KR102580900B1 - 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법 및 장치 - Google Patents

이벤트 검출 기반 영상 저장 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법 및 장치에 관한 것으로, 그 방법은 서버 또는 카메라로부터 수신되는 영상에서 이벤트를 검출하여 이벤트가 발생한 이벤트-인 구간과 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃 구간 중 어느 하나로 구분하는 단계; 이벤트-아웃 구간의 영상에 대해 화질이 감소된 영상을 획득하는 단계; 및 화질이 감소된 이벤트-아웃 구간의 영상을 저장하는 단계;를 포함한다.

Description

이벤트 검출 기반 영상 저장 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR STORING VIDEO DATA USING EVENT DETECTION}
본 발명은 이벤트 검출에 기반하여 CCTV 카메라 영상 등과 같은 영상 데이터를 효율적으로 저장하는 방법에 관한 것이다.
최근 들어, CCTV 카메라 분야에서 고해상도 및 고화질 영상에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 이는, 사건 현장의 정확한 확인을 위해 고해상도 영상이 필요하며, 또한 지능형 영상 보안 시장의 폭발적 성장으로 인해 영상의 고해상도화가 진행 중이기 때문이다.
영상의 해상도가 커질수록 한 장의 이미지가 담을 수 있는 정보의 양도 증가하여, 그에 따라 저장 공간이 더욱더 증가할 수밖에 없다. 예를 들어, FHD 대비 4K 영상은 4배 이상의 정보를, 8K 영상은 16배 이상의 정보를 표현하며, 이러한 고해상도 영상에 대한 수요는 앞으로도 꾸준한 증가가 예상된다.
관공서 통합관제센터는 보통 8,000-9,000 대수의 CCTV 카메라를 관리하며, 일반적으로 24시간, 30일치 영상을 스토리지에 저장한다. 예를 들어, FHD (1920x1080) 해상도 영상을 2Mbps(Mega bits per second)로 압축하였을 때, 한 대의 카메라에서 촬영된 24시간, 30일치 영상의 데이터는 633GB(0.62TB)에 이른다.
통합관제센터가 관리하는 카메라 대수가 9,000대라고 가정하면, 해당 통합관제센터는 총 5,562TB의 저장 공간을 필요로 하며, 10TB 용량의 HDD를 대략 550개 가량 서버실에 보유하여야 한다. 한편, 영상이 4Mbps로 압축되었다면, 통합관제센터는 10TB HDD를 대략 1,100개 가량 서버실에 보유하여야 한다.
따라서 관공서 통합관제센터는 고해상도 CCTV 카메라가 많이 설치될 수록, 해당 영상을 저장하기 위한 서버실의 추가 공간 확보 및 서버실 전력 사용 등의 유지 관리 비용의 증가와 같은 문제들을 가질 수 있다.
그러나 영상 보안 시스템에서, 일반적으로 저장된 영상의 1% 미만의 데이터만 저장 이후에 검색 또는 재생이 되고, 나머지 99% 이상의 데이터는 검색/재생 없이 일정 기간이 지나면 삭제되어 진다. 하지만, 사건 사고가 발생하였을 때, 저장된 영상 중 해당 영상을 반드시 검색 및 재생할 수 있어야 하는 문제가 있다.
위와 같이 영상 보안 시스템에서 저장 공간 구축 비용의 증가, 서버실의 추가 공간 확보, 서버실의 유지 관리 비용 증가 등이 주요 이슈가 되며, 이를 해결하기 위해 영상 저장 장치의 압축 성능 향상을 통해 저장 방식의 개선이 필요한 상황이다.
선행기술문헌 1. 한국 등록 특허 제10-1755560호 (2017.07.03 공고)
본 발명은 영상 보안 시스템에서 영상 저장 장치의 압축 성능을 향상시킬 수 있는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법은 영상 보안 시스템에 구비되는 영상 저장 장치에서 영상을 저장하는 방법으로서, 서버 또는 카메라로부터 수신되는 영상에서 이벤트를 검출하여, 이벤트가 발생한 이벤트-인(event-in) 구간과 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃(event-out) 구간 중 어느 하나로 구분하는 단계; 상기 이벤트-아웃 구간의 영상에 대해, 화질이 감소된 영상을 획득하는 단계; 및 상기 화질이 감소된 이벤트-아웃 구간의 영상을 저장하는 단계;를 포함한다.
여기서, GOP(Group Of Pictures) 단위로 상기 이벤트가 검출되어 상기 이벤트-인 구간과 상기 이벤트-아웃(event-out) 구간 중 어느 하나로 구분된다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 저장 장치는 상기한 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법을 수행한다.
