KR102268167B1 - 영상 제공 시스템 - Google Patents

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KR102268167B1
KR102268167B1 KR1020200044870A KR20200044870A KR102268167B1 KR 102268167 B1 KR102268167 B1 KR 102268167B1 KR 1020200044870 A KR1020200044870 A KR 1020200044870A KR 20200044870 A KR20200044870 A KR 20200044870A KR 102268167 B1 KR102268167 B1 KR 102268167B1
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구지신
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주식회사 에스에이텍
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Abstract

본 발명은 복수의 영상을 적어도 하나의 사용자 단말에게 웹 기반으로 실시간으로 제공하는 영상 제공 시스템으로서, 각각, 대응하는 복수의 카메라로부터 영상을 수신하여 영상 분배기로 전달하는 복수의 영상 중계기; 세션별 요청 영상 목록을 참조하여 상기 복수의 영상 중계기로부터 수신한 영상들을 분류하고 이를 영상 합성기로 전달하되, 대응하는 세션의 합성부로 전달하는 영상 분배기; 서버와 사용자 단말간 세션이 형성되면 이에 대응하는 합성부를 실시간으로 생성하고, 상기 합성부를 통해 상기 영상 분배기로부터 수신한 해당 세션을 위한 복수의 영상을 하나의 화면에 분할 배치한 다중 영상을 생성하여 서버로 전달하는 영상 합성기; 및 접속한 사용자 단말과 각각 세션을 형성하고, 상기 세션의 요청 영상 목록을 생성 및 갱신하여 상기 영상 분배기에 전달하고, 상기 영상 합성기로부터 상기 다중 영상을 수신하여 사용자 단말에게 제공하는 서버;를 포함한다. 본 발명에 따르면 복수의 영상의 동시 다발적인 전송으로 인해 발생되는 통신 자원의 낭비을 최소화할 수 있다.

Description

영상 제공 시스템{System for Providing Images}
본 발명은 영상 제공 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 영상을 적어도 하나의 사용자 단말에게 웹 기반으로 실시간으로 제공하는 영상 제공 시스템에 관한 것이다.
국내 공공기관 CCTV 설치 및 운영대수는 2016년 84만대, 2017년 95만대, 2018년 103만대로 약 10% 수준으로 꾸준한 증가 추세이며, 이에 따른 관할 통합관제센터의 시스템 개·보수 또한 비례하여 증가하고 있다. 대다수의 관제센터는 전면에 고가의 초대형 디스플레이 장치 및 복수의 디스플레이 장치를 멀티비전으로 구성하여 동시에 복수의 전체 영상을 표출하는게 일반적이다. 현재의 영상 관제는 관할 CCTV 수량의 증가 및 고화질 요구 등에 부합하기 위해 충분한 통신 대역폭을 확보하고자 전용 통신망으로 구성하는게 일반적이며 이로도 부족한 경우 단위별로 묶어 전용 통신망을 구성하는 경우도 있다. 또한 많은 수의 영상을 동시에 처리하고, 각 영상의 고화질화를 위해 점점 더 높은 하드웨어 사양을 갖는 고가의 장비가 요구되고 있다. 또한, 네트워트 방화벽 구성으로 인하여 이종 네트워크와의 서비스 연계가 점점 더 복잡해지고 어려워지고 있다. 또한 운영 환경의 이유로 인해 담당자들의 작업장 및 동선은 제약될 수 밖에 없다.
동시다발적인 복수의 영상을 전송함으로써 발생되는 통신 자원의 낭비를 최소화하고, 보안으로 인해 발생되는 이종 네트워크로의 영상 서비스 어려움을 해소하며, 일반적인 PC 사양에서도 복수의 영상에 대한 관제가 가능한 영상 제공 시스템이 요구되고 있다.
복수의 영상을 적어도 하나의 사용자 단말에게 웹 기반으로 실시간으로 제공하는 영상 제공 시스템을 제안한다.
복수의 영상을 적어도 하나의 사용자 단말에게 웹 기반으로 실시간으로 제공하는 영상 제공 시스템으로서, 각각, 대응하는 복수의 카메라로부터 영상을 수신하여 영상 분배기로 전달하는 복수의 영상 중계기; 세션별 요청 영상 목록을 참조하여 상기 복수의 영상 중계기로부터 수신한 영상들을 분류하고 이를 영상 합성기로 전달하되, 대응하는 세션의 합성부로 전달하는 영상 분배기; 서버와 사용자 단말간 세션이 형성되면 이에 대응하는 합성부를 실시간으로 생성하고, 상기 합성부를 통해 상기 영상 분배기로부터 수신한 해당 세션을 위한 복수의 영상을 하나의 화면에 분할 배치한 다중 영상을 생성하여 서버로 전달하는 영상 합성기; 및 접속한 사용자 단말과 각각 세션을 형성하고, 상기 세션의 요청 영상 목록을 생성 및 갱신하여 상기 영상 분배기에 전달하고, 상기 영상 합성기로부터 상기 다중 영상을 수신하여 사용자 단말에게 제공하는 서버;를 포함한다.
