KR102172955B1 - 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 피티지(PTZ, Pan-Tilt-Zoom) 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 분석하여 영상 관제를 실행하되, 카메라의 팬-틸트-줌 동작에 의해 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 수득하고, 기준 영상 프레임에 기초하여 각각의 배경 화면 상태별 영상 관제를 실행하도록 구성된 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램이 개시된다.

Description

피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램 {Method for video monitoring using PTZ camera, Apparatus for video monitoring and Computer program for the same}
본 발명은 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 상세하게는 피티지(PTZ, Pan-Tilt-Zoom) 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 분석하여 영상 관제를 실행하되, 카메라의 팬-틸트-줌 동작에 의해 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 수득하고, 기준 영상 프레임에 기초하여 각각의 배경 화면 상태별 영상 관제를 실행하도록 구성된 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
CCTV(Closed circuit television)는 특정 장소를 상시 또는 일시적으로 감시할 수 있도록 하기 위해 설치되는 것으로, CCTV 카메라에서 촬영된 영상을 표시장치에 표시함으로써 감시자가 실내에서 실시간으로 영상을 확인하여 문제 발생시 이에 대처하거나 사건 발생 후 확인의 목적으로 이용하게 된다.
최근의 CCTV 시스템은, 카메라가 촬영한 영상을 녹화하여 저장하는 DVR(Digital video recorder)을 이용한 종래의 방식에서, IP 카메라와 네트워크 연결되어 전송된 영상을 압축, 저장하는 NVR(Network video recorder)을 이용하는 방식으로 변화된 추세이다. DVR 또는 NVR은 영상을 모니터링하고 여러 카메라로부터 들어온 신호를 감시시스템에 효율적으로 전달할 수 있으며, 필요한 경우 영상의 추후 확인이 가능하다.
이러한 CCTV는 재해, 범죄 등의 예방 및 관할 구역의 효율적 관리를 목적으로 기하급수적으로 증가하고 있으며, 정부나 지자체 혹은 해당 구역을 관리하는 여러 관제센터에서 이를 관할, 감시하고 있다.
CCTV 카메라는 촬영 방향 및 촛점 거리가 고정된 고정형 카메라와, 팬-틸트-줌 동작(Pan-Tilt-Zoom)에 의해 촬영 방향 제어 및 줌 인/아웃 제어가 가능한 피티지(PTZ) 카메라로 구분될 수 있다.
피티지 카메라는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌 상태를 전환함으로써, 하나의 카메라로 복수의 방향을 모니터링하는 장점을 제공한다. 또한, 피티지 카메라는 이동하는 객체를 트래킹하면서 영상 촬영 및 모니터링이 가능하다는 장점이 있다.
그런데, 피티지 카메라는 배경 화면 영상이 변화되는 상태로 영상 데이터를 수득하기 때문에 감시자의 육안에 의한 감시에는 유리하지만, 영상 분석 알고리즘에 의한 이벤트 감지에는 불리한 점이 있었다.
즉, 고정형 카메라는 배경 화면이 고정된 상태이므로 움직임이 있는 객체를 영상 분석 알고리즘을 통해 찾아내거나 화면 변화를 감지하는 이벤트 분석에 유리하다.
그러나, 피티지 카메라는 배경 화면이 주기적으로 변화하거나 배경 화면 자체가 움직이는 형태로 영상이 촬영되기 때문에, 움직임이나 영상 내의 화면 변화를 감지하여 이벤트를 검출하는 영상 분석 알고리즘을 통해 영상 분석을 하는데 어려움이 있었다.
대한민국 등록특허 10-1445361(2014년09월22일 등록) 대한민국 등록특허 10-0879623(2009년01월13일 등록) 대한민국 등록특허 10-1509593(2015년04월01일 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 분석하여 영상 관제를 실행하되, 카메라의 팬-틸트-줌 동작에 의해 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 수득하고, 기준 영상 프레임에 기초하여 각각의 배경 화면 상태별 영상 관제를 실행하도록 구성된 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법, 영상 관제 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 감안한 본 발명의 일 측면에 따르면, 피티지(PTZ, Pan-Tilt-Zoom) 카메라와 연동하는 영상 관제 장치에서 실행하는 영상 관제 방법으로서, 1) 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하는 단계- 상기 피티지 카메라는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성함-; 2) 상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장하는 단계; 및 3) 상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계;를 포함하여 구성된 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법이 개시된다.