한편, 상기 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있으며, 프로그램 그 자체로 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 영상 보안 시스템에 구비되는 영상 저장 장치에서 서버로부터 수신되는 영상 중 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃 구간에 대해서는 영상 처리를 통해 획득된 저화질의 영상이 저장되도록 하여, 영상 저장 장치의 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전체 영상 중 이벤트-인 구간에서는 고해상도 스트림을 그대로 저장하고, 이벤트-아웃 구간에 대해서만 스트림 스위칭, 프레임 스킵핑 또는 트랜스코딩 등의 과정을 통해 저장을 위한 저화질 영상을 획득하여, 높은 복잡도를 야기하지 않고 이벤트-인 구간의 화질도 유지하면서 영상의 저장 데이터량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 보안 시스템의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 이벤트-인(event-in) 구간과 이벤트-아웃(event-out) 구간에 대한 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 저장 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 저장 장치에서 수행되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법에 대한 일실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 CBR(Constant Bit-Rates) 압축 방식과 VBR(Variable Bit-Rates) 압축 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 GOP(Group Of Pictures)의 구성에 대한 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 영상 내 이벤트를 검출하는 방법에 대한 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11 내지 도 13은 화질이 감소된 영상을 획득하는 방법에 대한 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 영상 저장 장치의 영상 처리부의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 보안 시스템과, 그를 위한 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법 및 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.
만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 기사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 보안 시스템의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 영상 보안 시스템(10)은 CCTV 카메라(50), 영상관리장치(70), 모니터링장치(80) 및 영상저장장치(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, CCTV 카메라(50)는 설치된 현장을 촬영하여, 촬영된 영상을 압축해 영상관리장치(70)로 전송한다.
영상관리장치(70), 모니터링장치(80) 및 영상저장장치(100)는 영상 보안을 위한 통합 관제 센터를 구성하며, 그 중 영상관리장치(70)는 영상 보안 시스템(10)을 전체를 관리하는 역할을 수행한다.
예를 들어, 영상관리장치(70)는 CCTV 카메라(50)로부터 촬영된 영상을 수신하여 모니터링장치(80) 및 영상저장장치(100)로 전달하기 위한 마스터 서버를 포함하며, 모니터링장치(80)는 영상관리장치(70)의 마스터 서버로부터 영상을 수신하여 처리하기 위한 영상 처리 서버와 영상을 재생하기 위한 클라이언트 컴퓨터를 포함하고, 영상저장장치(100)는 영상관리장치(70)의 마스터 서버로부터 영상을 수신하여 저장 공간에 저장시키기 위한 저장 분배 서버를 포함할 수 있다.
다른 예로, 영상관리장치(70), 모니터링장치(80) 및 영상저장장치(100)의 모든 기능이 통합되어 영상저장장치에서 수행될 수 있다. 소수의 CCTV 카메라 장치를 관리 및 저장하는 경우에는 하나의 통합된 영상저장장치에서 모든 기능을 수행한다. 이런 경우, 영상저장장치는 CCTV 카메라(50)로부터 영상을 직접 수신하여 저장 공간에 저장하면서, 영상 처리 및 재생을 수행한다.구체적으로, CCTV 카메라(50)는 촬영된 영상을 저장을 위한 저장용 스트림과 실시간 모니터링을 위한 재생용 스트림으로 각각 구성하여 영상관리장치(70)의 마스터 서버로 전송할 수 있다.
저장용 스트림은 저장 이후 사건 사고 발생 시에 영상을 검색하여 용의자 등에 대한 정보를 획득하기 위해 고화질의 영상 정보가 필요하나, 재생용 스트림의 경우 실시간 모니터링을 위해 동시에 수십 내지 수백 대의 카메라(채널)의 압축 데이터가 복원된 후 재생되어야 하므로 고화질 영상을 사용하는 것은 영상처리서버의 연산 복잡도를 크게 증가시킬 수 있다.
그에 따라, 저장용 스트림은 고화질의 영상, 예를 들어 FHD(1920 x 1080)의 해상도, 30fps의 프레임-레이트(frame-rates), 2Mbps의 비트-레이트(bit-rates)를 가지는 영상으로 구성될 수 있다.
그에 반해, 재생용 스트림은 저화질의 영상, 예를 들어 VGA(640 x 480)의 해상도, 10fps의 프레임-레이트, 300kbps의 비트-레이트를 가지는 영상으로 구성될 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 저장용 및 재생용 스트림은 H.264/AVC 압축 표준 또는 H.265/HEVC 압축 표준을 이용하여 압축된 것일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지는 아니한다.
영상관리장치(70)의 마스터 서버는, CCTV 카메라(50)로부터 수신한 재생용 스트림을 영상의 실시간 모니터링을 위해 모니터링장치(80)의 영상 처리 서버로 전송하며, CCTV 카메라(50)로부터 수신한 저장용 스트림은 영상의 저장을 위해 영상저장장치(100)의 저장 분배 서버로 전송한다.
또한, 영상저장장치(100)의 저장 분배 서버는 저장용 스트림을 저장 공간에 저장하였다가, 이후 마스터 서버로부터 저장된 영상이 요청되는 경우 저장 공간에서 해당 영상을 검색하여 마스터 서버를 통해 모니터링장치(80)의 영상 처리 서버로 전송되도록 한다.
