KR101878182B1 - 장면전환검출장치 및 장면전환검출방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장면 전환 여부를 정확하게 검출할 수 있는 장면전환검출장치 및 장면전환검출방법에 관한 것으로, 한 프레임의 영상 데이터들로부터 휘도 성분 데이터들을 추출하는 휘도추출부; 상기 한 프레임의 영상 데이터들에 대응되는 한 프레임의 영상이 표시될 표시화면을 다수의 분할영역들로 구획하고, 상기 휘도추출부로부터 제공된 한 프레임의 휘도 성분 데이터들을 각 분할영역 단위로 분석하여 각 분할영역의 휘도 성분 데이터들에 대한 히스토그램을 추출하는 히스토그램추출부; 상기 히스토그램추출부로부터 제공된 한 프레임의 히스토그램들을 저장하는 메모리; 및, 상기 히스토그램추출부로부터 제공된 n번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출함과 아울러, 상기 메모리로부터의 n-1번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출하고, 상기 n번째 및 n-1번째 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 각 분할영역의 영상에 대한 장면 전환 여부를 판단하는 장면전환영역판단부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

장면전환검출장치 및 장면전환검출방법{DEVICE FOR DETECTING SCENE CHANGE AND METHOD FOR DETECTING SCENE CHANGE}
본 발명은 장면전환검출장치에 관한 것으로, 특히 장면 전환 여부를 정확하게 검출할 수 있는 장면전환검출장치 및 장면전환검출방법에 대한 것이다.
종래의 장면전환검출장치는 하나의 프레임 영상에 대하여 하나의 히스토그램을 생성하고, 이 생성된 하나의 히스토그램을 기반으로 장면 전환 여부를 판단한다. 따라서, 영상내의 피사체의 부분적 움직임에 의한 히스토그램의 변화와 장면 전환에 의한 히스토그램의 변화 차이를 감지할 수 없어, 실제로 장면 전환이 발생되지 않았음에도 이를 장면 전환으로 오인식하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 표시화면의 각 분할영역별로 히스토그램을 생성하고, 인접 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 각 분할영역의 영상에 대한 장면 전환 여부를 판단함으로써 정확하게 장면 전환 여부를 판단할 수 있는 장면전환검출장치 및 장면전환검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장면전환검출장치는, 한 프레임의 영상 데이터들로부터 휘도 성분 데이터들을 추출하는 휘도추출부; 상기 한 프레임의 영상 데이터들에 대응되는 한 프레임의 영상이 표시될 표시화면을 다수의 분할영역들로 구획하고, 상기 휘도추출부로부터 제공된 한 프레임의 휘도 성분 데이터들을 각 분할영역 단위로 분석하여 각 분할영역의 휘도 성분 데이터들에 대한 히스토그램을 추출하는 히스토그램추출부; 상기 히스토그램추출부로부터 제공된 한 프레임의 히스토그램들을 저장하는 메모리; 및, 상기 히스토그램추출부로부터 제공된 n번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출함과 아울러, 상기 메모리로부터의 n-1번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출하고, 상기 n번째 및 n-1번째 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 각 분할영역의 영상에 대한 장면 전환 여부를 판단하는 장면전환영역판단부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 장면전환영역판단부는 상기 n번째 프레임에서의 전체 분할영역들 중 장면전환이 발생된 분할영역들을 후보 분할영역들로 정의하고, 장면전환이 발생하지 않은 분할영역들을 비후보 분할영역들로 정의함을 특징으로 한다.
각 후보 분할영역의 주위에 인접하여 위치한 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역들의 수에 근거하여, 상기 장면전환영역판단부로부터 판단된 후보 분할영역들 각각의 영상에 대하여 최종적으로 장면 전환 여부를 판단하는 최종장면전환영역판단부를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 최종장면전환영역판단부는, 상기 장면전환영역판단부로부터 판단된 특정 후보 분할영역 및 이 특정 후보 분할영역을 둘러싸는 이웃 분할영역들을 분석하여, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 최종 판단하는 반면, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 작을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 최종 판단함을 특징으로 한다.
상기 이웃 분할영역들은, 상기 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치한 제 1 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 상측에 위치한 제 2 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치한 제 3 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 좌측에 위치한 제 4 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 우측에 위치한 제 5 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치한 제 6 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 하측에 위치한 제 7 이웃 분할영역; 및, 상기 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한 제 8 이웃 분할영역을 포함함을 특징으로 한다.
상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최상측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최상측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측, 상측 및 우상측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하며; 상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측, 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하며; 상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측, 우측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하며; 상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최하측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최하측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측, 하측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택함을 특징으로 한다.
상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 상측 및 우상측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택하며; 상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측 및 상측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택하며; 상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 하측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택하며; 그리고, 상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측 및 우측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측 및 하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택함을 특징으로 한다.