바람직하게, 상기 2)단계에서 배경 화면의 전환의 판단은, 21) 미리 설정된 기준에 기초하여, 상기 영상 데이터에서 배경 화면의 전환의 판단 대상이 되는 2 이상의 영상 프레임을 추출하는 단계- 상기 2 이상의 영상 프레임은 시간의 선후 차이를 가짐-; 22) 추출된 영상 프레임을 상호 비교하여 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 추출하는 단계; 및 23) 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 미리 설정된 임계 기준을 초과하는 경우, 배경 화면이 전환된 것으로 판단하는 단계;를 포함하여 이뤄질 수 있다.
바람직하게, 상기 3)단계는, 31) 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하는 단계; 32) 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하는 단계; 및 33) 상기 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계- 상기 영상 관제는 수신한 영상 데이터의 이벤트 발생 여부의 판단을 포함함-;를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게 본 발명은, 34) 영상 관제를 실행하는 중에 수신한 영상 데이터의 배경 화면의 전환을 감지하는 단계; 35) 배경 화면이 전환된 것으로 감지한 경우, 배경 화면이 전환된 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 갱신 결정하는 단계; 및 36) 상기 갱신 결정한 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계;를 더욱 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 34)단계에서 배경 화면의 전환의 감지는, 341) 미리 설정된 기준에 기초하여, 영상 관제를 실행하는 중에 수신한 영상 데이터에서 배경 화면의 전환의 감지 대상이 되는 2 이상의 영상 프레임을 추출하는 단계- 상기 2 이상의 영상 프레임은 시간의 선후 차이를 가짐-; 342) 추출된 영상 프레임을 상호 비교하여 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 추출하는 단계; 및 343) 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 미리 설정된 임계 기준을 초과하는 경우, 배경 화면이 전환된 것으로 감지하는 단계;를 포함하여 이뤄질 수 있다.
바람직하게, 상기 32)단계에서, 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하는 것은, 321) 미리 설정된 기준에 기초하여, 수신한 영상 데이터에서 샘플 영상 프레임을 추출하는 단계; 322) 저장되어 있는 복수의 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 각각의 기준 영상 프레임에 대해 추출하는 단계; 및 323) 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 최소가 되는 기준 영상 프레임을 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 기준 영상 프레임으로 결정하는 단계;를 포함하여 이뤄질 수 있다.
바람직하게, 상기 미리 설정된 기준은 미리 설정된 영상 프레임 추출 주기에 기초하여 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 영상 데이터는 CCTV 카메라에서 촬영된 영상이 부호화 처리된 부호화 영상 데이터이고, 상기 부호화 영상 데이터는 2 이상의 키 프레임과 각각의 키 프레임에 기초하여 차이 정보를 저장한 2 이상의 일반 프레임을 포함하여 구성되며, 상기 미리 설정된 기준은 영상 프레임이 키 프레임인 경우에 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다.
본 발명의 또다른 일 측면에 따르면, 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하고- 상기 피티지 카메라는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성함-, 상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장하며, 상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 것을 특징으로 하는 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 장치가 개시된다.
본 발명의 또다른 일 측면에 따르면, 하드웨어와 결합되어 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법을 실행하도록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 영상 관제 방법은, 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하는 단계- 상기 피티지 카메라는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성함-; 상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장하는 단계; 및 상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이 개시된다.
이와 같은 본 발명은, 피티지 카메라의 팬-틸트-줌 동작에 의해 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 수득하고, 기준 영상 프레임에 기초하여 각각의 배경 화면 상태별 영상 관제를 실행함으로써, 영상의 배경 화면이 주기적으로 변화되는 피티지 카메라에 대한 영상 분석 및 이벤트 감지 효과를 높이는 장점이 있다.
또한 본 발명은, 배경 화면 전환 상태를 영상분석 기법에 의해 인식하여 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 수득하는 방식이므로, 피티지 카메라의 팬-틸트-줌 동작 제어 정보가 없이도 영상 관제가 용이하게 이뤄지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 장치의 구성도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 장치의 하드웨어 관점의 모식도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 주기적인 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태 전환을 설명하기 위한 모식도,
도 8은 도 7의 주기 변화를 설명하기 위한 모식도,
도 9는 도 7의 주기 변화에 기초하여 생성되는 영상 프레임을 설명하기 위한 모식도,
도 10 내지 도 12는 도 7의 주기 변화에 따른 영상 관제 화면의 예시도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.