여기서, 영상 처리 서버는, 보통의 상황에서는 다수 채널의 저화질 재생용 스트림을 복원하여 재생하며, 사건 사고 발생 상황에서는 특정 소수의 채널에 대해 고화질의 저장용 스트림을 복원하여 재생할 수 있다.
도 1에서는 영상 보안 시스템(10)에 하나의 CCTV 카메라(50)가 포함되는 것으로 도시하였으나, 수십 내지 수천 대의 CCTV 카메라들이 포함되어 통합 관제 센터에 의해 관리될 수 있다.
상기한 바와 같이 수십 내지 수천 대의 CCTV 카메라들에서 전송되는 고화질의 저장용 스트림이 영상저장장치(100)에 저장되는 경우, 영상저장장치(100)의 저장 공간의 용량이 크게 증가되어야 한다.
그에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 영상 보안 시스템(10)에 구비되는 영상 저장 장치(100)에서 마스터 서버로부터 수신되는 영상 중 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃(event-out) 구간에 대해서는 영상 처리를 통해 획득된 저화질의 영상이 저장되도록 하여, 영상 저장 장치(100)의 압축 성능을 향상시켜 저장 공간의 용량을 감소시킬 수 있다.
CCTV 카메라(50)에서 촬영된 영상은 영상 내에서 이벤트가 발생한 이벤트-인(event-in) 구간과, 영상 내에서 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃(event-out) 구간으로 구분될 수 있다.
여기서, 이벤트는 영상 내에 존재하지 않았던 물체 또는 사람이 영상에 나타나거나 또는 영상 내에 존재하던 물체 또는 사람이 움직이는 상황을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 영상 내에서 변화가 발생하는 다양한 경우를 나타낼 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 골목길에 설치된 CCTV 카메라의 영상 내에 물체(흰색 트럭)이 나타난 구간은 이벤트가 발생한 이벤트-인 구간으로 구분되며, 그 후 영상 내에 물체가 없는 구간은 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃 구간으로 구분되고, 다시 물체(붉은색 트럭)가 나타난 구간은 이벤트-인 구간으로 구분될 수 있다.
상기한 바와 같은 이벤트-인 구간과 이벤트-아웃 구간의 구분은, 영상을 분석하여 영상 내 이벤트 발생 여부를 검출함으로써 수행될 수 있으며, 이벤트 검출 방법에 대한 실시예들에 대해서는 이후 상세히 설명하기로 한다.
한편, CCTV 카메라(50)에서 촬영된 영상은 일반적으로 CBR(Constant Bit-Rate) 방식을 사용하여 압축되며, 이는 압축 데이터량(bit-rates)을 일정하게 유지하면서 압축하는 방식으로서 영상 스트리밍 서비스나 일정량의 영상 데이터를 저장하는 서비스에서 주로 사용된다.
예를 들어, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, CCTV 카메라(50)에서 촬영된 영상은 이벤트-인 구간과 이벤트-아웃 구간에 관계없이 일정한 비트-레이트인 2Mbps를 유지하면서 압축될 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 일실시예에 따르면, CCTV 카메라(50)에서 촬영된 영상의 압축 데이터량을 이벤트-인 구간과 이벤트-아웃 구간에서 서로 상이하게 하여, 이벤트-인 구간에서는 물체 인식을 위한 화질을 유지하기 위해 압축 데이터량을 그대로 사용하고, 이벤트-아웃 구간에서는 압축 데이터량을 감소시켜 저장 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 이벤트-인 구간에서는 기존의 2Mbps의 압축 데이터량을 유지하고, 이벤트-아웃 구간에서는 압축 데이터량을 0.3Mbps(3000kbps)로 감소시켜 저장 공간에 저장되도록 할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 하루 24시간 중 이벤트-인 구간과 이벤트-아웃 구간이 각각 14시간과 10시간이라고 가정할 때, 이벤트-아웃 구간에서 압축 데이터량을 기존 2Mbps에서 0.3Mbps로 감소시켜 저장함에 의해 약 35% 정도의 저장 공간을 절약할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 저장 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 영상 저장 장치(100)는 이벤트검출부(110)와 영상처리부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 이벤트검출부(110)는 마스터 서버로부터 수신되는 영상에서 이벤트를 검출하여, 이벤트가 발생한 이벤트-인 구간과 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃 구간 중 어느 하나로 구분한다.
한편, 영상처리부(130)는 이벤트-아웃 구간의 영상에 대해 압축 데이터량이 감소된 영상을 획득하여, 압축 데이터량이 감소된 이벤트-아웃 구간의 영상이 저장되도록 한다.
여기서, 이벤트-인 구간의 영상에 대해서는, 마스터 서버로부터 수신된 영상이 그대로 저장되나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 이벤트-인 구간의 영상에 대해서도 별도의 영상 처리 과정이 수행된 후 저장될 수도 있다.