상기 장면전환영역판단부는, Otsu 알고리즘을 이용하여 하나의 히스토그램을 두 개의 그룹으로 분리하는 최적점을 산출하고, 이 최적점에 해당하는 계조값을 해당 히스토그램의 임계값으로 설정함을 특징으로 한다.
n번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값과 이 n번째 프레임의 분할영역에 대응되는 n-1번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값간의 차에 대한 절대값을 산출하는 히스토그램비교부; 및, 상기 히스토그램비교부로부터의 절대값과 미리 설정된 구분값을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 n번째 프레임의 분할영역 대하여 장면 전환 여부를 판단하는 장면전환검출부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 장면전환검출부는 상기 절대값이 구분값보다 클 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 판단하고, 상기 절대값이 구분값보다 작거나 같을 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단함을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장면전환검출방법은, 한 프레임의 영상 데이터들로부터 휘도 성분 데이터들을 추출하는 A단계: 상기 한 프레임의 영상 데이터들에 대응되는 한 프레임의 영상이 표시될 표시화면을 다수의 분할영역들로 구획하고, 상기 휘도추출부로부터 제공된 한 프레임의 휘도 성분 데이터들을 각 분할영역 단위로 분석하여 각 분할영역의 휘도 성분 데이터들에 대한 히스토그램을 추출하는 B단계; 상기 B단계로부터 추출된 한 프레임의 히스토그램들을 저장하는 C단계: 및, 상기 B단계로부터 제공된 n번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출함과 아울러, 상기 C단계로부터의 n-1번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출하고, 상기 n번째 및 n-1번째 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 각 분할영역의 영상에 대한 장면 전환 여부를 판단하는 D단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 D단계에서는 상기 n번째 프레임에서의 전체 분할영역들 중 장면전환이 발생된 분할영역들을 후보 분할영역들로 정의하고, 장면전환이 발생하지 않은 분할영역들을 비후보 분할영역들로 정의함을 특징으로 한다.
각 후보 분할영역의 주위에 인접하여 위치한 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역들의 수에 근거하여, 상기 장면전환영역판단부로부터 판단된 후보 분할영역들 각각의 영상에 대하여 최종적으로 장면 전환 여부를 판단하는 E단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 D단계는, 상기 장면전환영역판단부로부터 판단된 특정 후보 분할영역 및 이 특정 후보 분할영역을 둘러싸는 이웃 분할영역들을 분석하여, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 최종 판단하는 반면, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 작을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 최종 판단함을 특징으로 한다.
상기 이웃 분할영역들은, 상기 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치한 제 1 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 상측에 위치한 제 2 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치한 제 3 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 좌측에 위치한 제 4 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 우측에 위치한 제 5 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치한 제 6 이웃 분할영역; 상기 특정 후보 분할영역의 하측에 위치한 제 7 이웃 분할영역; 및, 상기 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한 제 8 이웃 분할영역을 포함함을 특징으로 한다.
상기 D단계는, Otsu 알고리즘을 이용하여 하나의 히스토그램을 두 개의 그룹으로 분리하는 최적점을 산출하고, 이 최적점에 해당하는 계조값을 해당 히스토그램의 임계값으로 설정함을 특징으로 한다.
상기 D단계는, n번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값과 이 n번째 프레임의 분할영역에 대응되는 n-1번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값간의 차에 대한 절대값을 산출하는 D-1단계; 및, 상기 D-1단계로부터의 절대값과 미리 설정된 구분값을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 n번째 프레임의 분할영역 대하여 장면 전환 여부를 판단하는 D-2단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 D-2단계에서는, 상기 절대값이 구분값보다 클 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 판단하고, 상기 절대값이 구분값보다 작거나 같을 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장면전환검출장치 및 장면전환검출방법에는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 표시화면의 각 분할영역별로 히스토그램을 생성하고, 인접 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 각 분할영역의 영상에 대한 장면 전환 여부를 판단함으로써 한 프레임의 영상에 대한 장면 전환 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
둘째, 히스토그램들간의 차이값에 대한 절대값과 구분값의 크기 비교를 통해 장면 전환 여부를 판단하므로 인접한 프레임간의 히스토그램들의 변화가 영상에 포함된 어떤 피사체의 움직임에 의해 발생된 것인지 아니면장면 전환에 의해 발생된 것인지를 정확하게 판단할 수 있다.
셋째, 후보 분할영역의 주위에 인접하여 위치한 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역들의 수를 고려하여 후보 분할영역들 각각의 영상에 대하여 최종적으로 장면 전환 여부를 판단하므로 한 프레임의 영상에 대한 장면 전환 여부를 더욱 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장면전환검출장치의 블록도.
도 2는 다수의 분할영역들로 구획된 표시화면을 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 각 분할영역의 히스토그램을 나타낸 도면.
도 4는 연속된 프레임들의 영상 상태에 따른 히스토그램들의 변화를 나타낸 도면.
도 5는 어느 하나의 동일한 분할영역에 대한 n-1번째 프레임의 히스토그램의 임계값과 n번째 프레임의 히스토그램의 임계값을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장면전환검출장치를 나타낸 도면.
도 7은 특정 분할영역 및 이웃 분할영역들간의 위치 관계를 나타낸 도면.
도 8은 장면 전환 영역으로 최종 판단된 후보 분할영역과 비전환 영역으로 최종 판단된 후보 분할영역을 나타낸 도면.
도 9는 표시화면의 최상측, 최하측, 최좌측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역들에 대한 가상 분할영역들을 나타낸 도면.
도 10은 표시화면의 각 모서리에 위치한 특정 후보 분할영역들에 대한 가상 분할영역들을 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장면전환검출장치의 블록도이고, 도 2는 다수의 분할영역들로 구획된 표시화면(200)을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 장면전환검출장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 휘도추출부(101), 히스토그램추출부(102), 메모리(103) 및 장면전환영역판단부(104)를 포함한다.