본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 장치의 전체 구성도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 장치의 구성도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 장치의 하드웨어 관점의 모식도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 시스템은 피티지(PTZ, Pan-Tilt-Zoom) 카메라(10), 영상 관제 장치(20) 및 영상 표시 장치(30)를 포함하여 이뤄진다.
상기 피티지 카메라(10)는 적어도 하나 이상의 감시대상 지역에 설치되어 각각의 감시대상 영역을 촬영하도록 구성된다.
본 실시예의 피티지 카메라(10)는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성한다. 상기 주기는 영상 관제가 필요한 장소, 관제 목적 등에 따라 가변적으로 설정될 수 있으며, 예를 들어, 1일을 다수개의 시간 구간으로 분할하여 각각의 시간 분할 설정에 따라 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하면서 영상 관제를 실행할 수 있다. 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태의 전환에 따라 피티지 카메라(10)의 촬영 방향/줌 상태가 변화하게 되므로 해당 상태에서의 배경화면도 변화하게 된다.
상기 제어 로직은 각각의 피티지 카메라(10)에 설정될 수도 있고, 별도의 제어수단에 설정되어 각각의 피티지 카메라(10)의 동작을 원격 제어하도록 구성될 수도 있다. 영상 관제 장치(20)가 이러한 제어수단으로서 기능할 수도 있다.
상기 피티지 카메라(10)는 IP 카메라로 구성될 수 있고, 이와 네트워크 연결되어 전송된 영상을 압축, 저장하는 NVR(Network video recorder)을 포함하여 CCTV 카메라 세트의 형태로 이뤄질 수 있으며, 일반 CCTV 카메라와 디지털 영상 처리가 가능한 DVR을 포함한 CCTV 카메라 세트의 형태로 구성될 수도 있다.
상기 영상 관제 장치(20)는 상기 피티지 카메라(10)에서 촬영된 영상 정보를 수신하여 본 실시예에 따른 영상 관제 방법을 실행하는 서버로서 기능한다.
본 실시예의 영상 관제 장치(20)는 피티지 카메라(10)로부터 영상 정보를 수신하고, 각각의 영상 정보를 영상 표시 장치(30)의 화면 영역에 표시한다.
상기 영상 정보의 수신은 피티지 카메라(10)로부터 직접 또는 간접적으로 수신된다.
일예로, 상기 피티지 카메라(10)는 영상 관제 장치(20)와 직접 유, 무선 연결될 수 있으며, 피티지 카메라(10)에서 영상 관제 장치(20)로 영상 정보를 전달하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 2 이상의 피티지 카메라(10)가 NVR(Network video recorder)과 LAN 또는 WLAN으로 연결되어 NVR에서 각각의 피티지 카메라(10)로부터 영상을 전달받아 저장, 관리하고, 영상 관제 장치(20)는 NVR로부터 영상 정보를 전달받도록 구성될 수도 있다.
또다른 예로, 2 이상의 피티지 카메라(10)가 종합적으로 영상을 관리하는 영상 관리 솔루션(VMS, Video management solution)과 네트워크 연결되고, 영상 관제 장치(20)가 상기 영상 관리 솔루션으로부터 영상 정보를 전달받도록 구성될 수도 있다.
기능적 관점에서 본 실시예에 따른 상기 영상 관제 장치(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 통상의 서버 운영 및 관리 기능을 수행하는 운영 모듈(25), 피티지 카메라(10)에서 촬영된 영상 데이터를 수신하여 저장하며 상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장하는 영상 데이터 처리 모듈(26), 상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 영상 관제 모듈(27), 상기 영상 관제 대상이 되는 영상 데이터를 분석하여 상기 감시대상 영역 내의 이벤트(움직임, 객체 존재 여부 등) 상황을 판단하고 관리하는 영상 분석 모듈(28)을 포함하여 구성된다.
상기 영상 관제 장치(20)는, 영상 데이터 및/또는 영상 데이터를 제공한 피티지 카메라(10)의 식별정보, 기준 영상 프레임 등이 저장되는 영상 정보 DB(21), 이벤트(움직임/객체)에 관해 영상을 분석한 영상 분석 정보가 저장되는 영상 분석 정보 DB(22)를 구비할 수 있다.
