KR102510454B1 - 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동영상을 이루기 위한 GOP 내에서 기준이 되는'I'프레임이 상대적으로 용량이 대폭 감소된 'P'프레임으로 변환 압축되어 축소된 용량으로 전송량을 저감시켜서 스트리밍하는 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템에 관한 것이다.
이에 따른, 본 발명은 기존 설치된 IP 카메라에 대하여 고해상도 동영상 용량을 대폭 저감함에 따라 전송량이 줄어들어 네트워크 과부하 문제를 해소하고 전송량이 감소함에 따라 네트워크 트래픽의 여유를 이용하여 동일한 네트워크 선로에 더 많은 IP 카메라의 동영상을 제공하는 효과가 있고 동적 객체를 포함하는 동영상에 대해서 벡터값을 이용하여 객체와 배경을 함께 처리함에 따라 처리속도가 매우 빠르게 처리하여 영상 지연을 최소화하는 효과가 있고 'I'프레임에 종속되는 'P'프레임 수의 범위를 자유롭게 설정하여 전송량을 조절함에 따라 환경에 맞게 효율적으로 제공하는 효과가 있다.
이에 따른, 본 발명은 기존 설치된 IP 카메라에 대하여 고해상도 동영상 용량을 대폭 저감함에 따라 전송량이 줄어들어 네트워크 과부하 문제를 해소하고 전송량이 감소함에 따라 네트워크 트래픽의 여유를 이용하여 동일한 네트워크 선로에 더 많은 IP 카메라의 동영상을 제공하는 효과가 있고 동적 객체를 포함하는 동영상에 대해서 벡터값을 이용하여 객체와 배경을 함께 처리함에 따라 처리속도가 매우 빠르게 처리하여 영상 지연을 최소화하는 효과가 있고 'I'프레임에 종속되는 'P'프레임 수의 범위를 자유롭게 설정하여 전송량을 조절함에 따라 환경에 맞게 효율적으로 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 동영상을 이루기 위한 GOP 내에서 기준이 되는 'I'프레임이 상대적으로 용량이 대폭 감소된 'P'프레임으로 변환 압축되어 축소된 용량으로 전송량을 저감시켜서 스트리밍하는 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템에 관한 것이다.
IP 카메라는 보안용으로 기술이 발전함에 따라 방범, 추적, 차량번호 판독 등을 비롯하여 다양한 분야에 적용되고 있으며, 적용분야를 확대하고 효율적으로 활용하기 위하여 IP 카메라가 생성하는 동영상의 해상도가 고해상도로 가고 있는 실정이다.
고해상도 설명에 앞서 동영상 데이터 크기를 설명하면 예를 들어 동영상 512×512가 있다면 가로 512, 세로 512 개의 픽셀로 구성된 것으로 1픽셀이 8bit(256 Level)이면 명암정보가 차지하는 비율이 Width×Height×Bit(512×512×8)가 되고 3색의 RGB의 경우 Width×Height×Bit×Color(512×512×8×3)가 되어 6291456bit 정도의 약 6Mbit로 압축되지 않은 상태에서는 매우 큰 용량이 된다.
여기서, 동영상은 서비스 제공할 때 적어도 초당 24프레임으로 제공되어야 함으로 1초에 144Mb라는 매우 큰 용량이 필요하며 상기 고해상도 동영상 예를 들어서 Full HD 1920×1080의 해상도를 지원해야 하는 경우에 엄청난 데이터양이 요구된다.
이로 인하여, 종래의 동영상은 예를 들어서, 도 1에 도시된 바와 같이 GOP1, GOP2, GOP3와 같이 GOP내 기준이 되는 'I'프레임과 상기 'I'프레임에 종속되는 'P'프레임들로 압축되고 여기서, 상기 'P'프레임들은 상대적으로 'I'프레임에 비하여 용량이 대폭적으로 축소된 형태이다.
이와 같이, 종래의 동영상은 GOP 단위로 용량을 축소한다 하더라도 요즘과 같이 초고해상도로 개발되고 있는 동영상들의 데이터 용량이 매우 커서 전송량에 한계가 발생하고 있는 실정이다.
