KR20000026757A

KR20000026757A - 동작 검출 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20000026757A
Application number: KR1019980044419A
Authority: KR
Inventors: 주호걸; 김태식; 정성일; 이철
Original assignee: 국필종; 디지털월드 주식회사
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2000-05-15
Also published as: JP2000172853A

Abstract

개시되는 본 발명의 동작 검출 방법은 영상의 전 영역에서 사용자가 선택한 동작 검출 영역(선분에 의해 설정되는)의 영상 변화를 판단하여 동작을 검출한다. 동작 검출 영역을 제외한 다른 부분의 영상의 변화에는 반응하지 않음으로, 동작 검출 영역에 외에 다른 부분의 영역에 대한 영상의 변화에는 반응하지 않는다. 그러므로 영상의 모든 영역에 대해 동작 검출을 수행하는 경우보다 효율적으로 사용될 수 있으며, 또한 사용자는 동작 검출 영역을 하나 이상 임의대로 설정할 수 있다.

Description

동작 검출 시스템 및 방법(MOTION DETECTION SYSTEM AND METHOD)

본 발명은 동작 검출(motion detection)에 관한 것으로, 구체적으로는 영상 정보를 이용하여 움직임을 검출하는 동작 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.

영상 정보를 이용하여 움직임을 검출하는 동작 검출 방법은 산업 전반에 다양한 응용을 보이고 있다. 최근 들어 영상 처리 장치의 대중화에 힘입어 점차 그 응용이 확산되어 가고 있다. 예를 들어, 감시 시스템에 있어서 침입자가 있음을 자동 경보해 주거나 기록을 위해 영상을 저장해 두는 경우 움직임을 검출해야 할 필요성이 점차 증가하고 있다. 최근의 기술 수요 동향으로 미루어 볼 때 움직임을 검출하는 효율적이고도 실용적인 동작 검출 방법이 요구되고 있다. 특히, 현재의 동작 검출 방법은 영상의 모든 영역의 변화에 대하여 동작 검출을 수행하고 있다.

그러나 이러한 종래의 동작 검출 방법은 효율적이지 못한 경우가 있다. 예를 들어, 어느 가정집의 담을 향해 카메라를 설치하고 담으로 넘어오는 침입자를 검출하려고 하는 경우 담 밑으로 지나가는 사람이나 집안에서의 움직이는 사람의 변화에도 동작 검출을 하게 됨으로 효율적이지 못하다. 이런 경우, 담을 넘게되는 물체가 있을 경우에만 동작을 검출한다면 보다 바람직 할 것이다.

이와 같이, 영상의 특정 부분에 대해서만 동작 검출을 할 수 있는 방법이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 영상의 특정 영역에 대하여 동작을 검출 할 수 있는 동작 검출 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작 검출 시스템의 일 예를 보여주는 도면;

도 2는 도 1에 도시된 동작 검출 시스템의 구성을 보여주는 블록도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작 검출 프로그램의 매인 윈도우를 보여주는 도면;

도 4는 도 3에 도시된 매인 윈도우의 영상 표시 영역에 비디오 카메라에 의해 촬영된 영상이 표시되는 것을 보여주는 도면;

도 5는 도 4에 도시된 영상 표시 영역에 마우스를 이용하여 동작 검출 영역을 설정한 예를 보여주는 도면;

도 6은 도 5에 도시된 동작 검출 영역 이외의 다른 부분에서 움직임이 있는 경우의 예를 보여주는 도면;

도 7은 도 5에 도시된 동작 검출 영역에 움직임이 있는 경우의 예를 보여주는 도면;

도 8은 이미지 파일로 저장된 움직임이 있는 영상을 보여주는 서브 윈도우의 일 예를 보여주는 도면;

도 9는 도 2에 도시된 동작 검출 프로그램의 매인 플로우챠트;

도 10은 직선 보간 방법의 일 예를 보여주는 도면;

도 11 및 도 12는 직선 그리기 방법의 일 예를 보여주는 도면;

도 13은 도 9에 도시된 동작 검출 영역의 검색 단계를 상세히 보여주는 플로우챠트;