상기 각각의 영상에 대한 영상 분석 정보가 상기 영상 분석 정보 DB(22)에 저장되어 있으므로, 사용자가 감시를 누락한 경우나 사후 확인시 영상 분석 정보 DB(22)를 통해 영상 정보의 확인이 가능하게 된다.
상기 영상 관제 장치(20)에서 수신하거나 생성된 각각의 정보는 파일 형태로 저장되거나 RAM(Random access memory)에 일시적으로 저장되는 형태로 구성될 수도 있다.
일예로, 영상 표시 장치(30)는 통상의 모니터(또는 TV)일 수 있으며, 하나의 모니터에서 영역이 분할되어 표시되거나, 복수의 모니터가 상호 연동하여 하나의 화면처럼 영상 정보를 표시하도록 구성될 수도 있다.
도 6을 참조하면 하드웨어적 관점에서, 본 실시예의 영상 관제 장치는 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리(2) 및 상기 메모리(2)에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서(4)를 포함하며, 영상 관제 방법을 실행하도록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 실행되는 컴퓨팅 장치이다. 본 실시예의 영상 관제 장치는 데이터 입출력 인터페이스(6)와 통신 인터페이스(8), 데이터 표시 수단(3), 데이터 저장 수단(5)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 주기적인 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태 전환을 설명하기 위한 모식도, 도 8은 도 7의 주기 변화를 설명하기 위한 모식도, 도 9는 도 7의 주기 변화에 기초하여 생성되는 영상 프레임을 설명하기 위한 모식도, 도 10 내지 도 12는 도 7의 주기 변화에 따른 영상 관제 화면의 예시도이다.
본 실시예의 피티지 카메라(10)는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환한다.
일예로 도 7을 참조하면, 본 실시예의 피티지 카메라(10)는 1시간을 주기로 A1 -> A2 -> A3 방향으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태 전환을 할 수 있다.
도 7의 예에서 A1, A2는 팬-틸트 제어만 이뤄지고, A3는 줌 제어까지 이뤄져서 카메라 줌 촬영 거리(zd)가 A1, A2보다 더 긴 상태를 예시한다. 팬-틸트-줌 제어 조건과 제어 시간은 관제 목적 및 장소에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
일예로 도 8을 참조하면, 도 7의 제어는 1 시간을 주기로 A1 -> A2 -> A3 방향의 1 주기 제어가 이뤄지고, 다음 1 시간을 주기로 A1 -> A2 -> A3 방향의 다음 주기 제어가 이뤄지며, 그 이후 1 시간을 주기로 동일한 제어가 이뤄질 수 있다. A1 -> A2 -> A3 방향으로의 전환은 예를 들어, A1 20분 -> A2 20분 -> A3 20분의 시간 설정으로 제어가 이뤄질 수 있다.
이러한 주기적인 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태 전환에 의해, 예를 들어, 도 10(A1) -> 도 11(A2) -> 도 12(A3)와 같은 주기 변화에 따른 영상 관제 화면이 수득될 수 있다. A1 -> A2 -> A3의 화면 전환 제어에 따라 각각의 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 제어 상태에서 영상에 포함되는 배경 화면에 변화가 발생한다.
A1 -> A2 -> A3의 화면 전환 제어 시의 영상 프레임은 도 9와 같이 생성될 수 있다. 예를 들어, A1 으로 배경화면 전환 후에 A1-1, A1-2, A1-3,...과 같이 A1-1 영상 프레임의 배경화면이 고정된 상태에서 A1-2, A1-3,...의 영상 프레임이 수신되며, 이 상태에서 배경화면 내의 움직임이나 이벤트 발생 여부가 관제된다. 미리 설정된 주기에 따라 A2 방향으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태 전환이 이뤄지면 A2-1 영상 프레임부터 또다른 배경화면 상태에서 영상 관제가 이뤄진다.
본 실시예에서 배경 화면이란, 지형지물, 건물, 공작물과 같이 움직임이 발생하지 않고 고정된 상태의 객체를 촬영한 화면 구성요소를 의미한다. 자동차나 사람은 이동이 가능하므로 배경 화면이 아니라 관제 대상물로 볼 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 방법의 흐름도이다.
1)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 피티지 카메라(10)에서 촬영된 영상 데이터를 수신한다. 영상 데이터는 복수의 영상 프레임이 시간 순서를 갖고 연결된 형태의 데이터로 볼 수 있다.