휘도추출부(101)는 시스템으로부터 한 프레임의 영상 데이터들을 공급받고, 이 한 프레임의 영상 데이터들로부터 휘도 성분 데이터들을 추출한다. 즉, 이 한 프레임의 영상 데이터들은 휘도 성분들과 색차 성분들로 구성되는 바, 이 휘도추출부(101)는 이러한 한 프레임의 영상 데이터들로부터 휘도 성분에 대응되는 휘도 성분 데이터들만들만 추출한다. 따라서, 이 휘도추출부(101)로부터는 한 프레임의 휘도 성분 데이터들이 생성된다.
히스토그램추출부(102)는 한 프레임의 영상 데이터들에 대응되는 한 프레임의 영상이 표시될 표시화면(도 2의 200)을 다수의 분할영역들로 구획한다. 그리고, 휘도추출부(101)로부터 제공된 한 프레임의 휘도 성분 데이터들을 각 분할영역 단위로 분석하여 각 분할영역의 휘도 성분 데이터들에 대한 히스토그램을 추출한다. 예를 들어, 이 히스토그램추출부(102)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 표시화면(200)을 99개의 분할영역들(D1 내지 D99)로 구획할 수 있다. 그리고 각 분할영역(D1 내지 D99)에 대응되는 휘도 성분 데이터들을 분석하여 99개의 히스토그램들을 추출한다. 어느 하나의 분할영역에 대응되는 휘도 성분 데이터들로부터 만들어진 히스토그램은 그 해당 분할영역에 포함된 휘도 성분 데이터들의 계조별 빈도수를 나타낸다.
메모리(103)는 히스토그램추출부(102)로부터 제공된 한 프레임의 히스토그램들을 저장한다. 이 메모리(103)는 히스토그램추출부(102)로부터 현재 프레임의 히스토그램들을 저장함과 아울러, 시간적으로 앞서 저장된 이전 프레임의 히스토그램들을 출력한다. 따라서, 이 메모리(103)는 히스토그램추출부(102)보다 한 프레임 앞선 이전 프레임의 히스토그램들을 출력한다. 예를 들어, 히스토그램추출부(102)로부터 n번째 프레임의 히스토그램들이 출력되면, 이 메모리(103)는 이 n번째 프레임의 히스토그램들을 공급받아 저장함과 아울러, 이전에 저장되었던 n-1번째 프레임의 히스토그램을 출력한다.
장면전환영역판단부(104)는 히스토그램추출부(102)로부터 제공된 n번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출함과 아울러, 메모리(103)로부터 제공된 n-1번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출한다. 그리고, n번째 및 n-1번째 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 각 분할영역의 영상에 대한 장면 전환 여부를 판단한다. 구체적으로, 이 장면전환영역판단부(104)는 상술된 비교 결과에 근거하여 서로 대응되는 분할영역의 히스토그램들간의 유사 정도를 파악하고, 이 유사 정도에 따라 n번째 프레임에서의 각 분할영역에 대응되는 영상(부분 영상)의 장면 전환 여부를 결정한다. 다시 말하여, 서로 대응되는 분할영역들의 히스토그램들이 거의 유사한 형태라면 n번째 프레임에서의 해당 분할영역에 대응되는 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단하며, 반면 서로 대응되는 분할영역들의 히스토그램들이 다른 형태라면 n번째 프레임에서의 해당 분할영역에 대응되는 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 판단한다.
이를 위해, 이 장면전환영역판단부(104)는, 히스토그램비교부(104a) 및 장면전환검출부(104b)를 포함한다.
히스토그램비교부(104a)는 n번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값과 이 n번째 프레임의 분할영역에 대응되는 n-1번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값간의 차에 대한 절대값을 산출한다.
장면전환검출부(104b)는 히스토그램비교부(104a)로부터의 절대값과 미리 설정된 구분값을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 n번째 프레임의 분할영역 대하여 장면 전환 여부를 판단한다.
이러한 장면전환영역판단부(104)의 동작을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 도 2의 각 분할영역의 히스토그램을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 히스토그램추출부(102)로부터 99개의 분할영역에 대응되는 n번째 프레임의 99개의 히스토그램들이 추출된다면, 장면전환영역판단부(104)는 이 n번째 프레임의 99개의 히스토그램들 각각과 n-1번째 프레임의 99개의 히스토그램들 각각을 대응되는 것끼리 비교한다. 예를 들어, n번째 프레임의 제 1 분할영역으로부터 추출된 제 1 히스토그램의 임계값과 n-1번째 프레임의 제 1 분할영역으로부터 추출된 제 1 히스토그램의 임계값을 서로 비교한다. 이러한 방식으로, 총 99개의 히스토그램들을 대응되는 것끼리 비교하여 99개의 비교 결과를 산출함으로써 총 99개의 절대값을 산출한다. 그리고, 각 절대값과 상술된 구분값을 일대일로 비교하고, 이 비교 결과에 따라 99개의 분할영역에 대한 장면 전환 여부를 판단한다. 상술된 구분값은 예를 들어 5로 설정될 수도 있다. 이 구분값은 히스토그램들간의 임계값 차이가 단순히 영상에 포함된 어떤 피사체의 움직임에 의해 발생된 것인지 아니면 상술된 바와 같이 장면 전환에 의해 발생된 것인지를 좀 더 정확히 판단하기 위해 사용된다.
예를 들어, 절대값이 구분값보다 클 경우 해당 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생된 것으로 판단되며, 반면 이 절대값이 구분값보다 같거나 작을 경우 해당 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단된다. 즉, 해당 분할영역의 영상에 장면 전환이 아닌 움직임이 발생된 것으로 판단될 수 있다.