이러한 문제점으로 인하여 동영상 용량을 줄이기 위하여 GOP들 중에서 'I'프레임을 'P'프레임으로 변환 압축하는 기술이 개발된 대표적인 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-2131122호인 '동영상 저장 시스템'은 배경영상에 대하여 순차적으로 제 4 기준프레임을 제작하기 위한 제 4 정보값과, 제 5 기준프레임을 제작하기 위한 제 5 정보값과, 제 6 기준프레임을 제작하기 위한 제 6 정보값과, 제 4, 5 기준프레임 사이의 제 3 프레임들 각각은 앞선 프레임의 배경 영상과 비교하여 배경 변화에 대한 제 1-1 배경 변화량값들을 생성하고 상기 제 5, 6 기준프레임 사이의 제 4 프레임들 각각은 바로 앞선 프레임의 배경영상과 비교하여 배경 변화에 대한 제 2-1 배경 변화량값들을 생성하는 카메라와; 상기 제 4 정보값, 제 5 정보값, 제 6 정보값, 제 1-1 배경 변화량 값들, 제 2-1 배경 변화량 값들을 수신하고 상기 수신된 제 5 정보값을 상대적으로 제 5 정보값보다 용량이 적은 제 2 배경 변화량 값으로 변환하고 상기 수신된 제 2-1 배경 변화량 값들 각각은 바로 앞선 프레임의 배경 변화량값과 조합하여 제 3-1 배경 변화량 값들을 생성하는 에이전트를 포함하는 단말기로 이루어진다.
또한, 배경영상에 객체가 포함된 경우에, 상기 카메라는 객체를 포함하는 배경영상에 대해서 순차적으로 제 1 기준프레임에서 객체를 제작하기 위한 제 1 객체정보값, 제 2 기준프레임에서 객체를 제작하기 위한 제 2 객체정보값, 제 3 기준프레임에서 객체를 제작하기 위한 제 3 객체정보값, 상기 제 1 프레임들에서 분리된 각 객체에 대하여 제 1 객체정보값과 비교하여 객체 변화에 대한 제 1 객체변화량값들, 및 상기 제 2 프레임들에서 분리된 각 객체에 대하여 제 2 객체정보값과 비교하여 객체 변화에 대한 제 2 객체변화량값을 더 생성하고, 상기 단말기의 에이전트는 제 1 객체정보값, 제 2 객체정보값, 제 3 객체정보값, 제 1 객체변화량값들, 제 2 객체변화량값들을 수신하고 상기 수신된 제 2 객체정보값을 상대적으로 제 2 객체정보값보다 용량이 적은 제 1 객체변화량값으로 변환한 후 상기 수신된 제 2 객체변화량값들 각각은 제 1 객체변화량값과 조합하여 제 3 객체변화량값들을 더 생성한다.
이와 같은 종래 기술은 동영상을 저용량으로 축소하여 전송량이 줄어드는 장점도 있고 용량이 줄어짐에 따라 전송량도 줄어드는 장점이 있지만, 배경영역에 포함된 객체영역을 분리한 후 저용량을 위하여 배경영역과 객체영역 각각에 대하여 'I'프레임을 상대적으로 용량이 대폭 감소되는 'P'프레임으로 변환하고 이로부터 다시 저용량화된 배경영역과 객체영역을 다수 취합해야 하는 복잡한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명은 동영상을 이루기 위한 GOP 내에서 기준이 되는 'I'프레임이 상대적으로 용량이 대폭 감소된 'P'프레임으로 변환 압축되어 축소된 용량으로 전송량을 저감시켜서 스트리밍하는데 그 목적이 있다.
아울러, 기타 본 발명의 다른 목적들은 이하에서 설명하는 내용을 통해 유추될 수 있을 것이다.
상기한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템은 촬영으로 인하여 생성되는 BMP(Bit Map Picture)에 대해서 제 1 BMP에 포함된 이미지가 갖는 이미지 정보값을 가지면서 GOP(Group of Picture) 내에서 기준이 되는 'I'프레임으로 압축하고, 상기 제 1 BMP 다음 제 2 BMP는 바로 전 제 1 BMP와 소정크기의 블록으로 이동하면서 제 2 BMP를 기준으로 제 1 BMP 비교 시 상호 같은 위치에서 휘도값과 색상값이 설정 범위에 포함되면 정보가 없는 것으로 처리하고 설정 범위와 차이가 발생되면 블록 내에서 픽셀별로 휘도값과 색상값이 변화된 정도의 이미지 변화값을 갖고, 동시에 상기 제 2 BMP를 기준으로 제 1 BMP 비교 시 블록이 갖는 휘도값과 색상값이 설정된 유사범위에 해당하는 유사블록들 중에서 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하고 추출된 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하기 위하여 대응되는 블록 사이의 위치 이동으로부터 제 1 벡터값 추출을 제 2 BMP와 제 1 BMP 영역 전체에서 수행하여 생성되는 다수의 제 2 벡터값들이 포함되는 'P'프레임으로 압축하고, 상기 GOP 구간에서 제 1 BMP 이후 각각의 BMP가 바로 전 BMP 사이에서 각각의 BMP가 상기 'P'프레임을 압축하는 것과 같이 수행되고 상기 GOP 구간에서 압축되는 모든 'P'프레임에 포함되는 각각의 벡터값들이 상기 GOP 다음 차순 GOP의 'I'프레임 헤더에 포함되도록 하는 것이 제 1 버퍼링 과정에서 수행하는 코덱부가 탑재된 IP 카메라부와; 상기 다음 차순 GOP의 'I'프레임 헤더에 포함된 모든 제 2 벡터값이 생성된 위치에서 상기 BMP 해상도와 동일한 가상영역에 누적되게 분포시킴에 따라 발생되는 군집 벡터값들을 포함하는 사각형 형태의 가상객체영역을 생성하고, 사용자에 의해서 임의의 객체크기영역을 상기 가상객체영역과 대비할 수 있도록 사각형 형태로 설정하면 상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 크면 상기 제 2 벡터값이 포함된 'I'프레임이 그대로 'I'프레임으로 유지된 상태로 GOP가 스트리밍 전송하고, 상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 작으면 상기 제 2 벡터값이 포함된 'I'프레임이 상기 'P'프레임으로 압축하는 것과 같이 새로운 'P'프레임으로 변환 압축되어서 바로 앞선 GOP에 포함되고 상기 새로운 'P'프레임으로 변환되기 전의 'I'프레임에 종속되는 'P'프레임들도 바로 앞선 GOP에 포함되어 새로운 GOP로 스트리밍 전송하는 것이 제 2 버퍼링 과정에서 수행되는 프레임변환코덱부가 포함된 단말기부; 및 상기 프레임변환코덱부로부터 상기 다음 차순 GOP 또는 상기 새로운 GOP를 스트리밍 수신하는 서버부로 이루어진 것을 해결 수단으로 한다.