이하, 도 4 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 설명할 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법 중 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 저장 장치에서 수행되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법에 대한 일실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 영상저장장치(100)는 영상관리장치(70)의 마스터 서버로부터 영상을 수신하고(S400 단계), 수신된 영상 내에서 이벤트를 검출하며(S410 단계), 영상 내 이벤트 검출 결과를 확인하여(S420 단계), 그 결과에 따라 영상을 이벤트가 발생한 이벤트-인 구간과 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃 구간 중 어느 하나로 구분한다(S430, S450 단계). S400 단계에서 하나의 통합된 영상저장장치에서는 CCTV 카메라(50)로부터 영상을 직접 수신한다.
S410 단계에서 영상 내 이벤트를 검출하는 방법에 대한 제1 실시예로서, S400 단계에서 수신되는 영상이 CBR 방식으로 압축된 영상인 경우, 인터 픽처(inter picture) 또는 인트라 픽처(intra picture)의 데이터량에 기초하여 이벤트가 검출될 수 있다.
여기서, CBR 압축 방식은 도 5에 도시된 바와 같이 압축 데이터량을 일정하게 유지하여 영상 데이터를 압축하는 방식이다.
영상 픽처(또는 프레임)은 예측 방식에 따라 인트라(intra) 픽처와 인터(inter) 픽처로 구분될 수 있고, 예를 들어 영상이 30fps로 압축된 경우 1초 영상은 1장의 인트라 픽처와 29장의 인터 픽처로 구성될 수 있다.
여기서, 인트라 픽처는 영상의 텍스처(texture) 정보가 압축 데이터의 주된 부분이고, 인터 픽처는 영상의 움직임 정보가 압축 데이터의 주된 부분이다.
인터 픽처의 경우, 해당 장면(scene)에서 물체나 사람이 등장하면, 움직임 정보가 증가하여, 해당 픽처의 전체 압축 데이터량이 증가하게 될 수 있다. 그에 따라, CBR 압축 방식에서 압축 데이터량을 일정하게 유지해야 하는 특성으로 인해, 상대적으로 인터 픽처의 압축 데이터량이 증가하고 인트라 픽처의 압축 데이터량은 감소하는 특성을 나타낼 수 있다.
상기한 바와 같은 특성으로 인해, CBR 방식으로 압축된 영상에서는, 인터 픽처 또는 인트라 픽처의 데이터량 변화에 따라 이벤트 발생 여부가 판단될 수 있다.
이때, 인터 픽처 또는 인트라 픽처 각각의 데이터량 변화에 따라 이벤트가 검출될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따르면 인터 픽처 또는 인트라 픽처의 데이터량을 가공한 다른 형태의 정보를 이용하여 이벤트가 검출될 수 있다.
예를 들어, 인터 픽처와 인트라 픽처 사이의 데이터량 차이 또는 비율을 이용하여 이벤트가 검출될 수 있다.
영상 내 이벤트를 검출하는 방법에 대한 제2 실시예로서, 수신되는 영상이 VBR(Variable Bit-Rate) 방식으로 압축된 영상인 경우, 데이터량의 변화에 기초하여 이벤트가 검출될 수 있다.
VBR 압축 방식은, CBR 압축 방식과 다르게, 비트-레이트가 일정하게 유지되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이 압축되는 영상의 특성에 따라 압축 데이터량이 변화될 수 있다.
예를 들어, VBR 압축 방식의 경우, 화질을 일정한 수준으로 유지하기 위해 복잡한 영상 장면에는 많은 데이터를 사용하여 압축하고, 단순한 영상 장면은 적은 데이터를 사용하여 압축할 수 있다.
그에 따라, 복잡한 영상이나 물체나 사람이 등장하는 영상 장면에서는 압축 데이터량이 증가되고, 물체나 사람이 등장하지 않거나 아무런 움직임이 없는 영상 장면에서는 압축 데이터량이 감소하는 특성을 나타낼 수 있다.
즉, VBR 압축 영상의 데이터량이 증가하면 해당 영상 내에 물체나 사람이 등장하였음을 추정할 수 있고, 데이터량이 감소하면 영상에 아무런 움직임 없음을 추정할 수 있다.
상기한 바와 같은 특성으로 인해, VBR 방식으로 압축된 영상에서는, 압축 데이터량의 변화에 따라 이벤트 발생 여부가 판단될 수 있다.
이때, 압축 데이터량 자체의 변화에 따라 이벤트가 검출될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따르면 압축 데이터량을 가공한 다른 형태의 정보, 예를 들어 압축 데이터량의 평균 또는 분산 값을 이용하여 이벤트가 검출될 수 있다.
상기한 바와 같은 이벤트 검출 과정은 픽처(또는 프레임) 단위로 수행될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따르면, GOP(Group Of Pictures) 단위로 이벤트가 검출되어 이벤트-인 구간과 이벤트-아웃(event-out) 구간 중 어느 하나로 구분되는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 인트라 픽처(I)로부터 시작하여 다음번 인트라 픽처(I)가 나오기 전까지의 인터 픽처들(B, P)들이 하나의 GOP로 취급될 수 있다.