상기 피티지 카메라(10)는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성한다.
다음으로, 2)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장한다.
상기 2)단계에서 배경 화면의 전환의 판단은 더욱 상세하게 다음과 같이 구성될 수 있다.
21)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 미리 설정된 기준에 기초하여, 상기 영상 데이터에서 배경 화면의 전환의 판단 대상이 되는 2 이상의 영상 프레임을 추출한다. 상기 2 이상의 영상 프레임은 시간의 선후 차이를 가진다.
일예로, 상기 미리 설정된 기준은 미리 설정된 영상 프레임 추출 주기(예, 1초, 1분 등)에 기초하여 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다. 예를 들어, 1초마다 1개의 영상 프레임을 추출하고 선후 영상 프레임을 비교하여 배경 화면의 전환을 판단할 수 있다.
다른예로, 상기 영상 데이터는 CCTV 카메라에서 촬영된 영상이 부호화 처리된 부호화 영상 데이터(예, MPEG, Moving Picture Experts Group)이고, 상기 부호화 영상 데이터는 2 이상의 키 프레임과 각각의 키 프레임에 기초하여 차이 정보를 저장한 2 이상의 일반 프레임을 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우, 상기 미리 설정된 기준은 영상 프레임이 키 프레임인 경우에 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다.
CCTV 카메라에서 촬영하여 생성하는 동영상 데이터는 전송 속도를 높이고 전송 과정에서의 디바이스의 리소스 사용을 저감하거나 보안성을 높이기 위해 데이터 압축을 포함하는 부호화 처리(coding)를 하는 것이 일반적이다.
일예로, 대표적인 동영상 압축 코드 표준인 MPEG(Motion Pictures Expert Group)의 경우, 촬영된 동영상 데이터의 영상 프레임을 키 프레임인 I 프레임(Intra frame)과 일반 프레임인 P 프레임(Prediction frame) 및 B 프레임(Bidirectional prediction frame)으로 구분하여 부호화 처리한다. I 프레임은 다른 영상 프레임을 참조하지 않고 부호화 또는 복호화 되는 영상 프레임이다.
본 실시예의 경우, 영상 프레임이 키 프레임인 경우에 영상 프레임을 추출하여 선후 키 프레임을 비교하여 배경 화면의 전환을 판단할 수 있다.
22)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 추출된 영상 프레임을 상호 비교하여 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 추출한다.
일예로, 영상 특성은 각각의 영상 프레임의 히스토그램이 사용될 수 있다. 히스토그램은 영상 프레임에 포함된 서로 다른 밝기값을 갖는 픽셀들의 수(분포)를 나타내는 분포를 나타내는 그래프로서 영상 특성 검출 또는 비교에 널리 사용된다. 이외에도 공지의 다양한 영상 특성값이 본 실시예의 영상 특성 차이 추출에 사용될 수 있다.
23)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 미리 설정된 임계 기준을 초과하는 경우, 배경 화면이 전환된 것으로 판단한다.
예를 들어, 선행 영상 프레임의 히스토그램 특성과 후행 영상 프레임의 히스토그램 특성이 미리 설정된 임계 기준(예, 히스토그램 특성 차)을 초과하는 경우, 배경 화면이 전환된 것으로 판단한다.
도 9를 참조하면, 영상 프레임 A1-1, A2-1, A3-1은 선행 영상 프레임과 영상 특성 차이를 보이게 되므로 기준 영상 프레임으로 수득될 수 있다.
다음으로, 3)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라(10)에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행한다.
상기 3)단계는 더욱 상세하게 다음과 같이 구성될 수 있다.
31)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 피티지 카메라(10)에서 촬영된 영상 데이터를 수신한다.
32)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정한다.
바람직하게 상기 32)단계는 더욱 상세하게 다음과 같이 구성될 수 있다.
321)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 미리 설정된 기준에 기초하여, 수신한 영상 데이터에서 샘플 영상 프레임을 추출한다.
일예로, 상기 미리 설정된 기준은 미리 설정된 영상 프레임 추출 주기(예, 1초, 1분 등)에 기초하여 샘플 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다.
다른예로, 상기 영상 데이터는 CCTV 카메라에서 촬영된 영상이 부호화 처리된 부호화 영상 데이터이고, 상기 미리 설정된 기준은 영상 프레임이 키 프레임인 경우에 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다.