본 발명은 기존 설치된 IP 카메라에 대하여 고해상도 동영상 용량을 대폭 저감함에 따라 전송량이 줄어들어 네트워크 과부하 문제를 해소하고 전송량이 감소함에 따라 네트워크 트래픽의 여유를 이용하여 동일한 네트워크 선로에 더 많은 IP 카메라의 동영상을 제공하는 효과가 있고 동적 객체를 포함하는 동영상에 대해서 벡터값을 이용하여 객체와 배경을 함께 처리함에 따라 처리속도가 매우 빠르게 처리하여 영상 지연을 최소화하는 효과가 있고 'I'프레임에 종속되는 'P'프레임 수의 범위를 자유롭게 설정하여 전송량을 조절함에 따라 환경에 맞게 효율적으로 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있는 것이다.
도 1은 종래의 동영상에 대하여 GOP 단위 압축 예시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템 구성도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 GOP 예시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 변화값 추출 예시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가장 유사도가 높은 유사블록 추출 예시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 벡터값 생성 예시도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 'I'프레임에 벡터값 적용 예시도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상영역 벡터값 분포 예시도
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 중요도에 따른 프레임변환 예시도
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 새로운 GOP 생성 예시도
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 코스트현상 예시도
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 전송량 축소에 따른 IP 카메라 증설 예시도
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 인터페이스 예시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템 구성도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 GOP 예시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 변화값 추출 예시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가장 유사도가 높은 유사블록 추출 예시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 벡터값 생성 예시도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 'I'프레임에 벡터값 적용 예시도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상영역 벡터값 분포 예시도
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 중요도에 따른 프레임변환 예시도
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 새로운 GOP 생성 예시도
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 코스트현상 예시도
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 전송량 축소에 따른 IP 카메라 증설 예시도
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 인터페이스 예시도
이하, 본 발명의 최적 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하고 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며 도면에서 구성요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술 및 그 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
이하, 설명되는 BMP는 IP 카메라가 촬영하여 압축되기 이전의 원시영상(Raw Data)에 해당한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템 구성도로서, 상기 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템은 코덱부(110)를 포함하는 IP 카메라부(100)와 프레임변환코덱부(210)를 포함하는 단말기부(200) 및 서버부(300)로 이루어진다.
더욱 상세하게, 상기 IP 카메라부(100)에 포함되는 코덱부(110)는 촬영으로 인하여 생성되는 BMP(Bit Map Picture)에 대해서 제 1 BMP에 포함된 이미지가 갖는 이미지 정보값을 갖으면서 GOP(Group of Picture) 내에서 기준이 되는 'I'프레임으로 압축하고, 상기 제 1 BMP 다음 제 2 BMP는 바로 전 제 1 BMP와 소정크기의 블록으로 이동하면서 제 2 BMP를 기준으로 제 1 BMP 비교 시 상호 같은 위치에서 휘도값과 색상값이 설정 범위에 포함되면 정보가 없는 것으로 처리하고 설정 범위와 차이가 발생되면 블록 내에서 픽셀별로 휘도값과 색상값이 변화된 정도의 이미지 변화값을 갖고, 동시에 상기 제 2 BMP를 기준으로 제 1 BMP 비교 시 블록이 갖는 휘도값과 색상값이 설정된 유사범위에 해당하는 유사블록들 중에서 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하고 추출된 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하기 위하여 대응되는 블록 사이의 위치 이동으로부터 제 1 벡터값 추출을 제 2 BMP와 제 1 BMP 영역 전체에서 수행하여 생성되는 다수의 제 2 벡터값들이 포함되는 'P'프레임으로 압축하고, 상기 GOP 구간에서 제 1 BMP 이후 각각의 BMP가 바로 전 BMP 사이에서 각각의 BMP가 상기 'P'프레임을 압축하는 것과 같이 수행되고 상기 GOP 구간에서 압축되는 모든 'P'프레임에 포함되는 각각의 벡터값들이 상기 GOP 다음 차순 GOP의 'I'프레임 헤더에 포함되도록 제 1 버퍼링부에서 수행되도록 한다.
