KR101712447B1 - How to set up a video camera module with optical signal analysis funtion using the image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 카메라의 이미지센서에 의해 촬영된 영상신호(정보)속에 광송신기(적외선감지기)의 송신광의 유무를 판별하여 오경보의 발령을 줄임으로써 보안의 신뢰성을 개선한 동영상 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광송신기의 송신광을 동영상 카메라의 이미지센서로 촬영하였을 때, 통신케이블이나 동기회로(동기화 모듈)와 같은 별도의 부가장치를 사용하지 않고 이미지센서에 촬상되는 송신광의 송신주기와 카메라의 프레임 주기를 일치시켜 송신광의 투광 영상레벨과 영상 형태의 변화 상황을 정밀 분석하는 것이 가능하고, 또한 광송신기와 카메라간의 데이터 통신은 물론 보안공간상에서 발생될 수 있는 이상물체의 횡단, 차광 및 안개, 강우 등의 환경의 변화 등 실질적 상황을 파악할 수 있도록 하기 위한 송신광원의 감지효율을 향상시키기 위한 카메라의 감지효율 개선방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a moving picture camera in which reliability of security is improved by determining the presence or absence of transmission light of an optical transmitter (infrared detector) in a video signal (information) photographed by an image sensor of a camera, , When the transmission light of the optical transmitter is photographed by the image sensor of the moving picture camera, the transmission period of the transmission light picked up by the image sensor without using a separate additional device such as a communication cable or a synchronization circuit (synchronization module) It is possible to precisely analyze the change in the level of the projected light of the transmission light and the change of the image form by synchronizing the periods of the transmission light and to transmit data between the optical transmitter and the camera as well as the crossing of the abnormal object, To improve the detection efficiency of the transmission light source in order to grasp the actual situation such as the change of the environment And more particularly, to a method and an apparatus for improving the detection efficiency of a camera.
일반적으로, 동영상 카메라는 감시용 카메라와 휴대용 카메라, 방송용 카메라 등으로 대별될 수 있으며, 이들은 그 사용 목적상 멀티미디어기기에 속하므로 세계표준규격에 적합해야만 하고, 흑백 카메라는 EIA RS-170, 컬러 동영상 카메라는 EIA RS-170A 규격에 적합해야 한다.In general, a moving picture camera can be divided into a surveillance camera, a portable camera, and a broadcasting camera. Since they belong to a multimedia device for their use, they have to comply with the world standard. The monochrome camera is an EIA RS- Shall comply with the EIA RS-170A standard.
이러한 동영상 카메라는 공정감시, 침입감시, 도로감시, 차량통행량조사, 교량감시, 물놀이장감시, 매연감시, 태러행위감시, 가시광통신 등 이루 헤아릴 수 없을 정도로 다양한 용도로 사용되고 있다. These video cameras are used for various purposes such as process monitoring, intrusion monitoring, road monitoring, vehicle traffic investigation, bridge monitoring, water field monitoring, smoke monitoring, torture monitoring, and visible light communication.
전술한 동영상 카메라 중 본 발명은 영상을 이용하여 전술한 송신광의 처리 및 판별하는 카메라와 관련된다.Among the moving picture cameras described above, the present invention relates to a camera for processing and discriminating the above-mentioned transmission light using an image.
본 발명과 관련된 종래의 동영상 카메라는 등록특허 1014892150000(영상을 이용한 복합 적외선 감지센서와 그 동작방법 및 이를 이용한 보안시설물 통합관리시스템), 등록특허 1015750110000(영상을 이용한 적외선감지기와 그 동작방법 및 이를 이용한 보안시설물 통합관리시스템)이 있다.The conventional moving picture camera related to the present invention is a moving picture camera according to the present invention, which is disclosed in Patent Publication No. 1014892150000 (a combined infrared ray detection sensor using images, an operation method thereof, and an integrated management system for security facilities using the same), an infrared ray sensor using the image, Security facility integrated management system).
그런데, 전술한 공지의 등록특허는 카메라의 이미지센서를 통해 영상정보와 송신광을 동시에 촬상하여 영상정보속에 송신광을 유무를 판별함으로써 보안시스템의 신뢰성을 크게 향상시킨 것에 기술적 특징이 있으나, 현재 보급된 적외선감지기의 송신광 송신주기는 제조사마다 다른 특성을 가지고 있기 때문에 이미지센서를 통해 송신광을 촬영하였을 때 송신광의 송신주기와 카메라의 프레임 주기가 일치하지 않아 비주기적 광영상 인식 현상이 나타나는 뚜렸한 문제가 있다. However, the above-mentioned known patent has a technical feature that the reliability of the security system is greatly improved by detecting image information and transmission light at the same time through the image sensor of the camera and judging presence or absence of transmission light in the image information. However, Since the transmission light transmission period of the infrared sensor has different characteristics from each manufacturer, when the transmission light is photographed through the image sensor, the transmission period of the transmission light and the frame period of the camera do not coincide with each other, there is a problem.
결국, 위와 같은 문제로 인해 전술한 등록특허를 실시함에 있어 선행적으로 송신광의 송신주기를 카메라의 프레임 주기와 일치시켜야 하는 과제를 극복해야만 하는 문제가 있다.As a result, there is a problem that it is necessary to overcome the problem that the transmission period of the transmission light must be matched with the frame period of the camera in advance in implementing the above-mentioned patent due to the above problems.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 창안하였고, 괄목할 만한 성과가 있어 이를 본 발명을 통해 제안한다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and has been accomplished remarkably, and it is proposed through the present invention.
본 발명은 이미지센서를 이용한 광신호 분석기능을 갖춘 동영상 카메라에 있어 광송신기의 송신광을 카메라의 이미지센서로 촬영하였을 때, 동기회로 또는 장치와 같은 별도의 부가장치를 사용하지 않고 송신광의 투광 영상레벨과 영상 형태의 변화 상황을 정밀분석 할 수 있는 송신광원의 감지효율을 향상시키기 위한 카메라의 감지효율 개선방법 및 그 장치를 제공하려는 것이다.The present invention relates to a moving picture camera having an optical signal analyzing function using an image sensor, in which when a transmission light of an optical transmitter is photographed by an image sensor of a camera, And to provide a method and apparatus for improving the detection efficiency of a camera for improving the detection efficiency of a transmission light source capable of precisely analyzing a change situation of a level and an image type.