상기 각 영상 중계기는 대응하는 복수의 카메라로부터 영상을 수신하는 제1 수신부; 수신된 영상을 복원하는 제1 복원부; 복원된 영상을 적어도 하나의 다른 화질로 변환하는 제1 변환부; 및 변환된 영상을 무손실 압축 포맷으로 압축하여 상기 영상 분배기로 전송하는 제1 송신부;를 포함한다.
상기 제1 수신부는 수신한 본래 화질의 영상을 웹 스트리밍 규격으로 변환하여 상기 서버로 전송한다.
상기 제1 변환부는 상기 적어도 하나의 다른 화질의 영상을 웹 스트리밍 규격으로 변환하여 상기 서버로 전송한다.
상기 합성부는 상기 영상 분배기로부터 무손실 압축된 영상을 수신하는 제2 수신부; 수신된 영상을 복원하는 제2 복원부; 복원된 복수의 영상들을 하나의 가상 다분할 스크린상에 분할 배치한 다중 영상을 생성하는 다중 영상 생성부; 및 상기 다중 영상을 적어도 하나의 다른 화질로 변환하는 제 2 변환부;를 포함한다.
상기 다중 영상 생성부는 복수의 영상들을 가상 다분할 스크린에 배치하되, 이벤트 발생시에는 해당 영상을 확대하고 나머지 영상들을 균등 분할 배치하고, 이벤트 해제 또는 미리 정해진 시간 초과시에는 상기 가상 다분할 스크린을 원래 상태로 복귀시키는 분할 제어부; 및 각 영상을 지정된 위치에 맞게 비율을 유지하면서 크기를 조절하는 스케일러;를 포함한다.
상기 제2 변환부는 본래 화질의 다중 영상 및 변환된 적어도 하나의 다른 화질의 다중 영상을 웹 스트리밍 규격으로 하여 상기 서버로 전달한다.
상기 서버는 사용자 단말의 접속 요청을 처리하여 세션을 생성하고, 세션별 이벤트 발생 및 요청을 처리하는 세션 관리부; 특정 영상에 대한 이벤트를 수신하고, 상기 세션 관리부를 통해 해당 영상을 담당하는 상기 합성부에 통보하는 이벤트 수신부; 영상의 추가 및 삭제 요청, 상기 가상 다분할 스크린의 해상도 변경, 및 다분할 규격 요청을 수신하여 상시 세션 관리부에게 알리는 요청 수신부; 및 사용자 단말로 웹 기반 스트리밍 규격의 영상을 제공하는 영상 송출부;를 포함한다.
본 발명에 따르면 복수의 영상의 동시 다발적인 전송으로 인해 발생되는 통신 자원의 낭비을 최소화할 수 있다.
또한, 사용자 단말마다 각기 다른 복수의 영상을 제공할 수 있다.
또한, 고성능의 처리 능력이 요구되는 영상 처리를 서버측에서 수행함에 따라 일반적인 사양에서도 복수의 영상에 대한 관제가 가능해진다.
또한, 네트워크 상태에 따라 다양한 화질의 영상을 적절하게 선택하여 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 영상 중계기 및 합성부의 일실시예를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 송신부의 RTP 프로토콜을 나타낸다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제안하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템은 복수의 카메라 영상을 적어도 하나의 사용자 단말에게 제공하는 영상 제공 시스템으로서, 복수의 영상 중계기(102, 104, 106), 영상 분배기(120), 영상 합성기(130) 및 서버(110)를 포함한다. 이하, 본 발명의 구체적인 설명을 위해 편의상 복수의 영상 중계기는 제1 영상 중계기(102), 제2 영상 중계기(104), 및 제3 영상 중계기(106) 이고, 사용자 단말은 스마트폰 및 데스크탑인 실시예로 설명한다.