도 14는 전/후 영상의 분산 값에 의해 움직임을 판단하는 과정을 보여주는 플로우챠트이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 비디오 카메라 20: 디스플레이 모니터

30: 시스템 본체 40: 키보드

50: 마우스

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 영상의 변화에 의해 전/후 영상 데이터가 변화되는 것을 이용하여 촬영되는 영상의 영역에서의 움직임을 검출하는 동작 검출 방법은: 영상 표시 영역에서 하나 이상의 동작 검출 영역을 설정하는 단계와; 상기 설정된 동작 검출 영역들에 대하여 전/후 영상 데이터를 비교하는 단계와; 상기 비교된 결과에 기초하여 움직임을 판단하는 단계를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 동작 검출 영역의 설정은 선분에 의해 설정된다.

이 실시예에 있어서, 상기 영상 데이터의 비교는: 전/후 영상의 분산을 계산하는 단계와; 계산된 분산 값이 움직임을 판단하기에 적당한가를 판단하는 단계와; 계산된 분산 값이 움직임을 판단하기에 적당하지 않은 경우 판단을 유보하는 단계와; 계산된 분산 값이 움직임을 판단하기에 적당한 경우, 전/후 영상의 상관계수에 의해 움직임을 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 영상의 변화에 의해 전/후 영상 데이터가 변화되는 것을 이용하여 촬영되는 영상의 영역에서의 움직임을 검출하는 동작 검출 시스템은: 영상을 취득하기 위한 수단과; 취득된 영상의 데이터를 저장하기 위한 수단과; 영상을 표시하는 디스플레이 수단과; 영상이 표시되는 영역에서 하나 이상의 동작 검출 영역을 설정하기 위한 설정 수단과; 상기 동작 검출 영역들에 해당하는 전/후 영상의 데이터들을 비교하여 동작 검출 영역에서의 움직임을 검출하는 수단을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 설정 수단은 영상 표시 영역을 선분으로서 영상 표시 영역에 표시한다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 신규한 동작 검출 방법은 사용자가 원하는 특정 영역에서의 움직임 여부를 판별하고, 그 외의 영역에서는 움직임이 있어도 움직임으로 판단하지 않는다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작 검출 시스템의 일 예를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 동작 검출 시스템(motion detection system)은 크게 비디오 카메라(video camera)(10), 디스플레이 모니터(display monitor)(20), 시스템 본체(system main body)(30), 키보드(keyboard)(40), 마우스(mouse)(50)로 구성된다. 상기 시스템 본체(30)는 컴퓨터 기능 회로(computer functional circuit)가 포함된다. 이 컴퓨터 기능 회로에는 잘 알려진 바와 같은 개인용 컴퓨터의 일반적인 구성을 포함한다.

도 2에는 도 1에 도시된 동작 검출 시스템의 회로 구성을 보여주는 블록도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동작 검출 시스템은 비디오 카메라(10), 비디오 카메라(10)로부터 입력되는 영상 정보를 시스템으로 입력하기 위한 인터페이스(interface)(15), CPU(Central Processing Unit)(60), 디스플레이 모니터(20), 비디오 어댑터(video adapter)(25), 키보드 컨트롤러(keyboard controller)(45), 키보드(40), I/O 컨트롤러(Input/Output controller)(55), 마우스(50), 메모리 장치(memory device)(80), 하드디스크 드라이브(hard disk drive)(90), 하드디스크 컨트롤러(hard disk controller)(95)를 포함하여 구성된다.