도 4는 연속된 프레임들의 영상 상태에 따른 히스토그램들의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)에는 n-1번째 프레임의 영상을 표시하기 위한 n-1번째 프레임의 영상 데이터들로부터 추출된 99개의 히스토그램들이 도시되어 있으며, 도 4의 (b)에는 n번째 프레임의 영상을 표시하기 위한 n번째 프레임의 영상 데이터들로부터 추출된 99개의 히스토그램들이 도시되어 있다.
도 4의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, n-1번째 프레임의 A표시영역(A; 제 68 내지 제 76 분할영역들(D68 내지 D76), 그리고 제 79 내지 제 87 분할영역들(D79 내지 D87)이 포함된 표시영역)에는 자막이 없었으나, 그 다음 프레임인 n번째 프레임의 A표시영역(A; 제 68 내지 제 76 분할영역들(D68 내지 D76), 그리고 제 79 내지 제 87 분할영역들(D79 내지 D87)이 포함된 표시영역)에는 자막이 표시되어 상술된 해당 분할영역들의 영상(부분 영상)들에 장면 전환이 발생되었다. 도 4의 (a) 및 (b)로부터 알 수 있듯이, n-1번째 프레임의 A표시영역(A)에 대응되는 히스토그램들과 n번째 프레임의 A표시영역(A)에 대응되는 히스토그램들간에 상대적으로 큰 변화가 있으나, 나머지 표시영역들에 대응되는 히스토그램들간에는 거의 변화가 없다.
본 발명에서는 이러한 히스토그램의 변화 정도를 다음과 같은 Otsu 알고리즘을 이용하여 판단한다.
Otsu 알고리즘은 하나의 히스토그램의 분포를 두 개의 그룹으로 분리하는 최적점을 산출하는 방법으로서, 이 최적점은 각 분포의 within-group variance를 최소화할 때의 지점이 된다. 이때 이 최적점은 상술된 히스토그램의 임계값이 된다.
이하, 도 5 및 아래의 수학식들을 이용하여 Otsu 알고리즘을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 어느 하나의 동일한 분할영역에 대한 n-1번째 프레임의 히스토그램의 임계값과 n번째 프레임의 히스토그램의 임계값을 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 n-1번째 히스토그램의 임계값은 5이며, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 n번째 히스토그램의 임계값은 13이다.
이러한 임계값은 다음과 같은 수학식에 의해 구해진다.
Figure 112011095904160-pat00001
Figure 112011095904160-pat00002
상기 수학식에서 p(i)는 임계 레벨 i에서의 히스토그램의 빈도이며, q1(t)는 임계값 t보다 작거나 같은 그룹에 대한 빈도를 나타낸다. q2(t)는 임계값 t보다 큰 그룹에 대한 빈도를 나타낸다. u1(t)와 u2(t)는 앞의 두 그룹들 각각에 대한 평균을 나타낸다. σ1 2(t)와 σ2 2(t)는 앞의 두 그룹들 각각에 대한 분산을 나타낸다. 수학식1에서와 같은 변수들이 주어질 때 Otsu 알고리즘을 사용하여, within-group variance인 σw 2(t)를 최소화시킬 때의 임계값 t를 계산할 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 n-1번째 히스토그램의 임계값(5)과 도 5의 (b)에 도시된 n번째 히스토그램의 임계값(13)간의 차에 대한 절대값은 8이다. 만약 구분값이 5라면, 절대값 8이 이 구분값보다 더 크므로 해당 분할영역의 영상(부분 영상)에 장면 전환이 발생된 것으로 판단된다. 다시 말하여, 어느 하나의 분할영역의 히스토그램이 연속된 두 프레임 기간 동안 도 5의 (a)로부터 도 5의 (b)로 변화한다면 그 해당 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것이다.
이와 같은 방식으로 장면전환영역판단부(104)는 모든 분할영역에 대하여 장면 전환 여부를 판단한다. 그리고 그 판단 결과에 따라 장면 전환이 발생된 분할영역에는 1을 부여하고, 반면 장면 전환이 발생되지 않은 분할영역에는 0을 부여할 수 있다.
한편, 장면 전환 여부를 좀 더 정확히 판단하기 위해 본 발명은 다음과 같이 최종장면전환영역판단부(104)를 더 포함할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장면전환검출장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 장면전환검출장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 휘도추출부(101), 히스토그램추출부(102), 메모리(103), 장면전환영역판단부(104) 및 최종장면전환영역판단부(105)를 포함한다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장면전환검출장치는 상술된 제 1 실시예에 따른 장면전환검출장치와 비교할 때 최종장면전환영역판단부(105)를 더 포함한다. 이 제 2 실시예에서의 휘도추출부(101), 히스토그램추출부(102), 메모리(103) 및 장면전환영역판단부(104)는 제 1 실시예에서의 그것들과 동일하므로 이들에 대한 설명은 제 1 실시예를 참조한다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장면전환영역판단부(104)는 n번째 프레임에서의 전체 분할영역들 중 장면전환이 발생된 분할영역들을 후보 분할영역들로 정의하고, 장면전환이 발생하지 않은 분할영역들을 비후보 분할영역들로 정의한다.
최종장면전환영역판단부(105)는 각 후보 분할영역의 주위에 인접하여 위치한 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역들의 수에 근거하여, 장면전환영역판단부(104)로부터 판단된 후보 분할영역들 각각의 영상에 대하여 최종적으로 장면 전환 여부를 판단한다.