대부분의 영상 압축 방식들에서, GOP 구조를 이용해 영상을 압축하며, 하나의 GOP는 독립적으로 압축 및 복원되는 단위이므로, GOP 내 중간 위치부터 영상 데이터를 수정하거나 편집하는 것은 용이하지 않다.
한편, 30fps의 압축 영상에서 하나의 GOP 내에 존재하는 30장의 픽처(또는 프레임)들 중 중간 위치에서 이벤트-인과 이벤트-아웃 구간의 변경은 의미가 없고, GOP 내 픽처(또는 프레임)들 각각에 대한 영상 분석은 복잡도를 과도하게 증가시킬 수 있으므로, 하나의 GOP는 하나의 이벤트 구간에 속하는 것이 바람직하다.
영상 내 이벤트를 검출하는 방법에 대한 제3 실시예로서, 수신되는 영상의 압축 데이터에 포함된 신택스(syntax) 정보에 기초하여 이벤트가 검출될 수 있다.
영상 압축 기술은 해당 영상의 특성을 이용한 압축 방식으로 압축 성능을 향상시키므로, 영상 압축 데이터는 해당 영상의 특성을 나타내는 신택스(syntax) 정보를 포함한다.
그에 따라, 영상 압축 데이터에 포함된 신택스 정보, 예를 들어 시간적으로 서로 인접한 두개 이상의 픽처들 사이의 움직임 벡터(MV, Motion Vector) 정보 또는 블록 모드(block mode) 정보를 이용하여 이벤트가 검출될 수 있다.
도 7은 H.264/AVC 표준 기술을 이용하여 압축된 영상의 한 픽처에 대한 압축 데이터 중 움직임 벡터(MV) 정보를 나타낸 것으로, 움직임 벡터(MV) 값을 영상 위에 빨간색으로 표시한 것이다.
도 7을 참조하면, 영상 속 자동차, 버스, 오토바이와 같은 움직이는 물체에 대한 움직임 벡터(MV) 값이 존재하고, 그 외 움직이지 않는 배경 부분에서는 움직임 벡터(MV)가 거의 감지되지 않음을 알 수 있다.
도 8은 H.265/HEVC 표준 기술을 이용한 압축 데이터에 포함된 신택스 정보 중 블록 모드(block mode) 정보를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 움직이는 화염에 대해서 블록 모드(block mode) 값이 나타남을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 영상의 압축 데이터 중 신택스 정보를 이용하여 영상 내 움직임을 감지하여 이벤트를 검출하는 경우. 실제 압축 데이터에 대한 복원 과정 없이 압축 데이터의 일부를 추출하여 이벤트 구간을 검출할 수 있어, 이벤트 검출을 위한 연산 복잡도가 감소될 수 있다.
한편, 시간적으로 서로 인접한 2개의 픽처들 사이의 움직임 정보를 이용하여 이벤트가 검출될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어 보다 미세한 움직임을 감지하기 위해 시간적으로 인접한 3개 이상의 픽처들에 대한 움직임 정보를 누적하여 이벤트를 검출할 수도 있다.
이때, 하나의 GOP 내의 특정 픽처(또는 프레임)의 신택스 정보를 이용함으로써, GOP 단위로 이벤트가 검출되어 이벤트-인 구간과 이벤트-아웃 구간 중 어느 하나로 구분될 수 있다.
영상 내 이벤트를 검출하는 방법에 대한 제4 실시예로서, 수신되는 영상 내의 명도 변화에 기초하여 이벤트를 검출하눈 옵티컬 플로(optical flow) 기술이 이용될 수 있다.
옵티컬 플로는 영상 속 명도 변화를 통해 물체나 사람의 움직임을 추출하는 기술로서, 도 9에 도시된 바와 같이 움직이는 물체 또는 사람에 대한 움직임 정보(녹색으로 표시됨)가 추출될 수 있다.
즉, 옵티컬 플로의 변화량은 영상에 물체나 사람이 등장하였거나 움직이고 있음 나타낼 수 있으며, 변화량이 없으면 영상 내에 움직임 없음을 유추할 수 있다.
본 실시예에서는 시간적으로 서로 인접한 2개의 픽처(또는 프레임)들 사이의 명도 변화를 감지하여 이벤트를 검출하거나, 또는 시간적으로 거리가 있는 일정 거리 이격된 2개의 픽처(또는 프레임)들 사이의 명도 변화를 감지하여 움직임을 보다 확실하게 감지할 수도 있다.
한편, 하나의 GOP 내의 2개의 픽처(또는 프레임)들을 추출하여 그들 사이의 명도 변화를 감지함으로써, GOP 단위로 이벤트가 검출되어 이벤트-인 구간과 상기 이벤트-아웃 구간 중 어느 하나로 구분될 수 있다.
영상 내 이벤트를 검출하는 방법에 대한 제5 실시예로서, 수신되는 영상의 압축 데이터를 복원한 후, 복원된 영상에 대해 딥러닝(deep learning) 추론 과정을 거침으로써 이벤트가 검출될 수 있다.