본 발명의 목적에 따른 송신광원의 감지효율을 향상시키기 위한 카메라 장치의 해결수단은,According to an aspect of the present invention, there is provided a camera apparatus for improving a detection efficiency of a transmission light source,
광원의 펄스를 발생시키는 펄스 발생부와 광원 발생부에서 발생된 광원을 구동시키는 구동부와 구동부에 의해 송신되는 광원을 필터링하고 필터링 광원을 송신하는 관원을 광원을 송신하는 광송신부와, 상기 펄스 발생부, 구동부 및 광송신부에 전원을 공급하는 전원부로 이루어진 광송신기와A pulse generator for generating a pulse of the light source; a driving unit for driving the light source generated by the light source generator; an optical transmitter for filtering the light source transmitted by the driving unit and transmitting a light source for transmitting the filtering light source; An optical transmitter including a driving unit and a power unit for supplying power to the optical transmitter unit,
상기 광송신부에서 송신된 송신광을 이미지센서로 수신하여 송신광의 정보를 판별하는 이미지센서를 갖춘 동영상 카메라 장치에 있어서,And an image sensor for receiving the transmission light transmitted from the light transmission unit by the image sensor and discriminating information of the transmission light,
상기 광송신부는 펄스 발생부에서 발생되는 광원의 펄스와 송신주기를 제어하는 펄스제어부를 더 포함하고,Wherein the optical transmitter further comprises a pulse controller for controlling a pulse of the light source and a transmission period generated in the pulse generator,
상기 송신광과 이미지를 촬상하는 이미지센서와, 상기 이미지센서에 촬상된 정보를 받아 광원 영상이 프레임별로 사전에 설정된 해당 위치에서 발광하고, 영상 프레임의 2배수 주기에서 광원 영상이 "101010" 또는 "111111" 형태로 주기적으로 변화하는지를 분석(도 4의 C 참조)하여 비주기적이면“광송신불량”메시지를 중앙처리부(107)로 전송하고, 주기적이면 프레임의 영상형태를 영상레벨 및 평균치산출부(104)로 전송하고, 동시에 현재의 영상 프레임을 영상 레벨 추출부로 출력하는 프레임 분석부와;A light source image is received by the image sensor and emitted at a predetermined position for each frame, and the light source image is "101010" or " Quot; 111111 "form (see FIG. 4C). If it is aperiodic, the message " optical transmission failure " is transmitted to the
프레임 분석부에서 전송된 프레임들에 존재하는 사전에 설정된 광원의 크기에 해당되는 각 픽셀들의 영상레벨 값들을 읽어 수치화하여 영상레벨 및 평균치 산출부(104)로 전송하는 영상 레벨 추출부와;An image level extracting unit for reading the image level values of each pixel corresponding to the size of the predetermined light source existing in the frames transmitted from the frame analyzing unit and transmitting the image level values to the image level and average
프레임 분석부(102)에서 전송한 프레임 형태의 정보를 이용하여 "101010" 또는 "111111" 형태의 프레임들의 영상레벨의 평균값을 산출하되, "101010" 형태이면 1개 프레임 건너 이웃한 2개의 프레임의 영상레벨값들을 산술평균하고, "111111"형태이면 인접한 2개 프레임의 영상레벨 값들을 산술 평균하여 그 데이터를 출력하는 영상레벨 및 평균치 산출부와;101010 "or" 111111 "type using the information of the frame type transmitted from the
영상레벨 및 평균치 산출부(104)에서 출력된 데이터들은 시간, 영상레벨 값과, 중앙처리부(107)에서 최종 정상 데이터로 판정한 데이터를 메모리에 저장하고, 중앙처리부(107)의 요청에 따라 요청 데이터를 출력하는 데이터부(105)와;The data output from the image level and average
상기 영상레벨 및 평균치 산출부(104)에서 전송된 프레임별 영상레벨 값들을 시간축으로 나열하여 정상적인 데이터형태인지 데이터 프로토콜 테이블과 비교하여 정상 데이터인 경우 사전에 약정된 내부 프로토콜에 맞추어 데이터를 변환하여 중앙처리부(107)로 전송하는 데이터 판정부(106)와;The image level and the image level values for each frame transmitted from the average
데이터 판정부(106)의 최종 데이터를 수신하여 문자로 디스플레이하고 데이터저장부(105)의 메모리에 저장함과 동시에 전송부(108)로 데이터를 전송하고, 프레임 분석부(102)에서 전송한“광송신불량”메시지는 수신 즉시 전송부로 전송하고 동시에 데이터 판정부(106)로 분석절차를 중지명령을 송신하며,“광송신불량”메시지가 수신되지 않으면 분석절차 재개명령을 송신하는 중앙처리부(107) 및; The final data of the
상기 중앙처리부(107)에서 전송되는 데이터를 통제소 또는 통제기 또는 서버로 유무선에 의해 전송하고 각종 제어신호를 수신하며, 통신상태를 파악하여 통신상태가 불량하면 현재 발생하는 데이터는 저장 명령을 중앙처리부(107)로 전송하고, 상기 프레임 분석부(102)에서 전송된“광송신불량”메시지는 수신 즉시 상기 전송부로 전송하고 동시에 데이터 판정부(106)로 분석절차를 중지명령을 송신하며, 광송신불량 메시지가 수신되지 않으면 분석절차 재개명령을 송신하는 전송부(108)의 구성에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.If the communication state is bad and the data transmitted from the
본 발명에 따른 송신된 광신호 감지효율을 향상시키기 위한 카메라의 감지효율 개선방법은, 광송신기의 펄스제어부를 통해 광송신기의 송신광 주파수를 카메라의 수직 프레임 동기주파수인 30Hz의 1/2 주파수인 15Hz로 설정하고, 송신광 펄스는 영상 프레임의 1프레임 시간 33.33ms(주사시간30.66ms + 수직귀선소거시간 2.67ms)에서 펄스폭은“2배 유효주사시간 + 1배 수직귀선시간”인 63.99ms 이상으로 하고, 오프시간은 귀선소거시간과 같은 2.67ms 이하로 설정하는 것을 특징으로 한다. A method of improving the detection efficiency of a camera for improving the efficiency of sensing optical signals transmitted according to the present invention is a method for improving a detection efficiency of a camera by controlling a transmission optical frequency of an optical transmitter through a pulse control unit of an optical transmitter, 15Hz, and the transmission light pulse is set to 63.99ms, which is 33.33ms (scanning time 30.66ms + vertical retrace time 2.67ms) of one frame time of the image frame, and the pulse width is " twice effective scan time + And the off time is set to 2.67 ms or less equal to the retrace time.