예컨대, 상기 코덱부(110)는 촬영되는 다수의 BMP가 1초에 30개로 GOP가 구성된다면 도 3에 도시된 BMP1에 포함된 이미지에 대해서 이미지가 갖는 이미지 정보값을 갖고 도 3에 도시된 GOP 내에서 기준이 되는 'I'프레임으로 압축한다.
이어서, 고해상도인 Full HD 경우에 1920×1080 픽셀을 갖지만 발명의 이해를 돕기 위하여 도 4와 같이 10×10으로 설명하는 바, 도 4에 도시된 사각형 하나는 픽셀이고 1920×1080에서 보통 16×16으로 블록을 설정하지만 도 4는 2×2로 블록을 설명하며 또한, BMP 영역 전체에서 이미지 변화값과 벡터값 생성을 간략히 도시한 도 4, 5를 참조하여 설명한다.
예컨대, 상기 코덱부(110)는 제 1 BMP(도 4의 BMP1) 이후의 제 2 BMP(도 4의 BMP2)에 대해서 BMP2가 바로 전 BMP1과 비교 시 도 4에 도시된 A블록과 같은 블록이 이동하면서 A블록과 같은 위치에 해당하는 A`블록의 휘도값, 색상값이 A블록의 값들과 비교하여 설정된 범위 이내의 값을 갖는다면 정보가 없음 즉, 데이터 상에서 0값을 주고 BMP2의 B블록과 같은 위치에 해당하는 B`블록의 설정된 휘도값, 색상값이 B블록의 값들과 비교하여 설정된 범위 이상의 값을 갖는다면 의미 있는 정보에 해당함으로 데이터 상에서 1값을 주고 또한, BMP2의 C블록과 같은 위치에 해당하는 C`블록의 설정된 휘도값, 색상값이 C블록의 값들과 비교하여 설정된 범위 이상의 값을 갖는다면 의미 있는 정보에 해당함으로 1의 값을 준다.
이와 같이, 상기 코덱부(110)는 데이터 상에서 1값을 갖는 블록의 경우 동적 움직임이 있다는 것으로 판단하고 1값을 갖는 블록에 내에서 픽셀의 변화에 대한 휘도값과 색상값이 변화된 정도의 이미지 변화값을 'P'프레임이 갖도록 하여 용량을 축소한다.
따라서, 상기 코덱부(110)는 BMP를 서로 비교할 때 이미지의 변화가 있는 부분에 대한 이미지 변화값을 갖고 있음으로 'I'프레임에 비하여 상대적으로 대폭 감소된 용량 예를 들어서 'I'프레임이 1Mbyte 정도라면 상대적으로 대폭 감소된 'P'프레임은 200 내지 300 Kbyte 정도 작고 여기서 수치는 예를 든 것일 뿐, 꼭 한정하는 것이 아니고 환경조건에 따라 달라질 수 있다.
이때, 상기 블록은 픽셀이 32×32, 16×16, 4×4 등 환경에 맞게 적용되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 코덱부(110)는 'I'프레임으로 압축되는 BMP 이후의 각 BMP가 바로 전 BMP 사이에서 이미지 변화값을 갖는 'P'프레임으로 압축하는 것을 GOP 내에서 수행한다.
또한, 이미지 변화값을 갖는 'P'프레임으로 압축과 동시에 상기 코덱부(110)는 블록을 이용하여 BMP 전체를 비교할 때 도 5에 도시된 B블록의 객체에 대한 휘도값, 색상값의 유사범위를 설정하면 블록이 이동하는 과정에서 도 5의 (a)의 경우에 BMP2의 C블록으로 이동하면 휘도값, 색상값을 BMP1과 비교 시 결과물1과 같은 유사블록을 추출하고 다음, 도 5의 (b)의 경우에 BMP2의 C블록으로 이동하면 휘도값, 색상값을 BMP1과 비교 시 결과물2와 같은 유사블록을 추출하며 그 다음 도 5의 (c)의 경우에 BMP2의 C블록으로 이동하면 휘도값, 색상값을 BMP1과 비교 시 결과물3과 같은 유사블록을 추출하면 이때, 가장 유사도가 높은 유사블록인 도 5의 (b)와 같은 유사블록을 최종적으로 추출한다.