영상 분야에 적용되는 인공지능(AI) 기술 중 대표적인 딥러닝 방법은 영상 속 객체 검출(object detection) 또는 객체 분류(object classification)를 위해 주로 이용된다.
도 10은 딥러닝을 이용하여 도로 위의 움직이는 자동차를 추출한 결과를 나타낸 것으로, 이와 같이 딥러닝을 이용해 추출된 객체 추출 결과가 이벤트 검출에서 이용될 수 있다.
이 경우, 압축 영상을 복원한 후, 복원된 영상을 입력으로 딥러닝 추론 과정을 거쳐 객체의 위치 정보가 출력으로 나오기 때문에, 연산의 복잡도는 증가될 수 있으나, 이벤트 검출의 정확도는 보다 향상될 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 딥러닝을 이용한 이벤트 검출 방식은, 영상 내 이벤트를 검출하는 방법에 대한 제1 내지 제4 실시예에 추가되어, 보다 정교하게 영상 내 움직임이 검출되도록 할 수도 있다. 이런 경우, 딥러닝 추론 과정의 입력 값은 복원된 영상이 아닌 CBR 방식의 압축 데이터량, VBR 방식의 압축 데이터량, 영상의 압축 데이터에 포함된 신택스, 옵티컬 플로의 변화량 중 하나일 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 상기한 바와 같은 방법에 의해 영상 내 이벤트가 검출되고 이벤트가 발생한 이벤트-인 구간과 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃 구간으로 영상이 구분된 후에, 영상저장장치(100)는 이벤트-아웃 구간으로 구분된 영상을 처리하여 화질을 감소시킨다(S440 단계).
여기서, 영상저장장치(100)는, 이벤트-인 구간의 영상은 수신된 영상 그대로 저장 공간에 저장시키고(S460 단계), 이벤트-아웃 구간에 대해서는 S440 단계에서 압축 데이터량이 감소된 영상을 저장 공간에 저장시킬 수 있다(S460 단계).
본 발명의 일실시예에 따르면, 전체 영상 중 이벤트-인 구간에서는 고해상도 스트림을 그대로 저장하고, 이벤트-아웃 구간에 대해서만 스트림 스위칭, 프레임 스킵핑 또는 트랜스코딩 등의 과정을 통해 저장을 위한 저화질 영상을 획득하여, 높은 복잡도를 야기하지 않고 이벤트-인 구간의 화질도 유지하면서 영상의 저장 데이터량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이하에서는, S440 단계에서 이벤트-아웃 구간의 영상에 대해 압축 데이터량이 감소된 영상을 획득하는 방법에 대한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이벤트-아웃 구간의 영상에 대해 저화질의 영상을 획득하는 방법에 대한 제1 실시예로서, 수신되는 영상이 저장용 고화질 스트림과 재생용 저화질 스트림을 포함하는 경우, 이벤트-인 구간에 대해서는 영상의 고화질 스트림이 저장되도록 하고, 이벤트-아웃 구간에 대해서는 영상의 저화질 스트림이 저장되도록 전환(switching)할 수 있다.
즉, CCTV 카메라(50)에서 마스터 서버를 통해 영상저장장치(100)의 저장 분배 서버로 수신되는 두개의 스트림들 중에서, 저장 분배 서버는 이벤트-인 구간에서는 고화질 스트림을 저장 공간에 저장하고, 이벤트-아웃 구간에서는 저화질 스트림을 저장 공간에 저장하여, 저장 공간에 저장되는 압축 데이터량을 전체적으로 감소시킬 수 있다.
여기서, 영상 압축 데이터의 저장 단위는 GOP 일 수 있으며, 이 경우 저장용 스트림과 재생용 스트림 사이의 전환은 GOP 단위로 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 압축 데이터의 GOP 구조와 하나의 GOP의 시작과 끝이 인지되어, GOP 단위로 고화질의 저장용 스트림에서 저화질의 재생용 스트림으로 전환되었다가, 다시 저화질의 재생용 스트림에서 고화질의 저장용 스트림으로 전환될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 고화질의 저장용 스트림에서 저화질의 재생용 스트림으로 전환될 때 새로운 GOP의 인트라 픽처(I)의 바로 이전 P 픽처에서 저화질의 재생용 스트림의 인트라 픽처(I)로 전환되고, 저화질의 재생용 스트림에서 고화질의 저장용 스트림으로 전환될 때에도 새로운 GOP의 인트라 픽처(I)의 바로 이전 P 픽처에서 고화질의 저장용 스트림의 인트라 픽처(I)로 전환될 수 있다.
한편, 저장용 스트림의 GOP와 재생용 스트림의 GOP가 서로 동기화되어 있지 않은 경우, 영상저장장치(100)의 저장 분배 서버는 GOP 동기화 요청 메시지를 마스터 서버 또는 CCTV 카메라로 전송하여, 저장용 스트림과 재생용 스트림의 GOP 동기화가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이벤트-아웃 구간의 영상에 대해 저화질의 영상을 획득하는 방법에 대한 제2 실시예로서, 이벤트-아웃 구간의 영상에 대해, 하나의 GOP 내에 포함된 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 위치하는 하나 이상의 P 프레임 또는 B 프레임을 제거(skip)하여 압축 데이터량을 감소시킬 수 있다.