본 발명은 영상의 각 2배 프레임마다 송신광 출력주기가 일치되도록 하고, "111, 110, 101, 100" 등으로 펄스를 단속함으로써 송신광의 인식은 물론 각각의 광송신기의 주소 식별방식(송신광 펄스의 주기를 디지털 부호방식으로 주소화)으로 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the transmission light output period is made to coincide with every twofold frame of the image, and the pulse is interrupted by "111, 110, 101, 100" or the like to recognize the transmission light as well as the address identification method And the period of the pulse is addressed by a digital code method).
본 발명은 카메라의 영상 감지영역 설정범위는 역광 및 측광 방지 목적, 프로세싱 범위를 좁히므로 프로세서의 처리시간을 빠르게 수행할 수 있도록 수동 또는 자동으로 광송신기 몸체 크기로 제한하여 구현한 것에 특징이 있다. The present invention is characterized in that the image sensing range setting range of the camera is limited to the size of the optical transmitter body manually or automatically so that the processing time of the processor can be quickly performed because the range of the image sensing area is set for the purpose of preventing backlight and metering and processing range.
본 발명은 광송신기의 송신광 송신주기와 카메라의 프레임 주기를 일치시킴으로써 이미지센서에 수광된 광신호의 데이터 처리와 가공하는 것이 가능하고, 송신광의 투광 영상레벨과 영상 형태의 변화 상황을 정밀하게 분석하는 것이 가능해 지므로 이미지센서를 이용한 광신호 분석기능을 갖춘 동영상 카메라를 확실하게 실시할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to process and process data of an optical signal received by an image sensor by matching the transmission light transmission period of the optical transmitter with the frame period of the camera, and precisely analyze the change of the light projection image level and image shape of the transmission light It is possible to reliably perform a motion picture camera having an optical signal analysis function using an image sensor.
또한 본 발명은 통신케이블 및 동기회로 또는 장치와 같은 별도의 부가장치를 사용하지 않고 적외선 송신광의 송신주기와 카메라의 프레임 주기를 일치시키게 되므로 별도의 비용이 발생되지 않는 효과가 있다.In addition, since the transmission period of the infrared transmission light and the frame period of the camera coincide with each other without using a separate additional device such as a communication cable and a synchronization circuit or an apparatus, no additional cost is incurred.
또한 본 발명은 근적외선 광원 또는 가시 광원의 투광주기를 카메라의 영상수신주기와 일치시켜 영상으로 수신하면 광원의 영상밝기가 일정하게 유지되므로 가시광 또는 비가시광을 불문하고 카메라의 이미지센서를 이용하여 송신광을 수신하여 데이터 처리하거나 영상을 가공하는 것이 가능하므로 데이터의 처리나 가공방법에 따라 전술한 바와 같이 동영상 카메라의 활용범위를 다양하게 활용할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, when the light emitting period of the near-infrared light source or the visible light source is matched with the image receiving period of the camera, the image brightness of the light source is kept constant. Therefore, regardless of visible light or non- It is possible to utilize the range of application of the moving picture camera variously according to the data processing or processing method as described above.
또한 본 발명은 프레임별로 밝기가 일정하므로 이를 활용한 시간대비 영상레벨변화 감지 및 분석이 가능해지게 된다.Also, since the brightness of each frame is constant for each frame, it is possible to detect and analyze the change of the image level with respect to time.
도 1은 본 발명에 따른 송신기의 구성을 예시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 동영상 카메라의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 동영상 카메라 프레임과 송신기의 송신주기 타임챠트이다.
도 4는 본 발명의 동영상 카메라를 통해 광원 신호 분석 처리공정을 예시한 플로우 챠트이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmitter according to the present invention.
2 is a block diagram of a moving picture camera according to the present invention.
3 is a transmission time chart of a moving picture camera frame and a transmitter according to the present invention.
4 is a flow chart illustrating a light source signal analysis processing process through a moving picture camera of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 송신광원의 감지효율을 개선하기 위한 카메라의 감지효율 개선방법 및 그 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method and apparatus for improving the detection efficiency of a camera for improving the detection efficiency of a transmission light source according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
앞서 설명한 바와 같이, 다양한 송신광의 송신주기는 통일되게 표준화되어 있지 않아 제조사별로 송신광의 송신주기를 임의 제작하여 판매하고 있기 때문에 송신광을 카메라의 이미지센서로 촬영할 경우 화면(모니터)에는 간헐적으로 깜박이는 현상이 나타나고 때로는 밝기도 변하는 경우도 있다. As described above, since transmission periods of various transmission lights are not uniformly standardized, the transmission period of transmission light is manufactured and sold for each maker. Therefore, when the transmission light is photographed by the image sensor of the camera, the intermittently blinking Sometimes the phenomenon appears and sometimes the brightness changes.
이러한 현상은 주야간의 경우 편차가 크며, 주변 환경변화가 많을 경우에도 심하게 나타난다.This phenomenon is large in daytime and nighttime, and even when there are many changes in the surrounding environment.