제1 내지 제3 영상 중계기(102, 104, 106)는 각각 대응하는 복수의 카메라로부터 영상을 수신하여 영상 분배기(120)로 전달한다. 구체적으로 제1 내지 제3 영상 중계기(106)는 각각 A 그룹 내지 C 그룹의 영상 출력 장치로부터 영상을 수신한다. 각 그룹은 복수의 영상 출력 장치를 포함할 수 있다. 영상 출력 장치는 CCTV, 캠코더 등의 촬영 영상을 제공하는 장치, DVR(Digital Video Recoder) 및 NVR(Network Video Recoder) 등 저장된 영상을 제공하는 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 영상 출력 장치는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템과 같이 다중 영상을 제공하는 장치일 수 있다. 이 경우, 다중 영상을 한번 더 다중화할 수 있어 대단위 관제 화면을 구성할 수 있다. 한편, 각 영상 중계기(102, 104, 106)는 미리 정해진 시간이 초과되도록 영상을 수신하지 못하면 해당 영상의 수신을 중단하고, 서버(110)의 세션 관리부(1101)에게 이를 통보할 수 있다.
영상 분배기(120)는 제1 내지 제3 영상 중계기(102, 104, 106)로부터 영상을 수신한다. 영상 분배기(120)는 세션별 요청 영상 목록을 참조하여 상기 제1 내지 제3 영상 중계기(102, 104, 106)로부터 수신한 영상들을 분류하고, 이를 영상 합성기(130)로 전달한다. 구체적으로 제1 내지 제3 영상 중계기(102, 104, 106)는 해당 세션의 영상은 영상 합성기(130)의 해당 세션을 담당하는 합성부(1301, 1303)로 전달한다. 영상 분배기(120)는 세션별로 요청하는 영상에 변동이 있을 때마다 서버(110)로부터 상기 영상 목록을 수신하여 최신 상태를 유지한다. 특정 영상이 복수의 세션 요청 영상 목록에 중복되어 등재될 수도 있다. 이 경우, 각 세션에 동일 영상이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템은 고가의 장비 하나를 중계기로 사용하는 대신에 보다 저렴한 중계기를 여러 개 이용하되, 영상 분배기(120) 및 서버(110)가 이들을 병렬 처리함으로써 저렴한 비용으로 보다 많은 트래픽을 처리할 수 있다. 또한 처리해야할 영상이 늘어나는 경우, 영상 중계기를 추가 연결하는 것으로 대응이 가능하여 탄력적 운영이 용이해진다. 이러한 분산 구성을 통해 장애 복구도 용이해 진다.
영상 합성기(130)는 세션별로 복수의 영상을 합성하는 적어도 하나의 합성부(1301, 1303)를 포함한다. 합성부(1301, 1303)는 영상 합성기(130) 하드웨어를 이용하여 소프트웨어적으로 실시간 생성되고 소멸되는 프로세스의 일종이다. 구체적으로 영상 합성기(130)는 서버(110)와 사용자 단말간 세션이 형성되면 해당 세션을 담당하는 합성부(1301, 1303)를 실시간으로 생성하고, 해당 세션이 종료하면 합성부(1301, 1303)는 소멸하게 되어 더이상 하드웨어 자원을 점유하지 않게 된다. 합성부(1301, 1303)는 상기 영상 분배기(120)로부터 수신한 해당 세션을 위한 복수의 영상을 하나의 화면 즉, 가상 다분할 스크린(Virtual Multi-dividing Screen, VMS)에 분할 배치한 다중 영상을 생성하여 서버(110)로 전달한다. 예를 들어 사용자 단말과의 두 개의 세션이 형성된 경우, 영상 합성기(130)는 제1 합성부(1301) 및 제2 합성부(1303)를 생성하고, 이들을 통해 각각 필요한 다중 영상을 생성하여 서버(110)에 전달할 수 있다. 영상 중계기(102, 104, 106)가 수신한 원본 영상의 해상도가 FHD(1920*1080)인 경우, 합성부(1301, 1303)가 생성하는 다중 영상도 동일한 FHD(1920*1080) 해상도를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 각각 FHD(1920*1080)의 해상도를 가지는 복수의 영상이 하나의 FHD(1920*1080) 화면에 배치되어 전송됨에 따라 네트워크 트래픽을 크게 줄일 수 있고, 실시간 스트리밍 전송으로 끊김없는 영상을 제공할 수 있다.
서버(110)는 사용자 단말로부터 접속 요청이 있는 경우, 정당 권원 소지 여부를 확인한 후 이를 인가하고 세션을 형성한다. 즉, 서버(110)는 스마트폰 및 데스트탑과 각각 독립적인 세션을 형성한다.
서버(110)는 사용자 단말 즉 해당 세션이 요청하는 영상 목록을 생성 및 관리하고, 이를 상기 영상 분배기(120)에 전달한다. 서버(110)는 요청하는 영상 목록에 변동이 있는 경우, 즉시 이를 반영하고 영상 분배기(120)에게 알려준다. 영상 분배기(120)는 실시간으로 업데이트된 영상 목록을 참조하여 해당하는 합성부(1301, 1303)에 필요한 영상을 전달하게 된다.
