 카메라에서 전송되는 압축 비트스트림을 전달받아 움직임을 분석하고, 움직임이 발생하면 움직임 감지 알람을 발생하는 움직임 감지부를 포함하고,
    상기 움직임 감지부는 압축 비트스트림에서 움직임이 발생한 프레임만을 선택하여 정보를 추출하고,
    상기 움직임 감지부는 상기 압축 비트스트림의 감지 주기를 설정하고, 설정된 감지 주기에 따라 프레임 단위로 나눠서 전달하는 감지주기 설정부를 포함하고,
    상기 감지주기 설정부는 움직임이 발생하고 3초 이내에 다시 움직임이 발생하면 감지주기를 1 증가시키고, 움직임이 발생하고 3초 이내에 움직임이 발생하지 않으면 감지주기를 1 감소시키는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임 감지부는
    상기 감지주기 설정부로부터 전달된 프레임을 분석하여, 해당 프레임의 움직임 발생 여부를 상기 감지주기 설정부로 전달하는 움직임 판단부; 및
    상기 감지주기 설정부로부터 움직임 감지 발생 여부와 해당 프레임의 정보를 수신하여 움직임 알람을 발생시키는 알람 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 감지주기 설정부는 감지주기가 1인 경우 더 이상 감지주기를 감소시키지 않는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 감지주기 설정부는 감지주기가 압축 비트스트림의 fps와 동일할 경우 더 이상 감지주기를 증가시키기 않는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 움직임 판단부는
    상기 감지주기 설정부에서 전달된 압축 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여, 차분움직임벡터, 참조프레임인덱스, 블럭 부호화 모드, 블럭코딩패턴값의 정보를 해독하는 엔트로피 디코딩부;
    상기 엔트로피 디코딩부에서 해독한 정보를 이용하여 움직임벡터를 생성하는 MV 설정부;
    상기 엔트로피 디코딩부에서 해독한 정보를 이용하여 유효블럭맵을 생성하는 유효블럭맵 생성부; 및
    상기 MV 설정부로부터 전달된 움직임벡터와 상기 유효블럭맵 생성부로부터 전달된 유효블럭맵을 이용하여 움직임의 발생여부를 확인하는 움직임 확인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 움직임 확인부는 해당 프레임에서 움직임벡터의 크기가 제 1 임계값 보다 크고 유효계수를 가진 블럭의 비율이 제 2 임계값 보다 크면 해당 프레임에서 움직임이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
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