따라서, 일정한 영상레벨을 유지할 수 없을 뿐만 아니라 데이터를 처리하거나 가공 및 분석할 수 없게 된다. 이러한 주된 원인은 송신광의 송신주기와 카메라의 프레임 주기가 일치하지 않고, 카메라의 조리개 값 또는 전자 셧터의 값이 주간과 야간 및 주변 조도 밝기에 따라 변하기 때문이다.Therefore, not only can a constant image level be maintained, but also data can not be processed, processed and analyzed. This is because the transmission period of the transmission light and the frame period of the camera do not coincide with each other, and the aperture value of the camera or the value of the electronic shutter varies depending on the daytime, nighttime and ambient illumination brightness.
동영상 카메라의 세계표준 수직동기 주파수는 인터레이스(Interlaced Scan)방식에서는 60Hz(컬러: 59.94Hz) 이고, 화면의 수는 초당 60필드이며, 30프레임으로서 사진으로 환산하면 초당 30장이다. The world standard vertical synchronization frequency of a video camera is 60 Hz (color: 59.94 Hz) in the interlaced scan method, and the number of the screens is 60 fields per second.
프로그레시브(Progressive)방식의 디지털 동영상 카메라방식에서는 인터레이스(Interlaced Scan)방식과는 다른 순차주사방식이므로 필드개념이 없고 60프레임을 적용한다.Progressive digital video camera method is a progressive scanning method different from interlaced scanning method, so there is no field concept and 60 frames are applied.
본 발명은 인터레이스방식과 프로그레시브방식의 동영상 카메라는 변환모듈을 통해 상호 호환하여 채용될 수 있으므로 이하에서는 인터레이스방식의 동영상 카메라를 통해 설명한다.Since the interlaced and progressive moving picture cameras of the present invention can be employed interchangeably through the conversion module, the interlaced moving picture camera will be described below.
본 발명의 동영상 카메라 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광원을 송신하는 광송신기(10), 영상정보를 촬상하고, 광송신기(10)의 광원을 촬상하는 이미지센서(101), 프레임 분석부(102), 영상 레벨 추출부(103), 영상레벨 및 평균치 산출부(104), 데이터저장부(105), 데이터 판정부(106), 중앙처리부(107), 전송부(108)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the moving
상기 광송신부(13)는 적외선 감지기 또는 적외선 감지센서와 같은 광송신기(10)를 의미하는 것으로, 여기서 상기 광송신기(10)의 광송신부(13)에서 송신되는 광원은 적외선 또는 레이저 중 어느 하나일 수 있다. 본 발명은 광송신부를 적외선감지기로 특정하여 설명한다.The
본 발명에서 상기 광송신부(13)는 전원부(11), 펄스 발생부(15), 구동부(12), 광송신부(13) 및 펄스 제어부(14)를 포함한다. 전술한 바와 같이 적외선 감지기의 광송신부(13)는 EIA RS-170 세계표준규격인 영상 프레임 주기 1/30초의 2배수인 1/15초 즉, 초당 15프레임의 주기에 맞추어 송신광 펄스를 송신하도록 펄스제어부(14)를 통해 설정한다. 펄스제어부(14)의 제어는 오실로스코프를 통해 계측하여 이루어진다.The
펄스제어부(14)를 통해 송신광 펄스 ON시간은 65.39ms 이상이여야 하고, 송신광 펄스 OFF시간은 1.27ms 이하이며, 주기는 33.3333 * 2배 = 66.6666 ≒ 66.667ms 이하로 설정한다. 그 이유는 이하에서 설명한다.The transmission optical pulse ON time must be 65.39 ms or more through the
상기 이미지센서(101)는 동영상 카메라(100)에 내장된 것으로, 송신광원(이하“광원”이라 함)을 촬상하는 기능을 가지며, 광원을 촬상하는 범위내 촬상소자(픽셀)의 최소 수량은 6*6=36개 픽셀로 정의한다.The
통상 영상분석을 프로그램(이하 분석모듈이라 함)적으로 분석가능한 영상 픽셀의 수는 4 * 4 = 16 픽셀이나 이는 불확실한 요소도 포함될 수 있으므로 안전율을 감안하여 결정한다.In general, the number of image pixels that can be analyzed by the image analysis program (hereinafter referred to as an analysis module) is 4 * 4 = 16 pixels, but this may be due to uncertain factors.
상기한 이미지센서(101)는 도 4에 도시된 바와 같이 영상정보와 함께 송신광을 촬상 및 수광(도 4의 A 참조)하여 프레임 분석부(102)(도 4의 B 참조)로 전송한다.The above-described
상기 프레임 분석부(102)는 동영상 카메라에 내장된 것으로, 이미지센서(101)에 의해 수광된 광원 영상이 프레임별로 사전에 설정된 해당 위치에서 발광하고, 영상 프레임의 2배수 주기에서 광원 영상이 "101010(on-off-on-off-on-off)" 또는 "111111(on-on-on-on-on-on)" 형태로 주기적으로 변화하는지를 분석(도 4의 C 참조)하여 비주기적이면“광송신불량”메시지를 중앙처리부(107)로 전송하고, 주기적이면 프레임의 영상형태(101010 또는 111111 중 어느 하나)를 영상레벨 및 평균치산출부(104)로 전송하고, 동시에 현재의 영상 프레임을 프레임내 영상 레벨 추출부(103)로 출력(도 4의 D 참조)한다.The
상기 영상 레벨 추출부(103)는 프레임 분석부(102)에서 전송된 프레임들에 존재하는 사전에 설정된 광원의 크기에 해당되는 각 픽셀들의 영상레벨 값들을 읽어 수치화하여 영상레벨 및 평균치 산출부(104)로 전송한다.The image
상기 영상레벨 및 평균치 산출부(104)는 프레임 분석부(102)에서 전송한 프레임 형태의 정보를 이용하여 "101010" 또는 "111111" 형태의 프레임들의 영상레벨의 평균값을 산출한다.The image level and average
즉, "101010" 형태이면 1개 프레임 건너 이웃한 2개의 프레임의 영상레벨값들을 산술평균하고, "111111"형태이면 인접한 2개의 프레임의 영상레벨 값들을 산술 평균한다.That is, in the case of the "101010" type, the image level values of two neighboring frames are calculated by arithmetic averaging. In the case of the "111111" type, the image level values of two adjacent frames are arithmetically averaged.