서버(110)는 영상 합성기(130)로부터 다중 영상을 수신하여 사용자 단말에게 제공한다. 서버(110)는 웹 어플리케이션 서버(110)일 수 있다. 이 경우, 사용자 단말은 장소와 시간에 구애받지 않고 인터넷을 통해 웹 서버(110)에 접속하여 영상을 웹 기반 스트리밍 방식으로 실시간 제공받을 수 있게 된다. 이를 통해 보안으로 인하여 발생하는 이종 네트워크로의 영상 제공의 어려움을 해소할 수 있다.
상기 서버(110)는 세션 관리부(1101), 이벤트 수신부(1105), 요청 수신부(1107) 및 영상 송출부(1109)를 포함할 수 있다.
세션 관리부(1101)는 사용자 단말의 접속 요청을 처리하여 세션을 생성한다. 구체적으로, 사용자 단말로부터 세션의 추가 요청이 수신되면 새로우 세션을 할당하고, 영상 합성기(130)로 합성부(1301, 1303) 프로세스를 생성하도록 한 후 세션과 연결한다. 세션 접속자의 연결 및 해제 등을 관리하며 최종 접속자가 연결을 끊은 후 지정된 시간 동안 접속이 없을 경우 해당 세션을 삭제한다. 또한 세션의 삭제 요청을 수신하면 영상 합성기(130)로 이를 전달하여 합성부(1301, 1303) 프로세스를 종료한 후 세션을 삭제한다.
한편, 세션 관리부(1101)는 세션별 요청을 처리한다. 구체적으로 하나 또는 복수의 영상에 대한 서비스 추가 및 중지 요청을 수신하면 이를 영상 합성기(130)의 해당 세션에 할당된 합성부(1301, 1303)로 전달한다. 또한 가상 다분할 스크린(VMS) 규격의 변경 요청이 수신되면, 이를 해당 세션의 합성부(1301, 1303)에 전달한다. 세션 관리부(1101)는 복수의 영상 중계기(102, 104, 106), 영상 분배기(120) 및 영상 합성기(130)와 연동하기 위하여 TCP, HTTP/S, SNMP, MQTT 등의 통신 규격을 지원할 수 있다.
이벤트 수신부(1105)는 사용자 단말로부터 특정 영상에 대한 이벤트를 수신하고, 상기 세션 관리부(1101)를 통해 해당 영상을 담당하는 상기 합성부(1301, 1303)에 통보한다. 구체적으로 이벤트 수신부(1105)는 사용자 단말에 복수의 영상에 대한 이벤트 발생 여부를 주기적으로 요청하고, 이벤트 발생 여부에 대한 응답을 수신 대기한다. 이벤트 수신부(1105)는 수집된 이벤트 발생 정보를 세션 관리부(1101)에게 전달한다. 이벤트 수신부(1105)는 수신 대기 포트로 접속한 사용자 단말의 승인 여부를 확인하기 위해 미리 설정된 방식(DB, Account, SSO 등)으로 허용 여부를 확인할 수 있다. 이벤트 수신부(1105)는 접속한 사용자 단말에 대한 인가 여부를 확인하기 위하여 SQL. HTTP/S 등의 통신 규격을 지원할 수 있다. 또한 이벤트 수신부(1105)는 복수의 영상에 대한 이벤트를 직접 확인 및 수신하기 위하여 TCP. HTTP/S, SNMP, MQTT 등의 통신 규격을 지원할 수 있다. 이벤트 수신부(1105)를 통해 이벤트 영상에 대한 집중 관제가 가능하도록 가상 다분할 스크린(VMS)의 구성에 실시간으로 변화를 줄 수 있어 효율적인 영상 관제가 가능해진다.
요청 수신부(1107)는 영상의 추가 및 삭제 요청을 수신하여 세션 관리부(1101)에게 전달한다. 또한 요청 수신부(1107)는 세션의 추가 및 삭제 요청을 수신하여 세션 관리부(1101)에게 전달한다. 또한 요청 수신부(1107)는 가상 다분할 스크린(VMS)의 규격 변경 요청을 수신하여 세션 관리부(1101)에게 전달한다. 구체적으로 상기 가상 다분할 스크린(VMS)의 해상도 변경 및 다분할 규격 변경 요청을 수신하여 상기 세션 관리부(1101)에게 전달할 수 있다. 또한 요청 수신부(1107)는 영상 중개 정보 요청을 수신하면 복수의 영상 중계기(102, 104, 106)로부터 수신중인 복수의 영상 정보를 수집하여 응답할 수 있다. 또한 요청 수신부(1107)는 세션 정보 요청을 수신하면 세션 관리부(1101)로부터 복수의 세션 상태 정보를 수집하여 응답할 수 있다. 요청 수신부(1107)는 복수의 영상 중계기(102, 104, 106) 및 세션 관리부(1101)와 연동하기 위하여 TCP, HTTP/S, SNMP, MQTT 등의 통신 규격을 지원할 수 있다.