즉, 최종장면전환영역판단부(105)는, 장면전환영역판단부(104)로부터 판단된 특정 후보 분할영역 및 이 특정 후보 분할영역을 둘러싸는 이웃 분할영역들을 분석하여, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 최종 판단하는 반면, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 작을 때 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 최종 판단한다.
도 7은 특정 분할영역 및 이웃 분할영역들간의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
이웃 분할영역들은, 도 7에 도시된 바와 같이, 특정 분할영역(Bi,j)을 둘러싸는 형태의 제 1 내지 제 8 이웃 분할영역들(Bi-1, j-1; Bi-1,j; Bi-1,j+1; Bi,j-1; Bi,j+1; Bi+1,j-1; Bi+1,j; Bi+1,j+1)로 구성될 수 있다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 이웃 분할영역(Bi-1)은 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치하며, 제 2 이웃 분할영역(Bi-1,j)은 특정 후보 분할영역의 상측에 위치하며, 제 3 이웃 분할영역(Bi-1,j+1)은 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치하며, 제 4 이웃 분할영역(Bi,j-1)은 특정 후보 분할영역의 좌측에 위치하며, 제 5 이웃 분할영역(Bi,j+1)은 특정 후보 분할영역의 우측에 위치하며, 제 6 이웃 분할영역(Bi+1,j-1)은 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치하며, 제 7 이웃 분할영역(Bi+1,j)은 특정 후보 분할영역의 하측에 위치하며, 그리고 제 8 이웃 분할영역(Bi+1,j+1)은 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한다.
도 8은 장면 전환 영역으로 최종 판단된 후보 분할영역과 비전환 영역으로 최종 판단된 후보 분할영역을 나타낸 도면이다.
도 8에서 진한 외곽선으로 둘러싸이고 다수의 점들을 포함하는 이웃 분할영역은 장면전환영역판단부(104)로부터 후보 분할영역으로 정의된 영역이고, 그렇지 않은 이웃 분할영역은 장면전환영역판단부(104)로부터 비후보 분할영역으로 정의된 영역이다.
도 8의 (a)에 도시된 후보 분할영역들은 총 5개(1개의 특정 후보 분할영역(Bi,j)+후보 분할영역으로 정의된 4개의 이웃 분할영역들(Bi-1,j-1; Bi,j-1; Bi+1,j-1; Bi+1,j)이며, 도 8의 (b)에서는 후보 분할영역들은 총 3개(1개의 특정 후보 분할영역(Bi,j)+후보 분할영역으로 정의된2개의 이웃 분할영역들(Bi-1,j+1; Bi+1,j)이다. 만약, 기준값을 5로 설정할 경우, 도 8의 (a)에 도시된 특정 분할영역(Bi,j)은 최종적으로 장면 전환이 이루어진 영역으로 판단되는 반면, 도 8의 (b)에 도시된 특정 분할 영역은 최종적으로 장면 전환이 이루어지지 않은 영역으로 판단된다.
이러한 최종적인 장면 전환 판단 방법은 다음의 수학식 3에 의해서 정의할 수 있다.
Figure 112011095904160-pat00003
위의 수학식 3에서, N은 특정 후보 분할영역을 기준으로 수평방향으로 인접하여 배열된 분할영역들의 수(특정 후보 분할영역 포함)를, M은 특정 후보 분할영역을 기준으로 수직방향으로 인접하여 배열된 분할영역들이 수(특정 후보 분할영역 포함)를, B는 N*M영역에 포함된 분할영역들의 속성을, 그리고 λ은 기준값의 0.1배를 의미한다. 여기서, 분할영역의 속성이란 이 분할영역이 후보 분할영역인지 비후보 분할영역인지를 나타내는 것으로, 그 분할영역이 후보 분할영역이면 B는 1의 값으로 설정되며, 반면 그 분할영역이 비후보 분할영역이면 B는 0의 값으로 설정된다. 기준값을 5로 정하고자 할 경우 λ를 0.5로 설정하면 된다. 이와 같은 경우 상술된 수학식 3을 만족하는 경우는 N*M영역에 존재하는 후보 분할영역이 5개 이상일 때이다. 이 수학식 3의 조건을 만족할 때 그 해당 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생된 것으로 최종 판단된다.
이와 같은 방식으로, 장면전환영역판단부(104)로부터 후보 분할영역으로 정의된 분할영역(특정 분할영역(Bi,j))들에 대하여 최종 장면 전환 여부가 판단된다.
한편, 표시화면(200)의 가장자리, 즉 최상측, 최하측, 최좌측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역들은 자신의 상측, 하측, 좌측 또는 우측에 분할영역이 위치하지 않는다. 따라서 이들 가장자리에 위치한 특정 후보 분할영역들에 대해서는 가상의 분할영역을 이용하여 이들의 최종 장면 전환 여부를 판단한다. 이를 구체적으로 설명한다.
도 9는 표시화면(200)의 최상측, 최하측, 최좌측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역들에 대한 가상 분할영역들을 나타낸 도면이다.
다수의 분할영역들 중 상기 표시화면(200)의 최상측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 표시화면(200)의 최상측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측, 상측 및 우상측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 2 분할영역(D2)일 때, 이 제 2 분할영역(D2)의 좌상측에 제 1 가상 분할영역(V1)이 위치하고, 상측에 제 2 가상 분할영역(V2)이 위치하고, 그리고 우상측에 제 3 가상 분할영역(V3)이 위치하게 된다. 이때, 제 1 가상 분할영역(V1)은 제 1 분할영역(D1)과 동일한 속성을 가지며, 제 2 가상 분할영역(V2)은 제 2 분할영역(D2)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 3 가상 분할영역(V3)은 제 3 분할영역(D3)과 동일한 속성을 갖는다. 특정 후보 분할영역이 제 6 분할영역(D6)일 때도 제 2 분할영역(D2)과 동일한 방식으로 가상 분할영역이 설정된다.