상기 데이터저장부(105)는 영상레벨 및 평균치 산출부(104)에서 보내온 데이터들은 시간, 영상레벨 값과, 중앙처리부(107)에서 최종 정상 데이터로 판정한 데이터도 데이터부(105)의 메모리에 저장하고, 중앙처리부(107)의 요청에 따라 요청한 데이터를 출력한다.The
상기 데이터 판정부(106)는 도 4의 E에 도시된 바와 같이 영상레벨 및 평균치 산출부(104)에서 전송한 프레임별 영상레벨 값들을 시간축으로 나열하여 정상적인 데이터형태인지 데이터 프로토콜 테이블과 비교하여 정상 데이터인 경우 사전에 약정된 내부 프로토콜(도 4의 I 참조)에 맞추어 데이터를 변환하여 중앙처리부(107)로 전송한다.As shown in FIG. 4E, the
상기 중앙처리부(107)는 데이터 판정부(106)의 최종 데이터를 수신하여 문자로 디스플레이하고 데이터저장부(105)의 메모리에 저장(도 4의 H 참조)함과 동시에 전송부(108)로 데이터를 전송(도 4의 G 참조)한다.The
상기 중앙처리부(107)는 제어 알고리즘을 구비하고 연산기능을 갖춘 프로세서이다.The
또한, 프레임 분석부(102)에서 전송한“광송신불량”메시지는 수신 즉시 전송부로 전송하고 동시에 데이터 판정부(106)로 분석절차를 중지명령을 송신한다. 또한“광송신불량”메시지가 수신되지 않으면 분석절차 재개명령을 송신한다.In addition, the " optical transmission failure " message transmitted from the
상기 전송부(108)는 중앙처리부(107)에서 전송한 데이터를 통제소 또는 통제기 또는 서버로 유무선에 의해 전송하고 각종 제어신호를 수신하며, 통신상태를 파악하여 통신상태가 불량하면 현재 발생하는 데이터는 저장 명령을 중앙처리부(107)로 전송한다.The
이하, 본 발명에 따른 송신광 주기와 카메라의 프레임 주기를 일치시키기 위한 실시예를 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment for matching the transmission light period and the frame period of the camera according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
광송신기(10, 도 1 참조)의 송신광 주기는 동영상 카메라의 수직동기 주파수의 주기에 맞게 투광하여야 카메라 측의 영상레벨 또한 광송신기(10)의 송신광 출력과 비례한 영상레벨을 추출할 수가 있다.The transmission light period of the optical transmitter 10 (see FIG. 1) should be illuminated in accordance with the period of the vertical synchronization frequency of the moving picture camera so that the image level of the camera side can be extracted as well as the image level proportional to the transmission light output of the
만약 송신광 주기를 영상 프레임의 필드 또는 프레임 주기와 동일하게 맞추게 되면, 동기가 안 맞을 경우, 송신광 펄스의 OFF기간이 영상 프레임내에 송신광의 촬상위치 범위 내에 있거나 일부분 걸쳐져 있는 경우 송신광원 영상이 아예 안나오거나 송신광원의 일부분만 촬상된다.If the transmission light period is set to be the same as the field or frame period of the image frame, if the synchronization period is not correct, if the OFF period of the transmission light pulse is within the imaging position range of the transmission light within the image frame, Or only a part of the transmission light source is picked up.
그러므로 사람이 인위적으로 카메라의 위치를 상 또는 하측으로 이동시키지 않는 한 현상태가 지속될 것이다.Therefore, the present situation will continue unless a person artificially moves the position of the camera upward or downward.
따라서 송신광 주기는 펄스제어부(14, 도 1 참조)를 제어하여 영상 프레임의 1주기 시간인 1/30초를 기본으로 하여 2배수(1/15초), 3배수(1/10초), 4배수(1/7.5초) 등으로 기수 또는 우수배로 선택적으로 출력할 수 있도록 하여 송신광을 시간축 상에서 어느 시간에서 시작하여 투광하든지 간에 동기가 안 맞는 경우에도 1개 또는 2개 또는 3개 프레임내에 일정한 밝기와 주기로 송신광의 영상이 이미지센서(101, 도 2 참조)에 촬상될 수 있다.Accordingly, the transmission light period is controlled by the pulse control unit 14 (see FIG. 1) to be two times (1/15 second), three times (1/10 second), 4 times (1 / 7.5sec), etc., so that it can be output selectively to the nose or the stomach, so that even if the transmission light starts from the time on the time axis and is projected, it can be output in one, two or three frames An image of transmission light can be picked up by the image sensor 101 (see Fig. 2) at a constant brightness and period.
이때 송신광 주기를 2배수로 하는 경우 즉, 송신광의 위치가 화면의 최상단에 위치할 경우에는 도 1의 "가."와 같이 영상 프레임의 앞 시작부분에 촬상되기 때문에 도 1의 "라."와 같이 이 위치에 광송신기의 송신광 펄스의 오프주기가 위치하게 되면, 영상 프레임에는 송신광의 영상이 나타나지 않고 광송신기 몸체의 영상만이 촬상된다. 즉, 영상으로는 해당 프레임에는 송신광 영상이 없고 다음 프레임에 송신광 영상이 화면에 나타나게 되므로 송신광 펄스를 영상 프레임의 2배로 하는 경우에는 최악의 경우라도 1개의 영상 프레임에는 송신광원 영상이 나타나게 된다. In this case, when the transmission light period is doubled, that is, when the position of the transmission light is located at the uppermost position of the screen, since the image is picked up at the beginning of the image frame as shown in Fig. 1, Similarly, when the off period of the transmission light pulse of the optical transmitter is located at this position, only the image of the optical transmitter body is captured without the image of the transmission light in the image frame. That is, since there is no transmission optical image in the frame and the transmission optical image is displayed on the screen in the next frame, when the transmission optical pulse is twice the image frame, the transmission light source image appears in one image frame even in the worst case do.