여기서, 상기 도 5는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되게 표현된 것이고 Full HD의 경우에 1920×1080에서 16×16블록으로 하였을 때 설정된 유사범위에 해당하는 유사블록이 검출되지만 이중에서 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하는 것이다.
이후, 상기 코덱부(110)는 임의의 블록을 통해서 가장 유사도가 높은 유사블록이 추출되면 임의의 블록과 가장 유사도가 높은 유사블록 사이에서 이동된 방향과 거리(크기)를 통해서 도 6에 도시된 A와 같은 화살표 방향의 거리와 방향을 갖는 제 1 벡터값을 추출한다.
여기서, 상기 코덱부(110)의 가장 유사도가 높은 유사블록 추출은 GOP를 이루기 위한 BMP가 1초에 30장 정도가 제공된다면 제공되는 BMP에서 임의의 블록과 유사한 유사블록이 1/30초마다 제공됨으로 인근에서 유사블록이 추출되고 인근의 유사블록 중에서 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하여 쉽게 벡터값을 추출할 수 있다.
이와 같이, 상기 코덱부(110)는 블록이 이동하면서 유사블록을 찾는 것을 반복하여 상기 제 1 벡터값을 추출하는 것이 BMP 영역 전체에서 이루어짐으로 다수의 제 2 벡터값을 추출한다.
아울러, 상기 코덱부(110)는 본 발명의 이해를 돕기 위해서 1개의 객체 또는 객체의 일부분으로 예를 들었지만 BMP 영역 전체에 대해서 이루어지는 것이므로 다수의 제 2 벡터값이 추출되는 것이고 이와 같이 추출된 다수의 제 2 벡터값이 포함된 'P'프레임으로 압축한다.
결국, 상기 코덱부(110)는 'I'프레임에 비하여 상대적으로 용량이 대폭 감소된 이미지 변화값과 BMP 영역 전체에서 발생되는 제 2 벡터값들을 갖는 'P'프레임으로 압축하는 것을 GOP 구간 내에서 수행되고 상기 코덱부(110)는 앞서 설명된 과정이 제 1 버퍼링 과정에서 수행된다.
그 다음으로, 상기 코덱부(110)는 GOP 구간에서 압축되는 각각의 'P'프레임에 포함된 제 2 벡터값들을 상기 GOP 다음 차순의 GOP의 'I'프레임 헤더에 포함시키고 이와 같이 'I'프레임에 포함된 제 2 벡터값들은 상기 프레임변환코덱부(210)로 전송된다.
상기 단말기부(200)에 포함되는 프레임변환코덱부(210)는 상기 다음 차순 GOP의 'I'프레임 헤더에 포함된 모든 제 2 벡터값이 생성된 위치에 상기 BMP 해상도와 동일한 가상영역에서 누적되게 분포시킴에 따라 발생되는 군집 벡터값들을 포함하는 사각형 형태의 가상객체영역을 생성하고, 사용자에 의해서 임의의 객체크기영역을 상기 가상객체영역과 대비할 수 있도록 사각형 형태로 설정하면 상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 크면 상기 제 2 벡터값이 포함된 'I'프레임이 그대로 'I'프레임으로 유지된 상태로 GOP가 스트리밍 전송하고, 상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 작으면 상기 제 2 벡터값이 포함된 'I'프레임이 상기 'P'프레임으로 압축하는 것과 같이 새로운 'P'프레임으로 변환 압축되어서 바로 앞선 GOP에 포함되고 상기 새로운 'P'프레임으로 변환되기 전의 'I'프레임에 종속되는 'P'프레임들도 바로 앞선 GOP에 포함되어 새로운 GOP로 스트리밍 전송이 제 2 버퍼링 과정에서 수행되도록 한다.
예컨대, 상기 프레임변환코덱부(210)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 GOP2의 'I2'프레임 헤더에 포함된 제 2 벡터값들이 P1프레임을 비롯하여 P29프레임까지 각 P프레임들에서 생성된 다수의 제 2 벡터값을 갖고 있음으로 상기 BMP 해상도와 동일한 가상영역에 누적 분포하면 도 8에 도시된 바와 같이 가상영역에 P1프레임이 갖는 벡터값부터 P29가 갖는 벡터값까지 누적되게 분포시켜서 군집 벡터값들을 생성한다.
도 8은 P1프레이부터 P29까지 벡터값을 모두 표시하면 본 발명의 이해가 어려울 것 같아 본 발명의 이해를 돕고자 간단히 벡터P1, P2, P3만으로 설명한다.
또한, 상기 프레임변환코덱부(210)는 벡터값이 누적되게 분포시키는 과정에서 동일 위치에 누적되는 벡터값들 중 추후에 누적되는 벡터값은 무시된다.