영상 송출부(1109)는 복수의 영상 중계기(102, 104, 106)에 의해 다양한 품질로 변환된 영상을 웹 기반 표준 스트리밍 규격으로 개시할 수 있다. 또한 영상 송출부(1109)는 복수의 합성부(1301, 1303)에 의해 다양한 품질로 변환된 다중 영상을 웹기반 표준 스트리밍 규격으로 개시할 수 있다. 이를 통해 웹 서버(110)에 접속한 스마트폰 및 데스크탑에서 실시간 영상을 제공받을 수 있다. 영상 송출부(1109)는 송출 대기 포트로 접속한 사용자 단말의 승인 여부를 확인하기 위해 지정된 방식으로 허용 여부를 확인할 수 있다. 영상 송출부(1109)는 접속한 사용자 단말에 대한 인가 여부를 확인하기 위한 SQL, HTTP/S 등의 통신 규격을 지원할 수 있다. 한편, 영상 송출부(1109)는 복수의 영상 요청에 대응하는 RTMP/T/S, HTTP/S 등의 통신 규격을 지원할 수 있다. 또한 영상 송출부(1109)는 접속 지연을 보상하기 위한 HTTP/2.x 통신 규격을 지원할 수 있다.
상기 서버(110)는 저장부(1103)를 포함할 수 있다. 저장부(1103)는 복수의 영상 중계기(102, 104, 106)로부터 수신된 개별 영상 및 영상 합성기(130)로부터 수신한 다중 영상을 저장한다. 저장부(1103)는 메모리 파일 시스템으로 구성될 수 있다. 이 경우, 웹 기반 스트리밍 규격으로 변환된 영상 조각의 반복된 일기, 쓰기 등으로 인해 발생하는 처리 및 전송 지연을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템은 고성능의 처리 능력을 필요로 하는 영상 처리를 사용자 단말이 아닌 시스템측 전용 장비에서 수행함으로써 일반적인 스마트폰이나 태블릿, PC 사양에서도 복수의 영상에 대한 관제가 가능하도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템은 수신한 영상의 복원을 담당하는 영상 중계기(102, 104, 106)와 복원한 영상을 다중 영상으로 합성하는 영상 합성기(130)로 이원화되어 특정 장비에 로드가 집중되지 않도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템은 사용자 단말별로 서로 독립된 영상 서비스를 제공할 수 있도로 복수의 세션을 구성하고, 각 세션별로 전용의 합성부를 구성하여 송출하게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 영상 중계기 및 합성부의 일실시예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템은 영상 중계기(202), 영상 분배기(204), 합성부(206) 및 서버(208)를 포함한다.
먼저, 영상 중계기(202)는 제1 수신부(2022), 제1 복원부(2024), 제1 변환부(2028) 및 제1 송신부(2026)를 포함할 수 있다.
제1 수신부(2022)는 대응하는 복수의 카메라로부터 영상을 수신한다. 상기 제1 수신부(2022)는 수신한 영상을 제1 복원부(2024)로 전송한다. 상기 제1 수신부(2022)는 수신한 본래 화질의 영상을 웹 스트리밍 규격으로 변환하여 서버(208)로 전송할 수 있다. 이에 따라 합성부(206)를 통해 복수의 영상이 합성되는 가상 다분할 스크린(VMS) 즉 다중 영상을 송출하는 것과 별개로 영상 중계기(202)로부터 개별 영상에 대한 송출도 제공할 수 있어, 상황에 따라 적절한 영상 관제를 수행할 수 있게 한다.
제1 복원부(2024)는 수신된 영상을 복원한다. 수신된 영상은 인코팅되어 있어, 수신된 원본의 화질을 변환하기 위해 사전에 디코딩 작업을 수행한다.
제1 변환부(2028)는 복원된 영상을 적어도 하나의 다른 화질로 변환한다. 구체적으로 제1 수신부(2022)에서 수신한 고화질의 원본 영상을 화질을 낮춘 적어도 하나의 영상으로 변환한다. 이는 네트워크 트래픽 상태에 따라 사용자 단말에서 원활하게 실시간으로 영상을 볼 수 있도록 고화질의 원본 영상외에 화질이 저하된 낮은 용량의 영상을 제공할 수 있다. 상기 제1 변환부(2028)는 상기 적어도 하나의 다른 화질의 영상을 웹 기반 영상 스트리밍 규격으로 변환하여 상기 서버(208)로 전송한다. 웹 기반 영상 스트리밍 규격의 예로 RTMP/T/S, HLS, MPEG-DASH를 지원할 수 있다. 이로써 서버(208)는 사용자 단말과의 통신 상태에 따라 적절한 화질의 영상을 제공할 수 있다. 또한 사용자 단말의 요청에 따라 원하는 화질의 영상을 제공할 수 있다.