또한 다수의 분할영역들 중 표시화면(200)의 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 표시화면(200)의 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측, 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 23 분할영역(D23)일 때, 이 제 23 분할영역(D23)의 좌상측에 제 12 가상 분할영역(V12)이 위치하고, 좌측에 제 23 가상 분할영역(V23)이 위치하고, 그리고 좌하측에 제 34 가상 분할영역(V34)이 위치하게 된다. 이때, 제 12 가상 분할영역(V12)은 제 12 분할영역(D12)과 동일한 속성을 가지며, 제 23 가상 분할영역(V23)은 제 23 분할영역(D23)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 34 가상 분할영역(V34)은 제 34 분할영역(D34)과 동일한 속성을 갖는다. 특정 후보 분할영역이 제 56 분할영역(D56)일 때도 제 23 분할영역(D23)과 동일한 방식으로 가상 분할영역이 설정된다.
또한 다수의 분할영역들 중 표시화면(200)의 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 표시화면(200)의 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측, 우측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 44 분할영역(D44)일 때, 이 제 44 분할영역(D44)의 우상측에 제 33 가상 분할영역(V33)이 위치하고, 우측에 제 44 가상 분할영역(V44)이 위치하고, 그리고 우하측에 제 55 가상 분할영역(V55)이 위치하게 된다. 이때, 제 33 가상 분할영역(V33)은 제 33 분할영역(D33)과 동일한 속성을 가지며, 제 44 가상 분할영역(V44)은 제 44 분할영역(D44)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 55 가상 분할영역(V55)은 제 55 분할영역(D55)과 동일한 속성을 갖는다. 특정 후보 분할영역이 제 88 분할영역(D88)일 때도 제 44 분할영역(D44)과 동일한 방식으로 가상 분할영역이 설정된다.
또한 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면(200)의 최하측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 표시화면(200)의 최하측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측, 하측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 91 분할영역(D91)일 때, 이 제 91 분할영역(D91)의 좌하측에 제 90 가상 분할영역(V90)이 위치하고, 하측에 제 91 가상 분할영역(V91)이 위치하고, 그리고 우하측에 제 92 가상 분할영역(V92)이 위치하게 된다. 이때, 제 90 가상 분할영역(V90)은 제 90 분할영역(D90)과 동일한 속성을 가지며, 제 91 가상 분할영역(V91)은 제 91 분할영역(D91)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 92 가상 분할영역(V92)은 제 92 분할영역(D92)과 동일한 속성을 갖는다. 특정 후보 분할영역이 제 96 분할영역(D96)일 때도 제 91 분할영역(D91)과 동일한 방식으로 가상 분할영역이 설정된다.
도 10은 표시화면(200)의 각 모서리에 위치한 특정 후보 분할영역들에 대한 가상 분할영역들을 나타낸 도면이다.
다수의 분할영역들 중 표시화면(200)의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 표시화면(200)의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 상측 및 우상측에 위치한 가상의 분할영역들을 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 표시화면(200)의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면(200)의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 1 분할영역(D1)일 때, 이 제 1 분할영역(D1)의 좌상측, 상측, 우상측, 좌측 및 좌하측에 각각 제 1 가상 분할영역(V1), 제 1 가상분할 영역(V1'), 제 2 가상분할영역(V2), 제 1 가상 분할영역(V1'') 및 제 12 가상 분할영역(V12)이 위치한다. 3개의 제 1 가상분할 영역들(V1, V1', V1'')은 각각 제 1 분할영역과 동일한 속성을 가지며, 제 2 가상 분할영역(V2)은 제 2 분할영역(D2)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 12 가상 분할영역(V12)은 제 12 분할영역(D12)과 동일한 속성을 갖는다.
또한 다수의 분할영역들 중 표시화면(200)의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 상기 표시화면(200)의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측 및 상측에 위치한 가상의 분할영역들을 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 표시화면(200)의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 표시화면(200)의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치한 가상의 분할영역을 특정 후보 분할영역으로부터 선택한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 11 분할영역(D11)일 때, 이 제 11 분할영역(D11)의 좌상측, 상측, 우상측, 우측 및 우하측에 각각 제 10 가상 분할영역(V10), 제 11 가상분할 영역(V11), 제 11 가상분할영역(V11'), 제 11 가상 분할영역(V11'') 및 제 22 가상 분할영역(V22)이 위치한다. 3개의 제 11 가상분할 영역들(V11, V11', V11'')은 각각 제 11 분할영역(D11)과 동일한 속성을 가지며, 제 10 가상 분할영역(V10)은 제 10 분할영역(D10)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 22 가상 분할영역(V22)은 제 22 분할영역(D22)과 동일한 속성을 갖는다.