이후, 상기 프레임변환코덱부(210)는 도 8에 도시된 (a), (b)와 같이 상단 끝의 'P1', 'P2', 'P3'벡터가 위치하는 상하좌우 끝단 이용하여 사각형 형태의 가상객체영역을 생성하고 또한, 사용자에 의해서 소프트웨어적으로 임의의 객체크기영역이 설정된다.
상기 군집 벡터값들을 이용한 가상객체영역 생성은 침식, 팽창과 같은 알고리즘을 비롯하여 다양한 방법으로 실시할 수 있어서 더 이상의 설명은 생략한다.
구체적인 예로서, 상기 프레임변환코덱부(210)는 군집되는 벡터값들을 이용하여 객체크기영역이 도 8에 도시된 (a)의 A, (b)의 B와 같이 생성되고 생성된 객체크기영역이 중요도가 높아서 'I'프레임을 유지할 것인지 중요도가 낮아서'P'프레임으로 변환 압축할 것인지 판단한다.
우선, 상기 프레임변환코덱부(210)는 상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 큰 경우를 살펴보면, 도 8에 도시된 (a)의 A와 같은 가상객체영역이 객체크기영역보다 크다면 도 9에 도시된 (a)와 같이 팔의 동적움직임이 있다는 것이고 이는 중요도가 높은 것임으로 'I'프레임으로 유지되어 스트리밍 전송되고 여기서, 이해를 돕기 위하여 팔의 움직임으로 중요도를 설명한 것이지만 객체(사람)와 같이 보행하는 움직임이 크고 빠르면 환경에 따라 침입, 유기, 싸움 등 중요도가 큰 정도에 해당하는 것이므로 다수의 제 2 벡터값이 포함된 'I'프레임은 그대로 유지되어 스트리밍으로 서버부(300)로 전송된다.
다음, 상기 프레임변환코덱부(210)는 상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 작은 경우를 살펴보면, 도 8에 도시된 (b)와 같은 가상객체영역이 객체영역보다 작다는 것은 도 9에 도시된 (b)와 같은 상황에서 발생할 수 있는 빛의 흔들림, 나뭇잎의 흔들림 등과 같이 움직임이 느리거나 작아 중요도가 미미한 정도의 것이므로 'I'프레임을 상기 'P'프레임으로 압축하는 것과 같이 새로운 'P'프레임으로 변환 압축한다.
이와 같이 새로운 'P'프레임으로 압축하면, 상기 프레임변환코덱부(210)는 도 10에 도시된 (a)의 GOP2의 'I'프레임이 새로운 'P′'프레임으로 변환 압축되면 용량이 대폭 축소되어 GOP1에 포함되고 또한, GOP2의 'I'프레임에 종속되는 GOP2의 'P1'프레임 내지 'P29'는 GOP1에 포함되어 스트리밍 전송이 제 2 버퍼링 과정에서 수행된다.
상기 서버부(300)는 상기 프레임변환코덱부(210)로부터 상기 다음 차순 GOP 또는 새로운 GOP를 스트리밍 수신한다.
예컨대, 상기 서버부(300)는 앞서 설명한'I'프레임이 'P'프레임으로 변환 압축되지 않고 'I'프레임으로 유지되는 것이면 보편적으로 수신하지만, 상기 새로운 GOP를 스트리밍을 수신하는 경우에 구체적인 예를 들면 도 10에 도시된 (a)의 GOP2의 'I'프레임이 도 10에 도시된 (b)의 'P′'프레임으로 변환되면 용량이 축소된 새로운 GOP를 스트리밍 수신한다.
구체적인 예로서, 상기 서버부(300)는 1초에 4Mbit 전송량으로 수신되는 과정에서 상기 프레임변환코덱부(210)를 통하여 'I'프레임에서 'P'프레임으로 변환되는 과정을 반복함에 따라 동영상 용량이 축소되고 이로 인한 전송량이 1초에 2Mbit 전송량으로 스트리밍 수신함에 따라 서버부(300) 측에서 저장 공간이 확장되는 작용을 한다.
한편, 상기 프레임변환코덱부(210)는 상기 동영상을 이루기 위한 다수의 GOP에 대해서 'I'프레임이 상기 새로운 'P'프레임으로 변환되는 GOP의 수를 설정하고 설정된 GOP 수 내에서만 'I'프레임을 'P'프레임으로 압축하여 발생되는 GOP를 서버부로 스트리밍 전송하는 것도 바람직하다.
예컨대, 상기 프레임변환코덱부(210)는 도 11에 도시된 (a)와 같이 두 번째 'I2'프레임을 'P2'프레임 변환, 세 번째 'I3'프레임을 'P3'프레임 변환, 네 번째 'I4'프레임을 'P4'프레임 변환 등 'I'프레임을 너무 많이 'P'프레임으로 변환하면 용량이 감소하는 측면에서 효율적이지만 도 11에 도시된 (b), (c)의 A와 같이 객체(사람)의 동적 움직임이 상체보다 하체에서 크게 발생하게 됨으로 객체가 지나가는 다리부분에서 이질감 일명 고스트현상이 발생할 수 있다.