즉, 제2 실시예에서는, 영상 압축 데이터 중 일부분의 프레임 정보를 스킵함으로써 전체 압축 데이터량을 감소시킬 수 있으며, 이는 마스터 서버로부터 수신되는 영상에 하나의 스트림만이 포함되어 있는 경우에 효과적이다.
예를 들어, 마스터 서버로부터 수신되는 영상에 고화질의 저장용 스트림만이 포함되어 있는 경우, 이벤트-인 구간에 대해서는 수신되는 고화질의 저장용 스트림을 그대로 저장하고, 이벤트-아웃 구간에 대해서는 고화질의 저장용 스트림 중 일부 프레임을 제거하여 저장함으로써, 저장되는 전체 압축 데이터량을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 영상 압축 데이터 중 일부분의 프레임 정보를 스킵하는 경우에 있어, 영상 데이터의 압축 형태 및 구조 등이 고려되어야 한다.
예를 들어, 영상 압축 데이터는 GOP 내에서 IPPP 구조 혹은 IBBP 구조로 압축되며, 이는 인터 픽처의 타입, 구체적으로는 화면 간 예측의 방향 및 예측의 개수와 같은 참조 관계 등의 예측 형태에 따라 결정될 수 있다.
도 12를 참조하면, 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 P 프레임들만이 위치한 경우(IPPP 구조), 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 위치한 모든 P 프레임들이 제거되고 I 프레임만이 남겨짐으로써, 이벤트-아웃 구간 영상의 압축 데이터량이 감소될 수 있다.
도 13을 참조하면, 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 P 프레임과 B 프레임이 위치한 경우(IBBP 구조), 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 위치한 모든 B 프레임들이 제거되고 I 프레임과 P 프레임만이 남겨짐으로써, 이벤트-아웃 구간 영상의 압축 데이터량이 감소될 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 바와 같은 방법은 본 발명의 일실시예로서, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다른 방법에 의해 일부 프레임들을 제거할 수 있으나, 화면 간 예측 참조 관계를 고려하여 일부 프레임들을 제거해야한다. 화면 간 예측 참조 관계를 고려하지 않고 일부 프레임을 잘못 제거하는 경우 남아 있는 프레임들이 정상적으로 복원되지 않을 수 있다.
상기한 바와 같은 제2 실시예는 이벤트-아웃 구간에 대해 일부 프레임을 제거함으로써 자유롭게 프레임률을 설정할 수 있다는 측면에서 VFR(Variable Frame Rates) 기술을 적용하여 압축 데이터량을 감소시킨 것으로 볼 수 있으며, VFR 기술을 이용하여 이벤트-아웃 구간의 프레임-레이트를 필요한 압축 성능에 맞게 변경할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 저화질 영상을 획득하는 방법에 대한 제1 실시예와 제2 실시예는 혼합하여 사용 가능하며, 예를 들어 이벤트-아웃 구간에 대해 고화질의 저장용 스트림에서 저화질의 재생용 스트림으로 전환하면서 일부 프레임들을 제거함으로써 압축 데이터량을 더욱 감소시킬 수도 있다.
이벤트-아웃 구간의 영상에 대해 저화질의 영상을 획득하는 방법에 대한 제3 실시예로서, 이벤트-아웃 구간의 영상의 압축 데이터를 복원하고, 복원된 영상을 조정한 후 재 압축하여 압축 데이터량이 감소된 영상을 획득하는 트랜스코딩(transcoding) 기술이 사용될 수 있다.
영상의 트랜스코딩은 압축 성능을 높이기 위해 주로 사용되는 방법으로서, 영상의 디코딩 단계와 영상의 인코딩 단계 사이에 영상 조정 단계가 추가될 수 있다.
이 경우, 영상저장장치(100)의 영상처리부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 영상복원부(131), 영상조정부(133) 및 영상압축부(135)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 영상조정부(133) 및/또는 영상압축부(135)는 영상복원부(131)에 의해 복원된 영상에 대해 해상도, 프레임-레이트(frame-rate), 비트-레이트(bit-rate), IDR 주기(IDR period), 압축 표준 방식 및 압축 형태 중 적어도 하나를 조정하여, 다시 압축할 수 있다.
여기서, IDR 주기는 인트라 픽처가 발생하는 주기를 의미하는 것으로, 예를 들어 1초에 1장의 인트라 픽처가 나타나는 경우 IDR 주기는 '1'이며, 2초에 1장의 인트라 픽처가 나타나는 경우에는 IDR 주기는 '2'가 된다.