다수의 분할영역들 중 표시화면(200)의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 표시화면(200)의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 표시화면(200)의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 하측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 표시화면(200)의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치한 가상의 분할영역을 특정 후보 분할영역으로부터 선택한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 89 분할영역(D89)일 때, 이 제 89 분할영역(D89)의 좌상측, 좌측, 좌하측, 하측 및 우하측에 각각 제 78 가상 분할영역(V78), 제 89 가상분할 영역(V89), 제 89 가상분할영역(V89'), 제 89 가상 분할영역(V89'') 및 제 90 가상 분할영역(V90)이 위치한다. 3개의 제 89 가상분할 영역들(V89, V89', V89'')은 각각 제 89 분할영역(D89)과 동일한 속성을 가지며, 제 78 가상 분할영역(V78)은 제 78 분할영역(D78)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 90 가상 분할영역(V90)은 제 90 분할영역(D90)과 동일한 속성을 갖는다.
또한 다수의 분할영역들 중 표시화면(200)의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 최종장면전환영역판단부(105)는 표시화면(200)의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측 및 우측에 위치한 가상의 분할영역들을 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 표시화면(200)의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측 및 하측에 위치한 가상의 분할영역들을 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 표시화면(200)의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한 가상의 분할영역을 특정 후보 분할영역으로부터 선택한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 특정 후보 분할영역이 제 99 분할영역(D99)일 때, 이 제 99 분할영역(D99)의 우상측, 우측, 좌하측, 하측 및 우하측에 각각 제 88 가상 분할영역(V88), 제 99 가상분할 영역(V99), 제 99 가상 분할영역(V99'), 제 99 가상 분할영역(V99'') 및 제 89 가상 분할영역(V89)이 위치한다. 3개의 제 99 가상분할 영역들(V99, V99', V99'')은 각각 제 99 분할영역(D99)과 동일한 속성을 가지며, 제 88 가상 분할영역(V88)은 제 88 분할영역(D88)과 동일한 속성을 가지며, 그리고 제 89 가상 분할영역(V89)은 제 89 분할영역(D89)과 동일한 속성을 갖는다.
여기서, 다수의 분할영역들이 동일한 속성을 갖는다는 것은 그들 분할영역들이 동일한 후보 분할영역 또는 비후보 분할영역으로 정의된 것을 의미한다.
본 발명의 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 따른 장면전환검출장치는 프레임 보간(interpolation)장치에 사용될 수 있다.
즉, 이 보간장치는 연속된 두 프레임들 사이에 새로운 프레임을 삽입하는 장치로서, 본 발명의 실시예에 따른 장면전환검출장치로부터 최종적으로 판단된 분할영역들의 속성에 근거하여 n번째 프레임의 영상 데이터가 장면 전환된 영상인지 아닌지를 판단한다. 그리고 이 판단 결과 이 n번째 프레임의 영상 데이터가 장면 전횐된 영상일 경우 n번째 프레임과 n-1번째 프레임 사이에 새로운 프레임으로서 상기 n-1번째 프레임의 영상 데이터를 삽입한다. 반면, 이 판단 결과 상기 n번째 프레임의 영상 데이터가 장면 전환된 영상 아닐 경우 n번째 프레임과 n-1번째 프레임 사이에 보간 알고리즘에 의해 새로이 생성된 프레임의 영상 데이터를 삽입한다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
101: 휘도추출부 102: 히스토그램추출부
103: 메모리 104: 장면전환영역판단부
104a: 히스토그램비교부 104b: 장면전환검출부

Claims (18)

  1. 한 프레임의 영상 데이터들로부터 휘도 성분 데이터들을 추출하는 휘도추출부;
    상기 한 프레임의 영상 데이터들에 대응되는 한 프레임의 영상이 표시될 표시화면을 다수의 분할영역들로 구획하고, 상기 휘도추출부로부터 제공된 한 프레임의 휘도 성분 데이터들을 각 분할영역 단위로 분석하여 각 분할영역의 휘도 성분 데이터들에 대한 히스토그램을 추출하는 히스토그램추출부;
    상기 히스토그램추출부로부터 제공된 한 프레임의 히스토그램들을 저장하는 메모리;
    상기 히스토그램추출부로부터 제공된 n번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출함과 아울러, 상기 메모리로부터의 n-1번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출하고, 상기 n번째 및 n-1번째 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 상기 n번째 프레임에서의 전체 분할영역들 중 장면전환이 발생된 분할영역들을 후보 분할영역들로 정의하고, 장면전환이 발생하지 않은 분할영역들을 비후보 분할영역들로 정의하는 장면전환영역판단부; 및
    각 후보 분할영역의 주위에 인접하여 위치한 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역들의 수에 근거하여, 상기 장면전환영역판단부로부터 판단된 후보 분할영역들 각각의 영상에 대하여 최종적으로 장면 전환 여부를 판단하는 최종장면전환영역판단부를 포함하고,
    상기 최종장면전환영역판단부는,
    상기 장면전환영역판단부로부터 판단된 특정 후보 분할영역 및 이 특정 후보 분할영역을 둘러싸는 이웃 분할영역들을 분석하여, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 최종 판단하는 반면, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 작을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 최종 판단함을 특징으로 하는 장면전환검출장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이웃 분할영역들은,
    상기 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치한 제 1 이웃 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 상측에 위치한 제 2 이웃 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치한 제 3 이웃 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 좌측에 위치한 제 4 이웃 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 우측에 위치한 제 5 이웃 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치한 제 6 이웃 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 하측에 위치한 제 7 이웃 분할영역; 및,
    상기 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한 제 8 이웃 분할영역을 포함함을 특징으로 하는 장면전환검출장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최상측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최상측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측, 상측 및 우상측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하며;
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측, 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하며;
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측, 우측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하며;