이상과 같이 구성된 동작 검출 시스템의 동작은 다음과 같다. 먼저 시스템에 전원이 인가되면, 시스템 초기화 과정이 진행된다. 즉, 시스템은 개인용 컴퓨터에서와 같이 부팅(booting) 과정이 진행된다. 부팅이 완료되면, 도 2에 도시된바와 같이, 메모리 장치(80)에는 운영 시스템(operating system: OS)(82)이 로드(load) 된다. 이 실시예에서 상기 운영 시스템은 마이크로소프트사(Microsoft Co)의 "WINDOWS 운영 시스템(WINDOWS operating system)"이 탑재된다. 이어 사용자가 동작 검출 프로그램을 구동시키면 메모리 장치(80)에는 동작 검출 프로그램(82)이 로드 된다. 동작 검출 프로그램(82)은 본 발명의 동작 검출 방법을 수행하며, CPU(60)에 의해 동작 검출 프로그램이 실행된다. 동작 검출 프로그램(86)이 실행되면, 메모리 장치(80)에 영상 데이터를 저장하기 위한 제1 메모리 영역(88)과 동작 검출 영역 정보가 저장될 제2 메모리 영역(86)이 설정된다. 첨부 도면 도 3 내지 도 7에는 동작 검출 프로그램의 매인 윈도우를 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작 검출 프로그램의 매인 윈도우를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 동작 검출 프로그램의 매인 윈도우(100)는 다수개의 메뉴들(menus)(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)을 갖는 메뉴 바(menu bar)(110), 영상 표시 영역(image display area)(120), 다수개의 상태 표시 영역들(status display area)(131, 132, 133)을 갖는 상태 표시 바(status display bar)(130), 영상 조정 바(image control bar)(140)를 포함한다.

메뉴(111) "화면 ON"을 선택하면 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 비디오 카메라(10)에 의해 촬영되는 영상이 영상 표시 영역(120)에 표시된다. 도 4에는 도 3에 도시된 매인 윈도우(100)의 영상 표시 영역(120)에 비디오 카메라에 의해 촬영된 영상이 표시되는 것을 보여주는 도면이다. 영상 표시 영역(120)에 영상이 표시되면 사용자는 동작 검출 영역을 설정한다. 이와 같은 동작 검출 영역의 설정은 사용자가 마우스를 이용하여 영상 표시 영역(120)의 특정 부분에 대하여 선(line)을 그림으로서 이루어진다.

도 5에 도 4에 도시된 영상 표시 영역(120)에 마우스를 이용하여 동작 검출 영역을 설정한 예를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 두 개의 동작 검출 영역(205, 215)을 설정하고, 그 영역 내에는 두 개의 물건(200, 210)이 위치하고 있다. 이어 메뉴(114) "검색 시작"을 선택하면 두 개의 동작 검출 영역(205, 215)에 대하여 동작 검출 동작이 진행된다.

도 6에는 도 5에 도시된 동작 검출 영역 이외의 다른 부분에서 움직임이 있는 경우의 예를 보여주는 도면이, 도 7에는 도 5에 도시된 동작 검출 영역에 움직임이 있는 경우의 예를 보여주는 도면이 각각 도시되어 있다. 도 6에 도시된 경우와 같이, 두 개의 동작 검출 영역(205, 215) 이외에서 사람(220)의 움직임이 있었으나, 이 경우에는 동작 검출이 되지 않는다. 그러나 도 7에 도시된 경우와 같이 사람(220)이 동작 검출 영역(205)에 닫게되면 동작 검출이 이루어진다. 동작 검출이 이루어지면 그때의 영상은 이미지 파일로 저장된다.

도 8에는 이미지 파일로 저장된 움직임이 있는 영상을 보여주는 서브 윈도우의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 서브 윈도우(300)는 메인 윈도우(100)의 메뉴(115) "저장 영상 보기"를 선택하면 열린다. 서브 윈도우(300)에는 이미지 표시 영역(320)과 메뉴 영역(330) 파일 표시 영역을 갖는다. 이미지 파일(310)을 선택하면 그 이미지 파일(310)의 이미지가 이미지 표시 영역(320)에 표시된다.

이상과 같이, 사용자는 비디오 카메라에 의해 촬영된 영상의 영역 중에서 특정 부분을 동작 검출 영역으로 설정할 수 있고, 이는 마우스를 이용하여 선을 그리는 것으로 설정할 수 있다. 그려진 선 위에 어떠한 움직임이 검출되면 동작 검출이 이루어진다. 다수개의 선을 그리는 것 또한 가능하여 사용자가 원하는 여러 영역에 대하여 설정이 가능하다.