제1 송신부(2026)는 고품질의 원본 영상 및 상기 적어도 하나의 변환된 영상을 상기 영상 분배기(204)로 전송한다. 제1 송신부(2026)는 무손실 압축 포맷으로 변환하여 이를 전송할 수 있다. 이를 통해 합성부(206)에서 디코딩에 따른 부담을 최소화하고, 다중 영상을 생성하는 과정에서 화질 저하를 방지할 수 있다. 압축율이 높은 인코딩은 손실이 불가피하며, 실시간 스트리밍을 위한 디코딩에 비교적 높은 하드웨어 사양을 요구하는 단점이 있다. 무손실 압축을 위한 코덱으로서 Huffyuv, Lagarith 등을 지원할 수 있다. 또한 제1 송신부(2026)는 무손실 압축 영상을 RTP 패킷화한 후 표준 규격으로 전송할 수 있다. 표준 규격으로는 PIPE, TCP, UDP 등을 지원할 수 있다.
제1 송신부(2026)는 무손실 압축 영상을 RTP 프로토콜을 이용하여 영상 분배기(204)로 송신할 수 있다. 도 3은 제1 송신부(2026)가 사용하는 RTP 프로토콜을 나타낸다. 도 3을 참조하면, RTP 헤더의 SSRC(Synchronization Source Identifier) 항목에는 전체 시스템에서 중복되지 않는 영상의 고유 식별번호 또는 식별자를 부여한다. 이후, 영상 분배기(204)는 RTP 헤더로부터 영상 식별자(SSRC)를 해독하여 복수의 영상을 분류하고, 해당 세션의 합성기로 선별된 영상을 전송한다. 제1 송신부(2026)는 Payload Type 항목에는 무손실 압축에 사용한 코덱 정보를 77번부터 코드화하여 지정할 수 있다. 예를 들면 77은 Huffyuv, 78은 Lagarith를 의미하도록 한다. CSRC 및 Header Extension은 사용하지 않는다.
상기 영상 중계기(202)는 복수의 영상에 대한 복원 및 다양한 품질 변환을 동시에 수행하기 위한 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)를 내장한 고성능 x86_64 또는 ARM 계열의 프로세스를 이용하여 구현되거나, GPGPU 기능을 제공하는 고성능 그래픽 카드를 포함하는 x86_64 또는 ARM 계열의 프로세서로 구현될 수 있다. 상기 영상 중계기(202)는 복수의 영상을 동시에 수신 및 중개하기 위하여 고속 이더넷(Ethernet) 통신을 지원할 수 있다. 상기 영상 중계기(202)는 영상 수신을 위한 다양한 영상 스트리밍 규격을 지원한다. 영상 스트리밍 규격으로서 RTSP, RTP, RTMP/T/S, HLS, MPEG-DASH 등을 지원할 수 있다. 상기 영상 중계기(202)는 요청 수신 및 응답을 위한 통신 규격으로서 HTTP/S, MQTT, SNMP, TCP 등을 지원할 수 있다.
상기 영상 분배기(204)는 x86_64 또는 ARM 프로세서를 이용하여 구현될 수 있다. 복수의 무손실 압축된 영상을 수신 및 재전송하기 위해 고속 이더넷 통신을 지원할 수 있다. 또한 상기 영상 분배기(204)는 수신한 무손실 압축 영상을 영상 합성기(130)에 표준 규격인 PIPR, TCP, UDP 등을 이용하여 중개 전송할 수 있다. 상기 영상 분배기(204는 요청 수신 및 응답을 위한 통신 규격으로서 HTTP/S, MQTT, SNMP, TCP 등을 지원할 수 있다.
다음, 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다. 도 1에 도시된 영상 합성기(130)는 세션의 형성 및 소멸에 따라 대응하는 합성부(1301, 1303)를 생성하고 소멸한다. 도 1은 두 개의 세션이 형성된 경우여서, 제1 합성부(1301) 및 제2 합성부(1303)를 생성하여 영상을 처리하고 있다. 제1 합성부(1301) 및 제2 합성부(1303)는 동일 구성이므로 이하 합성부(206)로 통칭하여 설명한다.