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최하측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최하측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측, 하측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택함을 특징으로 하는 장면전환검출장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 상측 및 우상측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최상측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택하며;
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌상측 및 상측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최상측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최상측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택하며;
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌측 및 좌하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최좌측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 하측 및 우하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최하측 및 최좌측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택하며; 그리고,
    상기 다수의 분할영역들 중 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역에 대한 이웃 분할영역들을 선택할 때, 상기 최종장면전환영역판단부는 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우상측 및 우측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최우측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 좌하측 및 하측에 위치한 가상의 분할영역들을 상기 최하측에 위치한 분할영역들로부터 선택하고, 그리고, 상기 표시화면의 최하측 및 최우측에 위치한 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한 가상의 분할영역을 상기 특정 후보 분할영역으로부터 선택함을 특징으로 하는 장면전환검출장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 장면전환영역판단부는,
    Otsu 알고리즘을 이용하여 하나의 히스토그램을 두 개의 그룹으로 분리하는 최적점을 산출하고, 이 최적점에 해당하는 계조값을 해당 히스토그램의 임계값으로 설정함을 특징으로 하는 장면전환검출장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 장면전환영역판단부는,
    n번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값과 이 n번째 프레임의 분할영역에 대응되는 n-1번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값간의 차에 대한 절대값을 산출하는 히스토그램비교부; 및,
    상기 히스토그램비교부로부터의 절대값과 미리 설정된 구분값을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 n번째 프레임의 분할영역 대하여 장면 전환 여부를 판단하는 장면전환검출부를 포함함을 특징으로 하는 장면전환검출장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 장면전환검출부는 상기 절대값이 구분값보다 클 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 판단하고, 상기 절대값이 구분값보다 작거나 같을 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단함을 특징으로 하는 장면전환검출장치.
  11. 한 프레임의 영상 데이터들로부터 휘도 성분 데이터들을 추출하는 A단계:
    상기 한 프레임의 영상 데이터들에 대응되는 한 프레임의 영상이 표시될 표시화면을 다수의 분할영역들로 구획하고, 한 프레임의 휘도 성분 데이터들을 각 분할영역 단위로 분석하여 각 분할영역의 휘도 성분 데이터들에 대한 히스토그램을 추출하는 B단계;
    상기 B단계로부터 추출된 한 프레임의 히스토그램들을 저장하는 C단계:
    상기 B단계로부터 제공된 n번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출함과 아울러, 상기 C단계로부터의 n-1번째 프레임의 히스토그램들 각각의 임계값을 산출하고, 상기 n번째 및 n-1번째 프레임들의 서로 대응되는 분할영역들에 위치한 히스토그램들의 임계값들끼리 서로 비교하고, 이 비교 결과에 근거하여 상기 n번째 프레임에서의 전체 분할영역들 중 장면전환이 발생된 분할영역들을 후보 분할영역들로 정의하고, 장면전환이 발생하지 않은 분할영역들을 비후보 분할영역들로 정의하는 D단계; 및
    각 후보 분할영역의 주위에 인접하여 위치한 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역들의 수에 근거하여, 장면전환영역판단부로부터 판단된 후보 분할영역들 각각의 영상에 대하여 최종적으로 장면 전환 여부를 판단하는 E단계를 포함하고,
    상기 E단계는,
    상기 장면전환영역판단부로부터 판단된 특정 후보 분할영역 및 이 특정 후보 분할영역을 둘러싸는 이웃 분할영역들을 분석하여, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 최종 판단하는 반면, 이 특정 후보 분할영역 및 이웃 분할영역들에 포함된 후보 분할영역의 수가 미리 설정된 기준값보다 작을 때 상기 특정 후보 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 최종 판단함을 특징으로 하는 장면전환검출방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 이웃 분할영역들은,
    상기 특정 후보 분할영역의 좌상측에 위치한 제 1 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 상측에 위치한 제 2 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 우상측에 위치한 제 3 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 좌측에 위치한 제 4 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 우측에 위치한 제 5 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 좌하측에 위치한 제 6 분할영역;
    상기 특정 후보 분할영역의 하측에 위치한 제 7 분할영역; 및,
    상기 특정 후보 분할영역의 우하측에 위치한 제 8 분할영역을 포함함을 특징으로 하는 장면전환검출방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 D단계는,
    Otsu 알고리즘을 이용하여 하나의 히스토그램을 두 개의 그룹으로 분리하는 최적점을 산출하고, 이 최적점에 해당하는 계조값을 해당 히스토그램의 임계값으로 설정함을 특징으로 하는 장면전환검출방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 D단계는,
    n번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값과 이 n번째 프레임의 분할영역에 대응되는 n-1번째 프레임의 분할영역으로부터 산출된 히스토그램의 임계값간의 차에 대한 절대값을 산출하는 D-1단계; 및,
    상기 D-1단계로부터의 절대값과 미리 설정된 구분값을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 n번째 프레임의 분할영역 대하여 장면 전환 여부를 판단하는 D-2단계를 포함함을 특징으로 하는 장면전환검출방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 D-2단계에서는, 상기 절대값이 구분값보다 클 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생한 것으로 판단하고, 상기 절대값이 구분값보다 작거나 같을 때 상기 n번째 프레임의 분할영역의 영상에 장면 전환이 발생하지 않은 것으로 판단함을 특징으로 하는 장면전환검출방법.
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SWARNAJYOTI PATRA et al., "Histogram thresholding for unsupervised change detection of remote sensing images", International Journal of Remote sensing Vol. 32, No. 21, pp. 6071-6089, 2011.11.10.*

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