KR20000000823A - 사용자의 조력 및 물체추적에 의한 영상 객체 분할방법 - Google Patents

사용자의 조력 및 물체추적에 의한 영상 객체 분할방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 영상 객체 분할 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 영상시스템 등에서 영상내의 객체를 추출하기 위하여 영상 시퀀스(Image Sequence)상에 처음 나타나는 영상 객체를 사용자의 도움으로 수동 또는 반수동으로 분할하고, 이후의 영상 프레임부터는 분할된 영상 객체의 움직임에 의한 물체추적 등에 의해 자동 분할하여 정확하게 영상 객체를 분할하기 위한 영상 객체 분할 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 영상시스템 등에 적용되는 영상 객체 분할 방법에 있어서, 영상 시퀀스상의 프레임에 존재하는 영상내의 객체를 수동 또는 반수동으로 일차 분할하는 제 1 단계; 및 상기 일차 분할된 영상내의 객체를 자동으로 분할하는 제 2 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 영상시스템 등에서 영상 객체 분할에 이용됨.

Description

사용자의 조력 및 물체추적에 의한 영상 객체 분할 방법
본 발명은 영상 편집, 저작 및 합성기, 객체기반 영상 부호화기 등에서 비디오 객체 단위의 조작(Manipulation), 편집(Editing), 대화형 기능(Object-based User Interaction), 및 객체기반 영상 부호화(Object-based Image Coding) 등을 할 때 사용자의 조력과, 물체추적(Object Tracking) 등에 의해 영상을 비디오 객체로 정확하게 분할하기 위한 영상 객체 분할 방법에 관한 것이다.
종래의 영상 객체 분할 방식은 연속된 영상에서의 밝기값 변화 유무를 판정하여 영상내의 객체를 자동적으로 분할하거나, 사용자가 영상 편집도구(Editing Tool)를 이용하여 매 영상 프레임을 한 장씩 직접 손으로 분할하였다.
따라서, 이러한 종래의 영상 객체 분할 방식은 자동 분할의 경우에 연속된 영상의 밝기값 변화량을 검출하는 문턱값에 따라 분할 성능이 크게 달라졌으며, 수동 분할의 경우에 매 프레임을 손으로 직접 분할하였기 때문에 시간이 많이 걸렸고, 사용자에게 경제적인 부담을 주는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 영상시스템 등에서 영상내의 객체를 추출하기 위하여 영상 시퀀스(Image Sequence)상에 처음 나타나는 영상 객체를 사용자의 도움으로 수동 또는 반수동으로 분할하고, 이후의 영상 프레임부터는 분할된 영상 객체의 움직임에 의한 물체추적 등에 의해 자동 분할하여 정확하게 영상 객체를 분할하기 위한 영상 객체 분할 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 및 1b 는 본 발명이 적용되는 영상시스템의 일예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 영상 객체 분할 방법에 대한 일실시예 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 비디오 객체 분할부 102 : 비디오 객체 부호화부
103 : 다중화부 104 : 역다중화부
105 : 비디오 객체 복호화부 106 : 장면합성부
107 : 화면 출력부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영상시스템 등에 적용되는 영상 객체 분할 방법에 있어서, 영상 시퀀스상의 프레임에 존재하는 영상내의 객체를 수동 또는 반수동으로 일차 분할하는 제 1 단계; 및 상기 일차 분할된 영상내의 객체를 자동으로 분할하는 제 2 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1a 및 1b 는 본 발명이 적용되는 영상시스템의 일예시도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명이 적용되는 영상 부호화 시스템은 외부로부터 입력된 영상 프레임을 비디오 객체 단위로 분할하기 위한 비디오 객체(VO : Vedio Object) 분할부(101)와, 비디오 객체 분할부(101)로부터 분할된 비디오 객체를 입력받아 비디오 객체별로 엠펙-4(MPEG-4 : Moving Picture Expert Group-4) 비디오 부호화기를 적용하여 부호화하므로써 비디오 객체 데이터를 감축하기 위한 다수의 비디오 객체 부호화부(102)와, 다수의 비디오 객체 부호화부(102)로부터 감축된 비디오 객체 데이터를 입력받아 MPEG-4 다중화 규격에 따라 다중화한 후에 비트스트림을 전송하거나 저장하기 위한 다중화부(103)를 구비한다.