따라서, 송신광의 송신주기가 프레임의 주기보다 앞 부분이 약간 지연되는 시간(정확하게는 송신광 영상이 프레임 개시 시점으로부터 촬상 표시되는 위치까지의 주사기간)에는 "101010"의 형태로 송신광 영상이 나타나고, 도 1의 "마."와 같이 송신광의 송신주기가 프레임의 주기보다 앞서거나 반대로 더 많이 지연되어야(정확하게는 송신광의 펄스 오프시간이 송신광 촬상영상이 프레임내 어느 위치에 해당되는 시간 범위인 b-c위치를 벗어나면)매 필드마다 송신광 영상이 나타난다.Therefore, a transmission optical image appears in the form of "101010 " in a time period in which the transmission period of the transmission light is slightly delayed before the frame period (precisely, the scanning period from the start of frame to the position where the image is displayed) , The transmission period of the transmission light must be delayed in advance of the period of the frame or more than the period of the frame (exactly, the pulse-off time of the transmission light is the time range in which the transmission optical pick- out of the bc position).
다시 말해서, 모든 프레임에 송신광 영상이 나타나는 "1111111" 형태로 나타난다.In other words, it appears in the form of "1111111" in which the transmission optical image appears in every frame.
결국, 영상 프레임 주기와 송신광 송신펄스 주기가 같다 하더라도 동기가 맞지 않는 경우, 일정시간이 지나면 "101010-111111-101010" 형태로 반복하여 영상이 나타나게 된다.As a result, even if the video frame period and the transmission optical transmission pulse period are the same, if the synchronization does not match, an image appears repeatedly in the form of "101010-111111-101010"
따라서, 동영상 카메라(100)에서는 전술의 경우에는 1프레임 건너서 나타나는 프레임의 쌍의 평균값을 송신광 수신레벨로 결정하고, 후술의 경우에는 인접 프레임 쌍의 평균값을 송신광 수신레벨로 결정한다. 3배수와 4배수의 주기인 경우에도 위와 같은 원리로 나타난다.Therefore, in the moving
그러나, 현실적으로 3배수와 4배수 주기인 경우에는 송신광 영상은 최소 20프레임 또는 22프레임으로서 2배수 때의 15프레임보다 많이 나타나 주기가 너무 길어지므로 태양광 등의 외란광과의 변별력이 떨어질 수 있다는 점을 고려해야 한다.However, in reality, in the case of triple and quadruple periods, the transmission optical image has at least 20 frames or 22 frames, which is longer than 15 frames at the time of 2 ×, so that the discrimination power from disturbance light such as sunlight may be deteriorated Points should be considered.
참고로, 기존 디지털방식 광송신기(적외선 송수신방식)의 일반적인 송신광 주기는 5~15ms 범위이다.For reference, a typical transmission light period of a conventional digital optical transmitter (infrared transmission / reception system) ranges from 5 to 15 ms.
카메라의 EIA RS-170 프레임 표준신호 관련 시간은 아래와 같다The EIA RS-170 frame standard signal related time of the camera is as follows
[1라인 수평 주사시간][One line horizontal scanning time]
흑백 1/15750sec=63.492μs=1H(컬러 1/15734=63.556μs=1H)1/15750 sec = 63.492 占 퐏 = 1H (color 1/15734 = 63.556 占 퐏 = 1H)
[총 수평 주사시간][Total horizontal scanning time]
525H=33.33ms(컬러 525H=33.366ms)= 1프레임당 시간525H = 33.33ms (color 525H = 33.366ms) = time per frame
[최소수직귀선소거시간][Minimum vertical blanking time]
40H = 2.539ms ≒ 2.54ms(컬러 40H = 2.542ms ≒ 2.54ms)40H = 2.539 ms? 2.54 ms (color 40H = 2.542 ms? 2.54 ms)
필드귀선소거시간 20H + 프레임귀선소거시간 20H = 40HField blanking time 20H + Frame blanking time 20H = 40H
[유효 수평 주사시간][Effective horizontal scanning time]
485H = 30.79ms(컬러 485H = 30.82ms)485H = 30.79ms (color 485H = 30.82ms)
따라서 송신광의 펄스주기를 2배 프레임 주기로 할 경우에는 아래와 같이 산정한다. Therefore, when the pulse period of the transmission light is set to be twice the frame period, the following calculation is made.
[송신광 펄스 ON시간][Transmission pulse ON time]
33.33 + 32.06 = 65.39ms33.33 + 32.06 = 65.39 ms
[송신광 펄스 OFF시간][Transmission pulse OFF time]
1.27ms1.27 ms
그러므로 영상의 인식율을 좀 더 향상시키려면 상호 주기오차가 적어질 수 있도록 송신광 펄스 ON시간은 65.39ms 이상이여야 하고, 송신광 펄스 OFF시간은 1.27ms 이하이여야 할 것이다. 주기는 33.3333 * 2배 = 66.6666 ≒ 66.667ms 이하이여야 한다.Therefore, in order to improve the recognition rate of the image, the transmission light pulse ON time should be 65.39 ms or more and the transmission light pulse OFF time should be 1.27 ms or less so that the mutual cycle error can be reduced. The period should be 33.3333 * 2 times = 66.6666 ≒ 66.667ms or less.
미세한 상호 주기오차로 인한 송신광의 프레임내 촬상위치 형태의 변동 주기시간은“1프레임 주기시간 ÷ 오차시간=프레임변동주기시간”과 같이 될 것이다.The fluctuation cycle time of the shape of the imaging position in the frame of the transmission light due to the fine mutual cycle error will be as "one frame cycle time ÷ error time = frame cycle time".