322)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 저장되어 있는 복수의 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 각각의 기준 영상 프레임에 대해 추출한다.
323)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 최소가 되는 기준 영상 프레임을 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 기준 영상 프레임으로 결정한다.
33)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 상기 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행한다. 상기 영상 관제는 수신한 영상 데이터의 이벤트 발생 여부의 판단을 포함한다.
일예로, 영상 관제는 기준 영상 프레임의 고정된 배경 화면 데이터를 기초로 하여, 화면 내의 움직임이 소정 시간 이상 발생하면 특정 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이벤트 발생을 판단하는 영상 분석에 관한 기술은 다수의 자료를 통해 공지된 바 있으므로, 상세 설명은 생략한다.
영상 관제의 실행 중에 이벤트 발생으로 판단한 경우에, 영상 관제 장치(20)는 영상 표시 장치(30)를 통해 이벤트 발생에 관한 알람 표시를 출력할 수 있다.
34)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 영상 관제를 실행하는 중에 수신한 영상 데이터의 배경 화면의 전환을 감지한다.
바람직하게 상기 34)단계는 더욱 상세하게 다음과 같이 구성될 수 있다.
341)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 미리 설정된 기준에 기초하여, 영상 관제를 실행하는 중에 수신한 영상 데이터에서 배경 화면의 전환의 감지 대상이 되는 2 이상의 영상 프레임을 추출한다. 상기 2 이상의 영상 프레임은 시간의 선후 차이를 가진다.
일예로, 상기 미리 설정된 기준은 미리 설정된 영상 프레임 추출 주기에 기초하여 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다.
다른예로, 상기 영상 데이터는 CCTV 카메라에서 촬영된 영상이 부호화 처리된 부호화 영상 데이터이고, 상기 미리 설정된 기준은 영상 프레임이 키 프레임인 경우에 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것일 수 있다.
342)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 추출된 영상 프레임을 상호 비교하여 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 추출한다.
343)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 미리 설정된 임계 기준을 초과하는 경우, 배경 화면이 전환된 것으로 감지한다.
다음으로, 35)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 배경 화면이 전환된 것으로 감지한 경우, 배경 화면이 전환된 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 갱신 결정한다.
36)단계에서 영상 관제 장치(20)는, 상기 갱신 결정한 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행한다.
한편 변형예로서, 상기 341)단계에서 하나의 영상 프레임은 기준 영상 프레임이며 다른 하나의 영상 프레임은 실시간으로 수신하는 관제 대상의 영상 프레임으로서, 기준 영상 프레임과 실시간 수신하는 관제 대상의 영상 프레임의 특성 차이가 움직임 발생 수준을 넘어서 배경 화면 자체가 변경된 것으로 판단되는 경우에는 배경 화면 자체가 전환된 것으로 판단할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 관제 방법은 하드웨어와 결합되어 상기 영상 관제 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 제공될 수 있으며, 상기 영상 관제 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 포함하여 제공되는 것도 가능하다.
이를 위해, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램과 이를 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD, USB 드라이브와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
10: 피티지(PTZ) 카메라 20: 영상 관제 장치
30: 영상 표시 장치

Claims (10)

  1. 피티지(PTZ, Pan-Tilt-Zoom) 카메라와 연동하는 영상 관제 장치에서 실행하는 영상 관제 방법으로서,
    1) 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하는 단계- 상기 피티지 카메라는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성함-;
    2) 상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장하는 단계; 및
    3) 상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계;를 포함하되,
    상기 3)단계는,
    31) 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하는 단계;
    32) 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하는 단계; 및
    33) 상기 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계- 상기 영상 관제는 수신한 영상 데이터의 이벤트 발생 여부의 판단을 포함함-;를 포함하며,
    상기 32)단계에서, 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하는 것은,
    321) 미리 설정된 기준에 기초하여, 수신한 영상 데이터에서 샘플 영상 프레임을 추출하는 단계;
    322) 저장되어 있는 복수의 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 각각의 기준 영상 프레임에 대해 추출하는 단계; 및
    323) 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 최소가 되는 기준 영상 프레임을 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 기준 영상 프레임으로 결정하는 단계;를 포함하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2)단계에서 배경 화면의 전환의 판단은,
    21) 미리 설정된 기준에 기초하여, 상기 영상 데이터에서 배경 화면의 전환의 판단 대상이 되는 2 이상의 영상 프레임을 추출하는 단계- 상기 2 이상의 영상 프레임은 시간의 선후 차이를 가짐-;