도 1b를 참조하면, 본 발명이 적용되는 영상 복호화 시스템은 전송 또는 저장된 비트스트림 데이터를 비디오 객체별로 역다중화하기 위한 역다중화부(104)와, 역다중화부(104)로부터 역다중화된 비디오 객체를 입력받아 복호화하기 위한 다수의 비디오 객체 복호화부(105)와, 다수의 비디오 객체 복호화부(105)로부터 복호화된 비디오 객체들을 입력받아 장면을 구성하기 위한 장면합성부(106)와, 장면합성부(106)에서 합성시킨 장면을 화면에 출력하기 위한 화면 출력부(107)를 포함한다.
도 2 는 본 발명에 따른 영상 객체 분할 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 분할하고자 하는 영상이 입력되면, 영상 시퀀스(Image Sequence)상의 첫 번째 프레임에 존재하는 비디오 객체 또는 이후의 연속된 프레임에서 새로이 나타나는 비디오 객체 또는 장면이 변하는 프레임에 나타나는 비디오 객체를 사용자가 수동으로 분할하거나, 사용자의 도움 및 공간정보(즉, 밝기 및 컬러 등)를 이용하여 반수동으로 분할한다(201).
예를들면, 영상 시퀀스상의 비디오 객체는 이를 기술할 수 있는 수학적 모델링 또는 이를 분할할 수 있는 척도(Measure)를 정의하기가 불가능하므로 사용자가 마우스 등의 간편한 사용자 인터페이스 도구를 이용하여 첫 번째 프레임상의 비디오 객체 또는 이후의 연속된 프레임상에 처음 나타나는 비디오 객체를 수동으로 분할하거나, 보다 간단한 사용자의 도움과 공간정보에 의하여 반수동으로 비디오 객체를 정확하게 분할한다.
따라서, 영상 시퀀스상의 첫 번째 프레임, 장면전환에 의하여 새로운 영상 내용이 나타난 화면 프레임, 및 연속된 프레임상에서 장면전환이 일어난 경우가 아니라 장면은 유지되면서 특정한 비디오 객체가 새로이 나타나는 프레임에 대해 사용자의 도움에 의해 비디오 객체를 정의 및 분할한다.
이후, 이전 프레임에서 정의 및 분할된 비디오 객체를 움직임에 의하여 물체추적(Object Tracking)하므로써 비디오 객체를 자동으로 분할한다(202).
예를들면, 이전 프레임에서 분할된 비디오 객체가 현재 프레임의 어디로 움직이는지를 추정하여 그 움직임만큼 과거 분할 마스크상의 비디오 객체를 현재 프레임의 분할 마스크로 투사(Projection)하며, 투사하므로써 발생된 분할 마스크상의 오류 및 잡음을 처리 및 정정한 후에 분할 마스크에 대해 투사로 인해 분할 라벨링이 불확실한 화소를 불확실한 영역으로 할당하고 불확실한 영역에 대해서는 현재 프레임에 대한 밝기 및 컬러 정보와 같은 공간정보를 이용하여 불확실한 영역의 화소를 주위의 가장 가까운 비디오 객체로 활당한다. 여기서, 최종 분할된 분할 마스크에 대하여 메디안 필터를 사용한다. 이는 비디오 객체의 윤곽선을 매끄럽게 하여 시각적으로 좋은 결과를 주기 위함이다.
다음으로, 다음 프레임에 대하여 장면전환 또는 새로이 나타난 비디오 객체가 있는지를 분석한다(203). 즉, 비디오 객체를 분할하기 전에 연속 프레임간 장면전환을 검출하거나 물체추적에 의하여 분할된 비디오 객체이외에 새로이 나타난 비디오 객체가 있는지를 검출한다.
분석결과, 장면전환이 있거나 자동 분할된 영상내 객체이외의 새로운 객체가 있으면 이러한 영상 객체를 사용자의 도움으로 수동 또는 반수동으로 분할한다(201).