프로그레시브 방식의 동영상 카메라에서는 60프레임(60필드)방식이므로 펄스 제어부(14)(도 1 참조)를 통해 2프레임 주기로 송신광 펄스주기를 설정한다.In the progressive-mode video camera, since it is a 60-frame (60-field) method, a transmission optical pulse cycle is set at a 2-frame cycle through the pulse controller 14 (see FIG. 1).
영상 프레임의 초기 개시시간(영상 엣지 위치)으로부터 적외광 영상이 프레임에 표시되는 시간범위(도 3의 가. b-c 범위, 예: 0.55~0.93m/sec)에 적외광 펄스의 OFF부분이 일부분 걸쳐 있는 경우, 해당 영상은 정상값보다 걸쳐있는 해당 부분만큼 흐리게 나타날 것이다.The OFF portion of the infrared light pulse partially spans a time range (a range of bc in Fig. 3, e.g., 0.55 to 0.93 m / sec) in which the infrared light image is displayed on the frame from the initial start time (image edge position) If so, the image will appear blurred by the corresponding portion of the image that spans the normal value.
따라서 이러한 경우에는 2회 이상의 주기에 걸쳐 해당 위치 프레임의 밝기의 정도를 산술평균하여 일정 값 미만이면 해당 프레임은 버린다.Therefore, in such a case, the brightness of the position frame is arithmetically averaged over two or more cycles, and the frame is discarded if the brightness is less than a predetermined value.
본 발명은 LED, 텅스텐램프, 할로램프 중 무엇이든 영상 프레임 주기 내 점멸기능을 할 수 있는 광원이라면 모두 적용될 수 있다. The present invention can be applied to any light source that can perform a blinking function in an image frame period, such as an LED, a tungsten lamp, or a halo lamp.
적외선투광기로 명시하는 것은 공개기술이 주로 광송신기를 이용하고 있으므로 발명에서 예시한 것에 한정하지 않는다.The specification of the infrared light emitter is not limited to that exemplified by the invention since the disclosed technology mainly uses an optical transmitter.
10: 광송신기 11: 전원부
12: 구동부 13: 광송신부
14: 펄스 제어부 100: 동영상 카메라
101: 이미지센서 102: 프레임분석부
103: 영상 레벨 추출부
104: 영상 레벨 및 평균치 산출부 105: 데이터저장부
106: 데이터 판정부 107: 중앙처리부
108: 전송부10: optical transmitter 11:
12: driving unit 13: optical transmission unit
14: Pulse control unit 100: Video camera
101: image sensor 102: frame analyzing unit
103: Video level extracting unit
104: image level and average value calculation unit 105: data storage unit
106: Data judging unit 107: Central processing unit
108:
Claims (5)
광송신기의 펄스 제어부를 통해 송신광 펄스의 주기는 카메라의 프레임 주기의 1배수 이상의 기수 또는 우수배이고, 송신광 펄스의 OFF시간은 카메라의 프레임 수직귀선소거시간과 동일하게 설정하여 송신광을 송신하도록 설정하고,
카메라의 영상레벨 및 평균치 산출부는 광송신기의 송신광 주기가 카메라의 프레임 주기의 1배수인 경우, 카메라에 촬상되는 송신광원 영상이 매 프레임마다 "ON-ON-ON-ON" 형태로 나타나거나 또는 "ON-OFF-ON-OFF" 형태로 나타나는 경우, 인접프레임 쌍의 송신광 영상레벨 값을 산술평균하거나 1개 프레임을 건너 이웃 프레임 쌍의 송신광 영상레벨값을 산술평균하는 것을 특징으로 하는 송신광원의 감지효율을 향상시키기 위한 카메라의 감지효율 개선방법.A method for improving a detection efficiency of a camera for improving a detection efficiency of a transmission light source in capturing a transmission optical image of an optical transmitter and converting it into an image level and analyzing the transmission optical image,
The period of the transmission light pulse through the pulse control unit of the optical transmitter is set to be equal to or greater than 1 times the frame period of the camera and the OFF time of the transmission light pulse is set to be equal to the frame vertical retrace time of the camera Setting,
The image level and average value calculation unit of the camera may display the transmission light source image captured by the camera in the form of "ON-ON-ON-ON" every frame if the transmission light period of the optical transmitter is one- Arithmetically averages transmission optical image level values of adjacent frame pairs or crosses one frame and arithmetic averages the transmission optical image level values of neighboring frame pairs when they appear in the form of "ON-OFF-ON-OFF" A method for improving the detection efficiency of a camera to improve the detection efficiency of a light source.
상기 영상레벨 및 평균치 산출부는 광송신기의 송신광 주기가 카메라의 프레임 주기의 2배수보다 큰 기수 또는 우수배에서 동영상 카메라에 촬상되는 송신광원영상이 매 프레임마다 기수 또는 우수배 보다 1개 프레임이 적은 형태로 나타나는 경우, 인접 프레임 쌍의 송신광 영상레벨 값을 산술평균 하거나 1개 프레임을 건너 인접프레임 쌍의 송신광 영상레벨값을 산술평균하는 것을 특징으로 하는 송신광원의 감지효율을 향상시키기 위한 카메라의 감지효율 개선방법. The method according to claim 1,
The image level and the average value calculation unit may calculate the average and the average value of the transmission light source image in which the transmission light source image picked up by the moving picture camera in the odd number or the even number times larger than two times the frame period of the camera of the optical transmitter is less than one Wherein the average value of the transmission optical image levels of the adjacent pair of frames or the average value of the transmission optical image levels of the adjacent pair of frames is calculated by arithmetically averaging the transmission optical image level values of the adjacent pair of frames or crossing one frame, A method for improving the detection efficiency of a sensor.
영상레벨 및 평균치 산출부는 각 광송신기의 송신광 펄스의 주기를 주소 식별방식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 송신광원의 감지효율을 향상시키기 위한 카메라의 감지효율 개선방법. The method according to claim 1,
Wherein the image level and the average value calculation unit calculate the period of the transmission optical pulse of each optical transmitter by the address identification method.