    22) 추출된 영상 프레임을 상호 비교하여 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 추출하는 단계; 및
    23) 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 미리 설정된 임계 기준을 초과하는 경우, 배경 화면이 전환된 것으로 판단하는 단계;를 포함하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    34) 영상 관제를 실행하는 중에 수신한 영상 데이터의 배경 화면의 전환을 감지하는 단계; 및
    35) 배경 화면이 전환된 것으로 감지한 경우, 배경 화면이 전환된 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 갱신 결정하는 단계; 및
    36) 상기 갱신 결정한 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계;를 더욱 포함하여 구성된 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 34)단계에서 배경 화면의 전환의 감지는,
    341) 미리 설정된 기준에 기초하여, 영상 관제를 실행하는 중에 수신한 영상 데이터에서 배경 화면의 전환의 감지 대상이 되는 2 이상의 영상 프레임을 추출하는 단계- 상기 2 이상의 영상 프레임은 시간의 선후 차이를 가짐-;
    342) 추출된 영상 프레임을 상호 비교하여 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 추출하는 단계; 및
    343) 선후 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 미리 설정된 임계 기준을 초과하는 경우, 배경 화면이 전환된 것으로 감지하는 단계;를 포함하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 기준은 미리 설정된 영상 프레임 추출 주기에 기초하여 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것임을 특징으로 하는 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법.
  8. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 영상 데이터는 CCTV 카메라에서 촬영된 영상이 부호화 처리된 부호화 영상 데이터이고, 상기 부호화 영상 데이터는 2 이상의 키 프레임과 각각의 키 프레임에 기초하여 차이 정보를 저장한 2 이상의 일반 프레임을 포함하여 구성되며,
    상기 미리 설정된 기준은 영상 프레임이 키 프레임인 경우에 영상 프레임을 추출하도록 설정된 것임을 특징으로 하는 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법.
  9. 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하고- 상기 피티지 카메라는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성함-,
    상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장하며,
    상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하되,
    상기 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 것은,
    피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하고,
    수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하며,
    상기 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행하며- 상기 영상 관제는 수신한 영상 데이터의 이벤트 발생 여부의 판단을 포함함-,
    상기 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하는 것은,
    미리 설정된 기준에 기초하여, 수신한 영상 데이터에서 샘플 영상 프레임을 추출하고,
    저장되어 있는 복수의 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 각각의 기준 영상 프레임에 대해 추출하며,
    기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 최소가 되는 기준 영상 프레임을 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 기준 영상 프레임으로 결정하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 장치.
  10. 하드웨어와 결합되어 피티지 카메라를 이용한 영상 관제 방법을 실행하도록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 영상 관제 방법은,
    1) 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하는 단계- 상기 피티지 카메라는 미리 설정된 제어 로직에 기초하여 주기적으로 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom) 상태를 전환하며, 팬-틸트-줌 전환 상태별로 배경 화면이 전환된 영상 데이터를 생성함-;
    2) 상기 영상 데이터를 분석하여 배경 화면이 전환된 것으로 판단되는 각각의 배경 화면 전환 상태별로 영상 관제를 위한 기준 영상 프레임을 적어도 하나 이상 수득하여 저장하는 단계; 및
    3) 상기 기준 영상 프레임에 기초하여 피티지 카메라에서 수신하는 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계;를 포함하되,
    상기 3)단계는,
    31) 피티지 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하는 단계;
    32) 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하는 단계; 및
    33) 상기 기준 영상 프레임에 기초하여, 수신한 영상 데이터의 영상 관제를 실행하는 단계- 상기 영상 관제는 수신한 영상 데이터의 이벤트 발생 여부의 판단을 포함함-;를 포함하며,
    상기 32)단계에서, 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 것으로 판단되는 기준 영상 프레임을 결정하는 것은,
    321) 미리 설정된 기준에 기초하여, 수신한 영상 데이터에서 샘플 영상 프레임을 추출하는 단계;
    322) 저장되어 있는 복수의 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이를 각각의 기준 영상 프레임에 대해 추출하는 단계; 및
    323) 기준 영상 프레임과 샘플 영상 프레임간의 영상 특성 차이가 최소가 되는 기준 영상 프레임을 수신한 영상 데이터와 동일한 배경 화면을 갖는 기준 영상 프레임으로 결정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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