좀더 구체적으로, 동작 검출 프로그램의 동작에 대하여 첨부 도면 도 9 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 도 9에는 도 2에 도시된 동작 검출 프로그램의 매인 플로우챠트가 도시되어 있다. 도 9를 참조하여, 단계 S10에서 동작 검출 프로그램의 동작이 시작된다. 동작이 시작되면, 도 3에 도시된바와 같이 메인 윈도우(100)가 디스플레이 모니터(20)의 화면에 표시된다. 메뉴(111) 화면 ON이 선택되면 단계 S15에서 영상을 취득한다. 취득된 영상은 메인 윈도우(100)의 화면 표시 영역(120)에 표시된다.

단계 S12에서 사용자는 마우스를 이용하여 영상 표시 영역(120) 내의 특정 부분에 대하여 선을 그림으로서 동작 검출 영역을 설정한다. 이어 메뉴(114) 검색 시작을 선택하면 단계 S13에서 설정된 동작 검출 영역에 대하여 검색이 진행된다. 단계 S14에서는 동작 검출 영역에 대하여 움직임이 있는가를 판단한다. 움직임이 있는 경우에는 단계 S15로 진행하여 해당되는 영상 정보를 저장한다. 즉, 해당되는 영상을 이미지 파일로 저장한다. 움직임이 검출되지 않는 경우에는 단계 S13으로 진행하여 동작 검출 영역의 검색을 반복 진행한다.

상기 단계 S12에서 마우스를 이용한 선 그리기 방법에 대하여 도 10 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 10에는 직선 보간 방법의 일 예를 보여주는 도면이 되어 있다. 특정 영역의 설정은 마우스를 이용하여 선을 그리는 것으로 이루어진다. 마우스를 이용하여 선을 그리는 방법으로는 시작점과 종료점에 대한 데이터를 이용하여 두 점간의 사이점의 위치 정보를 DDA(Digital Differential Analyser:디지털 미분 해석)에 의한 직선 보간(interpolation)법에 의해 구한다.

도 10을 참조하여, 예를 들어 Bresenham 기법으로, 0 < Δy < Δx일 경우에는 x좌표 값을 1 씩 증가한다. 이고, y는 정수이므로 정수부를 y_n실수부를 e_n이라 하면, y = y_{n +}e_n이 된다. 여기서 e₁= 0, e_n= e_n-1+ 로 하면, 하기 수학식 1과 같은 결과를 얻을 수 있다.

[수학식 1]

e_n- 0.5 ≥0 일 때, y_n= y_n-1+ 1, e_{n ←}e_n- 1

e_n- 0.5 < 0 일 때, y_n= y_n-1

수학식 1의 나눗셈을 없앤다. 양변에 2Δ_Ｘ를 곱하면, E = 2Δ_Ｘ× (e_{n -}0.5)를 얻는다. 즉, E₁= -Δx, E_n= E_n-1+ 2Δy가 되어 하기 수학식 2의 결과를 얻는다.

[수학식 2]

E_n≥0 일 때, y_n= y_n-1+ 1, E_{n ←}E_n2Δ_Ｘ

E_n〈 0 일 때, y_n= y_n-1

그리고 0 〈 Δ_Ｘ〈 Δy일 경우에는 y좌표 값을 1 씩 증가하며_Ｘ값을 구한다.

도 11 및 도 12는 직선 그리기 방법의 일 예를 보여주는 도면으로, 도 11은 수학식 1을, 도 12는 수학식 2에 의한 직선을 그리는 플로우챠트이다.

도 13에는 도 9에 도시된 단계 S13의 동작 검출 영역의 검색 단계를 상세히 보여주는 플로우챠트이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 단계 S40에서는 동작 검출 영역의 검색을 시작한다. 단계 S41에서는 전/후 영상의 분산(S1, S2)을 각각 계산한다. 그리고 단계 S42에서는 계산된 전/후 영상의 분산(S1, S2)이 움직임을 판단하기에 적당한 값인가를 판단한다. 적당하지 않은 경우에는 단계 S43으로 진행하여 움직임 판단을 유보한다. 적당한 값인 경우에는 단계 S44로 진행하여 전/후 영상에 대한 상관계수에 의해 판정을 하고 단계 S45로 검색을 완료한다.