영상 합성기(130)에서 생성되는 합성부(206)는 제2 수신부(2061), 제2 복원부(2063), 다중 영상 생성부(2065), 및 제2 변환부(2069)를 포함한다. 제2 수신부(2061)는 상기 영상 분배기(204)로부터 무손실 압축된 영상을 수신한다. 제2 복원부(2063)는 수신된 영상을 복원한다. 다중 영상 생성부(2065)는 복원된 복수의 영상들을 하나의 가상 다분할 스크린(VMS)상에 분할 배치하여 다중 영상을 생성한다.
상기 다중 영상 생성부(2065)는 분할 제어부(2066) 및 스케일러(2068)를 포함한다.
분할 제어부(2066)는 복수의 영상들을 가상 다분할 스크린(VMS)에 배치한다. 분할 제어부(2066)는 가상 다분할 스크린(VMS)에 예를 들어 9개의 영상을 3*3 형태로 균일하게 배치할 수 있다. 가상 다분할 스크린(VMS)에 배치되는 영상의 개수 및 배치 형태는 얼마든지 변경 가능하다. 분할 제어부(2066)는 이벤트 발생시 해당 영상을 확대하고 나머지 영상들을 새롭게 균등 분할 배치할 수 있다. 분할 제어부(2066)는 이벤트가 해제되거나 또는 미리 정해진 시간이 초과된 경우 상기 가상 다분할 스크린(VMS)을 이전 상태로 복귀시킬 수 있다. 또한 이벤트 발생외에도 사용자가 가상 다분할 스크린(VMS) 상의 특정 영상을 더블 클릭하는 등으로 선택하여 해당 영상을 확대하거나 전체 화면으로 표출되도록 할 수 있다.
스케일러(2068)는 각 영상을 지정된 위치에 맞게 크기를 조절한다. 스케일러(2068)는 각 영상의 비유를 유지하며 크기를 조절할 수 있다.
제2 변환부(2069)는 상기 다중 영상을 적어도 하나의 다른 화질로 변환한다. 예를 들어, 제2 변환부(2069)는 상기 가상 다분할 스크린(VMS)을 이용해 생성된 다중 영상의 해상도를 보다 낮은 화질로 변환할 수 있다. 또한, 상기 제2 변환부(2069)는 본래 화질의 다중 영상 및 화질을 변경한 적어도 하나의 다른 화질의 다중 영상을 웹 기반 영상 스트리밍 규격으로 변환하여 상기 서버(208)로 전달한다. 웹 기반 영상 스트리밍 규격으로서 RTMP/T/S, HLS, MPEG-DASH 등을 지원할 수 있다.
상기 영상 합성기(130)는 복수의 영상에 대한 복원 및 다양한 품질 변환을 동시에 수행하기 위한 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)를 내장한 고성능 x86_64 또는 ARM 계열의 프로세스를 이용하여 구현되거나, GPGPU 기능을 제공하는 고성능 그래픽 카드를 포함하는 x86_64 또는 ARM 계열의 프로세서로 구현될 수 있다. 상기 영상 합성기(130)는 복수의 영상을 동시에 수신 및 중개하기 위하여 고속 이더넷(Ethernet) 통신을 지원할 수 있다. PIPE, TCP, UDP 등의 표준 규격으로 수신한 무손실 압축 영상을 Huffyuvm 및 Lagarith 등의 무손실 코덱을 이용하여 복원한 후 스케일러(2068)를 통해 비유을 유지하여 분할 제어부(2066)에서 지정한 가상 다분할 스크린(VMS)상의 위치에 배치할 수 있다. 상기 영상 합성기(130)는 요청 수신 및 응답을 위한 통신 규격으로서 HTTP/S, MQTT, SNMP, TCP 등을 지원할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 제공 시스템은 복수의 영상을 가상 다분할 스크린(VMS)으로 구성하여 하나의 영상으로 송출함으로써 저속 통신망에서도 충분히 고품질의 영상을 제공받을 수 있다. 또한 복수의 영상을 가상 다분할 스크린(VMS)로 구성하여 하나의 영상으로 송출함으로써 일반적인 PC나 노트북, 스마트폰 등의 저가의 사용자 단말로도 실시간 영상 수신이 가능하여 관제를 위한 비용을 줄일 수 있다. 또한 웹 기반 스트리밍 규격으로 송출하기 때문에 웹에 접근할 수 있으면 장소에 구애받지 않고 영상 관제가 가능하다. 또한 고가의 전용 프로그램 없이도 일반적인 영상 재생 프로그램이나 웹 브라우저를 통해서도 고품질의 영상 관제가 가능해진다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스트, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
102: 제1 영상 중계기 104: 제2 영상 중계기
106: 제3 영상 중계기 110: 서버
1101: 세션 관리부 1103: 저장부
1105: 이벤트 수신부 1107: 요청 수신부
1109: 영상 송출부 120: 영상 분배기
130: 영상 합성기 1301: 제1 합성부