분석결과, 장면전환이 없고 자동 분할된 영상내 객체이외의 새로운 객체가 없으면 이전 프레임에 대한 물체추적에 의한 자동 객체 분할 결과가 만족스러운지를 검사한다(204). 이는 물체 추적에 의한 분할이 이전 프레임에서 분할된 비디오 객체를 이용하여 분할하기 때문에 이전 결과가 잘못 분할되는 경우에 그 이후의 물체추적에 의한 분할 결과가 계속 부정확한 결과로 누적될 수 있기 때문이다. 여기서, 물체 추적에 의한 분할 결과에 대한 만족도 검사는 사용자의 판단에 의한 수동 또는 자동으로 할 수 있다.
검사결과, 물체추적에 의한 분할 결과가 만족스럽지 못하면 사용자의 조력에 의한 분할 과정을 수행하고(201), 분할 결과가 만족스러우면 다음 프레임에 대하여 물체추적에 의한 분할 과정을 수행한다(202).
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 객체 분할 방법은 사용자의 조력, 공간정보, 및 물체추적에 의한 시간정보 등 다양한 정보를 이용하여 영상 프레임으로부터 비디오 객체를 분할하므로써, 수동 분할에 따른 분할 소요시간 및 사용자의 노력을 감소시키고, 자동 분할에 따른 비디오 객체 분할의 부정확도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 사용자의 조력, 공간정보, 및 물체추적의 시간정보 등을 이용하여 영상에서 원하는 객체를 효과적으로 분할할 수 있고, 정의 또는 분할하기 어려운 비디오 객체를 사용자의 조력에 의해 수동 또는 반수동으로 분할하며, 일단 분할된 비디오 객체를 물체추적에 의해 자동으로 분할하여 수동 및 자동 분할법을 효과적으로 결합하므로써 정확한 비디오 객체 분할이 가능하고 사용자의 시간 및 노력을 줄일 수 있어 영상 편집, 저작 및 합성기, 객체기반 영상 부호화기 등에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 영상시스템 등에 적용되는 영상 객체 분할 방법에 있어서,
    영상 시퀀스상의 프레임에 존재하는 영상내의 객체를 수동 또는 반수동으로 일차 분할하는 제 1 단계; 및
    상기 일차 분할된 영상내의 객체를 자동으로 분할하는 제 2 단계
    를 포함하여 이루어진 영상 객체 분할 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계를 연속된 프레임에 대하여 반복 수행하는 경우에, 연속 프레임내에 장면전환이 있거나 상기 자동 분할된 영상내 객체이외의 새로운 객체가 존재하는지를 분석하여 연속 프레임간에 장면전환이 있거나 상기 자동 분할된 영상내 객체이외의 새로운 객체가 있으면 해당 객체에 대해 상기 제 1 단계를 수행하는 제 3 단계
    를 더 포함하여 이루어진 영상 객체 분할 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    프레임간 장면전환이 없고 상기 자동 분할된 영상내 객체이외의 새로운 객체가 없으면 객체 분할된 품질의 결과를 검사하여 객체 분할 결과가 만족스러우면 상기 제 2 단계를 수행하고, 만족스럽지 않으면 상기 제 1 단계를 수행하는 제 4 단계
    를 더 포함하여 이루어진 영상 객체 분할 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 일차 분할은,
    사용자가 마우스 또는 다른 사용자 인터페이스 도구를 이용하여 완전 수동으로 영상내의 객체를 분할하거나, 사용자가 상기 사용자 인터페이스 도구를 이용하여 간단히 영상내 객체의 경계선 등을 지정하면 지장된 정보 및 영상분할정보를 이용하여 프로그램이 영상내의 객체를 분할하는 반수동 분할인 것을 특징으로 하는 영상 객체 분할 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 자동 분할 과정은,
    이전 프레임에서 상기 일차 분할된 영상객체가 현재 프레임의 어디로 움직이는지를 추적하여 연속된 프레임에서 영상내의 객체를 분할하는 것을 특징으로 하는 영상 객체 분할 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 영상분할정보는,
    밝기 및 컬러 정보 등을 포함하는 공간정보인 것을 특징으로 하는 영상 객체 분할 방법.
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