도 14에는 전/후 영상의 분산 값에 의해 움직임을 판단하는 과정을 보여주는 플로우챠트이다. 도 14를 참조하면, 단계 S50에서 전 영상(IMG1)에 대한 분산(S1)을 구하고, 구해진 분산값 S1이 제1 문턱치보다 작은가를 판단하다. 작은 경우에는 단계 S54로 진행하여 움직임의 판단을 유보한다. 또한 단계 S51에서는 후 영상(IMG2)에 대한 분산(S2)을 구하고, 구해진 분산값 S2가 제1 문턱치보다 작은가를 판단한다. 작은 경우에는 단계 S55로 진행하여 움직임의 판단을 유보한다. 단계 S52와 단계 S53에서 각각의 분산 S1, S2가 제1 문턱치보다 큰 경우에는 단계 S56으로 진행하여 각각의 분산 S1, S2가 제2 문턱치보다 작은가를 판단한다. 각각의 분산 S1, S2가 제2 문턱치보다 작은 경우에는 단계 S57로 진행하여 움직임의 판단을 유보하고, 큰 경우에는 단계 S58로 진행하여 전/후 영상에 대한 상관계수에 의한 움직임의 판정을 한다.

이상과 같은 본 발명의 실시예서는 촬영된 영상의 일부 즉, 선택된 영역에 대하여 움직임을 검출하고 있다. 이러한 동작 검출 방법은 종래에 영상의 전 영역에 대한 검출과 병행하여 선택적으로 사용할 수 있음은 이 분야의 통상의 기술자에게는 자명하다. 이상과 같은 본 발명의 동작 검출 방법은 침입자의 감시를 원하는 산업, 가정, 은행 등의 금융기관 등에 널리 활용할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 사용자가 원하는 특정 부분에 대하여 움직임을 검출할 수 있음으로 보다 효율적으로 동작 검출을 할 수 있다.

Claims

영상의 변화에 의해 전/후 영상 데이터가 변화되는 것을 이용하여 촬영되는 영상의 영역에서의 움직임을 검출하는 동작 검출 방법에 있어서:

영상 표시 영역에서 하나 이상의 동작 검출 영역을 설정하는 단계와;

상기 설정된 동작 검출 영역들에 대하여 전/후 영상 데이터를 비교하는 단계와;

상기 비교된 결과에 기초하여 움직임을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 검출 방법.
제1 항에 있어서,

상기 동작 검출 영역의 설정은 선분에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 동작 검출 방법.
제1 항에 있어서,

상기 영상 데이터의 비교는:

전/후 영상의 분산을 계산하는 단계와;

계산된 분산값이 움직임을 판단하기에 적당한가를 판단하는 단계와;

계산된 분산값이 움직임을 판단하기에 적당하지 않은 경우 판단을 유보하는 단계와;

계산된 분산값이 움직임을 판단하기에 적당한 경우, 전/후 영상의 상관계수에 의해 움직임을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 검출 방법.
영상의 변화에 의해 전/후 영상 데이터가 변화되는 것을 이용하여 촬영되는 영상의 영역에서의 움직임을 검출하는 동작 검출 시스템에 있어서:

영상을 취득하기 위한 수단과;

취득된 영상의 데이터를 저장하기 위한 수단과;

영상을 표시하는 디스플레이 수단과;

영상이 표시되는 영역에서 하나 이상의 동작 검출 영역을 설정하기 위한 설정 수단과;

상기 동작 검출 영역들에 해당하는 전/후 영상의 데이터들을 비교하여 동작 검출 영역에서의 움직임을 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 검출 시스템.
제4 항에 있어서,

상기 설정 수단은 영상 표시 영역을 선분으로서 영상 표시 영역에 표시하는 것을 특징으로 하는 동작 검출 시스템.