예를 들어, 영상 압축 데이터가 FHD의 해상도, 30fps의 프레임-레이트, 2Mbps의 비트-레이트, '1'의 IDR 주기를 가지고, H.264/AVC 표준에 따라, IPPP 구조로 압축되어 있는 경우, 트랜스코딩을 통해 640x360, 10fps, 0.3Mbps, IDR 주기 = '10', H.265/HEVC 표준, IBBP 구조의 형태로 변환될 수 있다.
영상압축부(135)는 트랜스코딩된 영상을 출력할 수 있다.
상기한 바와 같은 제3 실시예는 다른 실시예들과 비교하여 영상 데이터를 다양하게 변환할 수 있다는 장점을 가지나, 영상의 일부 구간에 대한 트랜스코딩 작업은 복잡도를 증가시킬 수 있다.
제3 실시예는, 마스터 서버로부터 수신되는 영상에 하나의 스트림만이 포함되어 있는 경우에 효과적일 수 있으며, 예를 들어 마스터 서버로부터 수신되는 영상에 고화질의 저장용 스트림만이 포함되어 있는 경우, 이벤트-인 구간에 대해서는 수신되는 고화질의 저장용 스트림을 그대로 저장하고, 이벤트-아웃 구간에 대해서는 고화질의 저장용 스트림을 적은 데이터량의 압축 영상으로 트랜스코딩하여 저장함으로써, 저장되는 전체 압축 데이터량을 감소시킬 수 있다.
또는, 마스터 서버로부터 수신되는 영상에 2개의 스트림들이 전송된 경우에도, 이벤트-아웃 구간에 대해 저화질의 재생용 스트림을 트랜스코딩 함으로써, 이벤트-아웃 구간의 압축 데이터량을 보다 감소시킬 수도 있다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 방법들은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (19)

  1. 서버 또는 카메라로부터 수신되는 영상에서 GOP(Group Of Pictures) 단위로 이벤트의 발생 여부를 판단하여, 각각의 GOP를 이벤트가 발생한 이벤트-인(event-in) 구간과 이벤트가 발생하지 않은 이벤트-아웃(event-out) 구간 중 어느 하나로 구분하는 단계;
    상기 이벤트-아웃 구간으로 구분된 GOP에 대해, 상기 GOP 내에 포함된 복수의 프레임들을 상기 서버로부터 수신되는 복수의 스트림들 중 저화질의 스트림으로 전환시키거나, 상기 GOP 내에 포함된 복수의 프레임들 중 일부를 제거하여 압축 데이터량을 감소시키는 단계; 및
    상기 압축 데이터량이 감소된 이벤트-아웃 구간의 비트스트림을 저장하는 단계;를 포함하는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수신되는 영상의 인터 픽처(inter picture) 또는 인트라 픽처(intra picture)의 데이터량에 기초하여 상기 이벤트가 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이벤트는
    상기 인터 픽처와 상기 인트라 픽처 사이의 데이터량 차이 또는 비율을 이용하여 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수신되는 영상이 VBR(Variable Bit-Rates) 방식으로 압축된 영상인 경우, 데이터량의 변화에 기초하여 상기 이벤트가 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이벤트는
    상기 데이터량의 평균 또는 분산 값을 이용하여 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신되는 영상의 압축 데이터에 포함된 신택스(syntax) 정보에 기초하여 상기 이벤트가 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이벤트는
    시간적으로 서로 인접한 2 이상의 픽처들 사이의 움직임 벡터(motion vector) 정보 또는 블록 모드(block mode) 정보를 이용하여 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신되는 영상 내의 명도 변화에 기초하여 상기 이벤트가 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이벤트는
    시간적으로 서로 인접거나 또는 일정 거리 이격된 두개의 픽처들 사이의 명도 변화를 이용하여 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수신되는 영상의 압축 데이터를 복원한 후, 상기 복원된 영상에 대해 딥러닝(deep learning) 추론 과정을 거쳐 상기 이벤트가 검출되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 서버로부터 수신되는 영상이 저장용 스트림과 재생용 스트림을 포함하는 경우,
    상기 이벤트-인 구간에 대해서는 상기 영상의 저장용 스트림을 저장하며, 상기 이벤트-아웃 구간에 대해서는 상기 영상의 재생용 스트림을 저장하도록 전환되는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 영상의 저장용 스트림과 재생용 스트림 사이 전환은 GOP 단위로 수행되며,
    상기 저장용 스트림의 GOP와 상기 재생용 스트림의 GOP가 서로 동기화되어 있지 않은 경우, GOP 동기화 요청 메시지를 상기 서버로 전송하는 단계;를 더 포함하는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 이벤트-아웃 구간의 영상에 대해, 하나의 GOP 내에 포함된 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 위치하는 하나 이상의 P 프레임 또는 B 프레임을 제거하여 화질을 감소시키는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 P 프레임들만이 위치한 경우, 상기 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 위치한 모든 P 프레임들을 제거하는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 P 프레임과 B 프레임이 위치한 경우, 상기 서로 인접한 두개의 I 프레임들 사이에 위치한 모든 B 프레임들만을 제거하는 이벤트 검출 기반 영상 저장 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제1항, 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하는 영상 저장 장치.
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