상기 고스트현상은 도 11에 도시된 (a)에서 'I2'프레임이 'P2'프레임으로 변환되어 압축되고 'I3'프레임이 'P3'프레임으로 변환되어 압축되고 'I4'프레임이 'P4'프레임으로 변환되어 압축되는 상황에서 GOP4 'I4'프레임이 'P4'프레임으로 변환되면 GOP1, GOP2, GOP3, GOP4가 하나의 새로운 GOP가 되고 이때, 'P4'프레임이 GOP3을 이루기 위한 마지막 BMP와 비교하여 생성된 'P4'프레임이 디코딩 시에는 'I1'프레임과 결합되어 디코딩됨에 따라 이미지 차이의 갭(Gap)이 크게 되어 도 11에 도시된 (b), (c)의 A와 같이 자연스럽지 못한 동영상이 출력되는 현상이다.
따라서, 상기 프레임변환코덱부(210)는 상기 고스트현상이 발생하지 않도록 환경에 맞게'I'프레임에서 'P'프레임으로 변환하는 GOP수를 도 11에 도시된 GOP2, GOP3까지 설정하면 GOP1, GOP2, GOP3을 포함하는 새로운 GOP가 서버부(300)로 전송되고 또한 설정된 GOP 수 다음의 GOP4의 'I4'프레임이 자연스럽게 기준프레임이 되면서 BMP에 포함된 이미지 정보값을 갖는 'I'프레임이 되기 때문에 고스트현상을 방지하면서 전송량이 축소되는 용량을 갖게 되는 작용을 한다.
한편, 상기 프레임변환코덱부(210)가 포함되는 단말기부(200)는 각각의 IP 카메라로부터 동영상을 이루는 GOP들 중에서 'I'프레임이 'P'프레임으로 변환 압축됨에 따라 전송량이 축소되고 축소된 전송량에 맞게 다른 IP 카메라가 더 증설되는 것도 바람직하다.
예컨대, 상기 단말기부(200)는 이미 구축된 다수의 CCTV 카메라가 구축된 네트워크 시스템에서 도 12에 도시된(a)와 같이 3개의 IP 카메라가 4Mbps씩 전송하는 IP 카메라가 3개가 12Mbps의 전송량으로 전송하는 것을 도 12에 도시된 (b)와 같이 IP 카메라가 3개에서 6개로 증설되어도 동영상이 상기 프레임변환코덱부(210)에 의해서 'I'프레임 'P'프레임으로 변환되는 GOP들로 인하여 도 12에 도시된 (b)와 같이 같은 12Mbps 전송량과 같지만 3개 더 증설되어 6개로 이루어진 네트워크를 구축할 수 있다.
한편, 상기 프레임변환코덱부(210)는 GOP 수에 의하여 전송량이 축소됨에 따라 축소된 전송량에 맞게 다른 IP 카메라 더 증설되는 것도 바람직하다.
예컨대, 상기 프레임변환코덱부(210)는 GOP 수를 설정하여 고스트현상을 방지하면서 'I'프레임이 'P'프레임으로 변환되는 것을 이용하여 전송량이 축소됨에 따라 앞서 설명한 도 11에서 설명한 바와 같이 IP 카메라가 더 증설된 네트워크를 구축할 수 있다.
한편, 상기 프레임변환코덱부(210)는 상기 단말기부(200)에 접속되어 표출되는 사용자 인터페이스 상에서 코덱부(110)을 통하여 단말기부(200) 측으로 전송되는 GOP 단위의 동영상 전송량과, 상기 단말기부(200)를 통해서 서버부(300) 측으로 전송되는 새로운 GOP의 전송량이 동시에 표출되는 것도 바람직하다.
예컨대, 상기 프레임변환코덱부(210)는 도 13에 도시된 A와 같이 사용자가 지정한 IP 카메라부(100)에 대해서 IP 카메라부(100) 측으로부터 단말기부(200)에 전송되는 동영상에 대한 전송량이고 또한, 도 12에 도시된 B와 같이 단말기부(200) 측으로부터 서버부(300)에 전송되는 동영상에 대한 전송량이 사용자 인터페이스 상에서 표시되면 관리자 측면에서 전송용량 축소 현황을 쉽게 인지하며 축소된 전송량에 맞게 IP 카메라부(100)를 더 증설할 것인지, 임의의 IP 카메라에 전송량을 더 증가할 것인지 등 다양한 형태로 판단할 수 있는 근거가 된다.
아울러, 상기 사용자 인터페이스는 서버부(300) 측에서 구현하는 것도 바람직하다.