상기 광송신부는 펄스 발생부에서 발생되는 광원 펄스의 송신주기를 제어하는 펄스제어부를 더 포함하고, 상기 송신광과 이미지를 촬상하는 이미지센서와, 상기 이미지센서에 촬상된 정보를 받아 광원 영상이 프레임별로 사전에 설정된 해당 위치에서 발광하고, 영상 프레임의 2배수 주기에서 광원 영상이 "101010" 또는 "111111" 형태로 주기적으로 변화하는지를 분석하여 비주기적이면“광송신불량”메시지를 중앙처리부(107)로 전송하고, 주기적이면 프레임의 영상형태를 영상레벨 및 평균치산출부(104)로 전송하고, 동시에 현재의 영상 프레임을 영상 레벨 추출부(103)로 출력하는 프레임 분석부(102)와;
프레임 분석부(102)에서 전송된 프레임들에 존재하는 사전에 설정된 광원의 크기에 해당되는 각 픽셀들의 영상레벨 값들을 읽어 수치화하여 영상레벨 및 평균치 산출부(104)로 전송하는 영상 레벨 추출부(103)와;
상기 프레임 분석부(102)에서 전송한 프레임 형태의 정보를 이용하여 "101010" 또는 "111111" 형태의 프레임들의 영상레벨의 평균값을 산출하되, "101010" 형태이면 1개 프레임 건너 이웃한 2개의 프레임의 영상레벨값들을 산술평균하고, "111111"형태이면 인접한 2개의 프레임의 영상레벨 값들을 산술 평균하여 그 데이터를 출력하는 영상레벨 및 평균치 산출부(104)와;
상기 영상레벨 및 평균치 산출부(104)에서 출력된 데이터들은 시간, 영상레벨 값과, 중앙처리부(107)에서 최종 정상 데이터로 판정한 데이터를 메모리에 저장하고, 중앙처리부(107)의 요청에 따라 요청 데이터를 출력하는 데이터부(105)와;
상기 영상레벨 및 평균치 산출부(104)에서 전송된 프레임별 영상레벨 값들을 시간축으로 나열하여 정상적인 데이터형태인지 데이터 프로토콜 테이블과 비교하여 정상 데이터인 경우, 사전에 약정된 내부 프로토콜에 맞추어 데이터를 변환하여 중앙처리부(107)로 전송하는 데이터 판정부(106)와;
상기 데이터 판정부(106)의 최종 데이터를 수신하여 문자로 디스플레이하고 데이터저장부(105)의 메모리에 저장함과 동시에 전송부(108)로 데이터를 전송하고, 프레임 분석부(102)에서 전송한“광송신불량”메시지는 수신 즉시 전송부로 전송하고 동시에 데이터 판정부(106)로 분석절차를 중지명령을 송신하며,“광송신불량”메시지가 수신되지 않으면 분석절차 재개명령을 송신하는 중앙처리부(107) 및;
상기 중앙처리부(107)에서 전송되는 데이터를 통제소 또는 통제기 또는 서버로 유무선에 의해 전송하고 각종 제어신호를 수신하며, 통신상태를 파악하여 통신상태가 불량하면 현재 발생하는 데이터는 저장 명령을 중앙처리부(107)로 전송하고, 상기 프레임 분석부(102)에서 전송된“광송신불량”메시지는 수신 즉시 상기 전송부로 전송하고 동시에 데이터 판정부(106)로 분석절차를 중지명령을 송신하며, 광송신불량 메시지가 수신되지 않으면 분석절차 재개명령을 송신하는 전송부(108)로 구성된 것을 특징으로 하는 송신광원의 감지효율을 향상시키기 위한 카메라 장치.An optical transmitter including a pulse generator for generating a pulse of a light source, a driving unit for interrupting power in a pulse form and transmitting the pulse to the optical transmitter, and an optical transmitter as a light source; A camera device having an image sensor for capturing transmitted transmission light through an image sensor,
Wherein the optical transmitter further comprises a pulse controller for controlling a transmission period of a light source pulse generated in the pulse generator, wherein the optical transmitter comprises: an image sensor for capturing the transmission light and the image; 101010 "or" 111111 "in the two-times cycle of the image frame, and transmits a " light transmission failure " message to the central processing unit 107 if the light source periodically changes. A frame analyzer 102 for periodically transmitting the image format of the frame to the image level and average value calculator 104 and outputting the current image frame to the image level extractor 103 at the same time;
An image level extracting unit for reading the image level values of the pixels corresponding to the size of the predetermined light source existing in the frames transmitted from the frame analyzing unit 102 and digitizing the image level values and transmitting the image level values to the image level and average value calculating unit 104 103);
101010 "or" 111111 "type information using the information of the frame type transmitted from the frame analyzing unit 102. In the case of" 101010 ", two frames An image level and an average value calculation unit 104 for arithmetically averaging the image level values of two adjacent frames if the image level values are "111111"
The data output from the image level and average value calculation unit 104 stores the time and image level values and the data determined to be the final normal data by the central processing unit 107 in the memory, A data portion 105 for outputting the requested data;
The image level and the image level values for each frame transmitted from the average value calculation unit 104 are arranged in a time axis and are compared with a normal data type or a data protocol table to convert data according to a predetermined internal protocol A data judging unit 106 for transmitting the data to the central processing unit 107;
The final data of the data judging unit 106 is received and displayed as a character and stored in the memory of the data storing unit 105 and the data is transmitted to the transmitting unit 108 and the data transmitted from the frame analyzing unit 102, And transmits a stop command to the data judging unit 106 at the same time, and transmits an analysis procedure resume command if the " optical transmission error " message is not received, );
If the communication state is bad and the data transmitted from the central processing unit 107 is transmitted to the control center, the controller or the server by wired / wireless, and receives various control signals, 107, and transmits the "optical transmission failure" message transmitted from the frame analyzing unit 102 to the transmission unit immediately upon reception, and at the same time transmits a stop instruction to the data judging unit 106, And a transmission unit (108) for transmitting an analysis procedure resume command if the message is not received.
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KR1020160049621A KR101712447B1 (en) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | How to set up a video camera module with optical signal analysis funtion using the image sensor |
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