1303: 제2 합성부 202: 영상 중계기
2022: 제1 수신부 2024: 제1 복원부
2026: 제1 송신부 2028: 제1 변환부
204: 영상 분배기 206: 합성부
2061: 제2 수신부 2063: 제2 복원부
2065: 다중 영상 생성부 2066: 분할 제어부
2068: 스케일러 2069: 제2 변환부
208: 서버

Claims (8)

  1. 복수의 영상을 서버를 통해 적어도 하나의 사용자 단말에게 제공하는 영상 제공 시스템에 있어서,
    각각, 대응하는 복수의 카메라로부터 영상을 수신하여 영상 분배기로 전달하는 복수의 영상 중계기;
    서버로부터 수신된 세션별 요청 영상 목록을 참조하여 상기 복수의 영상 중계기로부터 수신한 영상들을 분류하고 이를 영상 합성기로 전달하되, 대응하는 세션의 합성부로 전달하는 영상 분배기;
    상기 서버와 사용자 단말간 세션이 형성되거나 소멸되면 이에 대응하는 합성부를 실시간으로 생성하거나 소멸하고, 상기 생성된 합성부를 통해 상기 영상 분배기로부터 수신한 해당 세션을 위한 복수의 영상을 하나의 화면에 분할 배치한 다중 영상을 생성하여 서버로 전달하는 영상 합성기; 및
    접속한 사용자 단말과 각각 세션을 형성하거나 소멸하고, 상기 세션의 요청 영상 목록을 생성 및 갱신하여 상기 영상 분배기에 전달하여 상기 영상 분배기가 세션별 요구되는 영상을 적절하게 분배하도록 돕고, 상기 영상 합성기로부터 상기 다중 영상을 수신하여 사용자 단말에게 제공하는 서버;를 포함하는 영상 제공 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 영상 중계기는
    대응하는 복수의 카메라로부터 영상을 수신하는 제1 수신부;
    수신된 영상을 복원하는 제1 복원부;
    복원된 영상을 적어도 하나의 다른 화질로 변환하는 제1 변환부; 및
    변환된 영상을 무손실 압축 포맷으로 압축하여 상기 영상 분배기로 전송하는 제1 송신부;를 포함하는 영상 제공 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 수신부는
    수신한 본래 화질의 영상을 웹 스트리밍 규격으로 변환하여 상기 서버로 전송하는 영상 제공 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 변환부는
    상기 적어도 하나의 다른 화질의 영상을 웹 스트리밍 규격으로 변환하여 상기 서버로 전송하는 영상 제공 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 합성부는
    상기 영상 분배기로부터 무손실 압축된 영상을 수신하는 제2 수신부;
    수신된 영상을 복원하는 제2 복원부;
    복원된 복수의 영상들을 하나의 가상 다분할 스크린상에 분할 배치한 다중 영상을 생성하는 다중 영상 생성부; 및
    상기 다중 영상을 적어도 하나의 다른 화질로 변환하는 제 2 변환부;를 포함하는 영상 제공 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다중 영상 생성부는
    복수의 영상들을 가상 다분할 스크린에 배치하되, 이벤트 발생시에는 해당 영상을 확대하고 나머지 영상들을 균등 분할 배치하고, 이벤트 해제 또는 미리 정해진 시간 초과시에는 상기 가상 다분할 스크린을 원래 상태로 복귀시키는 분할 제어부; 및
    각 영상을 지정된 위치에 맞게 비율을 유지하면서 크기를 조절하는 스케일러;를 포함하는 영상 제공 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제2 변환부는
    본래 화질의 다중 영상 및 변환된 적어도 하나의 다른 화질의 다중 영상을 웹 스트리밍 규격으로 하여 상기 서버로 전달하는 영상 제공 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 서버는
    사용자 단말의 접속 요청을 처리하여 세션을 생성하고, 세션별 이벤트 발생 및 요청을 처리하는 세션 관리부;
    특정 영상에 대한 이벤트를 수신하고, 상기 세션 관리부를 통해 해당 영상을 담당하는 상기 합성부에 통보하는 이벤트 수신부;
    영상의 추가 및 삭제 요청, 상기 가상 다분할 스크린의 해상도 변경, 및 다분할 규격 요청을 수신하여 상시 세션 관리부에게 알리는 요청 수신부; 및
    사용자 단말로 웹 기반 스트리밍 규격의 영상을 제공하는 영상 송출부;를 포함하는 영상 제공 시스템.
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