본 발명은 실시하기 위한 하나의 실시예에 해당하는 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
100 : IP 카메라부 110 : 코덱부
200 : 단말기부 210 : 프레임변환코덱부
300 : 서버부
200 : 단말기부 210 : 프레임변환코덱부
300 : 서버부
Claims (5)
- 촬영으로 인하여 생성되는 BMP(Bit Map Picture)에 대해서 제 1 BMP에 포함된 이미지가 갖는 이미지 정보값을 가지면서 GOP(Group of Picture) 내에서 기준이 되는 'I'프레임으로 압축하고,
상기 제 1 BMP 다음 제 2 BMP는 바로 전 제 1 BMP와 소정크기의 블록으로 이동하면서 제 2 BMP를 기준으로 제 1 BMP 비교 시 상호 같은 위치에서 휘도값과 색상값이 설정 범위에 포함되면 정보가 없는 것으로 처리하고 설정 범위와 차이가 발생되면 블록 내에서 픽셀별로 휘도값과 색상값이 변화된 정도의 이미지 변화값을 갖고, 동시에 상기 제 2 BMP를 기준으로 제 1 BMP 비교 시 블록이 갖는 휘도값과 색상값이 설정된 유사범위에 해당하는 유사블록들 중에서 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하고 추출된 가장 유사도가 높은 유사블록을 추출하기 위하여 대응되는 블록 사이의 위치 이동으로부터 제 1 벡터값 추출을 제 2 BMP와 제 1 BMP 영역 전체에서 수행하여 생성되는 다수의 제 2 벡터값들이 포함되는 'P'프레임으로 압축하고,
상기 GOP 구간에서 제 1 BMP 이후 각각의 BMP가 바로 전 BMP 사이에서 각각의 BMP가 상기 'P'프레임을 압축하는 것과 같이 수행되고 상기 GOP 구간에서 압축되는 모든 'P'프레임에 포함되는 각각의 벡터값들이 상기 GOP 다음 차순 GOP의 'I'프레임 헤더에 포함되도록 하는 것이 제 1 버퍼링 과정에서 수행하는 코덱부가 탑재된 IP 카메라부와;
상기 다음 차순 GOP의 'I'프레임 헤더에 포함된 모든 제 2 벡터값이 생성된 위치에서 상기 BMP 해상도와 동일한 가상영역에 누적되게 분포시킴에 따라 발생되는 군집 벡터값들을 포함하는 사각형 형태의 가상객체영역을 생성하고,
사용자에 의해서 임의의 객체크기영역을 상기 가상객체영역과 대비할 수 있도록 사각형 형태로 설정하면 상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 크면 상기 제 2 벡터값이 포함된 'I'프레임이 그대로 'I'프레임으로 유지된 상태로 GOP가 스트리밍 전송하고,
상기 객체크기영역보다 가상객체영역이 작으면 상기 제 2 벡터값이 포함된 'I'프레임이 상기 'P'프레임으로 압축하는 것과 같이 새로운 'P'프레임으로 변환 압축되어서 바로 앞선 GOP에 포함되고 상기 새로운 'P'프레임으로 변환되기 전의 'I'프레임에 종속되는 'P'프레임들도 바로 앞선 GOP에 포함되어 새로운 GOP로 스트리밍 전송하는 것이 제 2 버퍼링 과정에서 수행되는 프레임변환코덱부가 포함된 단말기부; 및
상기 프레임변환코덱부로부터 상기 다음 차순 GOP 또는 상기 새로운 GOP를 스트리밍 수신하는 서버부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 프레임변환코덱부는
상기 동영상을 이루기 위한 다수의 GOP에 대해서 'I'프레임이 상기 새로운 'P'프레임으로 변환되는 GOP의 수를 설정하고 설정된 GOP 수 내에서만 'I'프레임을 'P'프레임으로 압축하여 발생되는 GOP를 서버부로 스트리밍 전송하는 것을 특징으로 하는 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 프레임변환코덱부가 포함된 단말기부는
각각의 IP 카메라로부터 동영상을 이루는 GOP들 중에서 'I'프레임이 'P'프레임으로 변환 압축됨에 따라 전송량이 축소되고 축소된 전송량에 맞게 다른 IP 카메라가 더 증설되는 것을 특징으로 하는 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 프레임변환코덱부는
상기 GOP 수에 의하여 전송량이 축소됨에 따라 축소된 전송량에 맞게 다른 IP 카메라 더 증설되는 것을 특징으로 하는 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 프레임변환코덱부는
상기 단말기부에 접속되어 표출되는 사용자 인터페이스 상에서 코덱부를 통하여 단말기부 측으로 전송되는 GOP 단위의 동영상 전송량과, 상기 단말기부를 통해서 서버부 측으로 전송되는 새로운 GOP의 전송량이 동시에 표출되는 것을 특징으로 하는 전송량을 저감시킨 동영상 전송 시스템.
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