KR20000032286A - Detection method of moving picture scene shift - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동영상에서 데이터베이스를 구축하기 위한 장면 변환 검출 방법에 관한 것이며, 특히, 입력되는 동영상의 각 프레임을 영상 파일 형식으로 저장한 후, 각 영상의 RGB(Red, Green, Blue) 히스토그램을 구하여 히스토그램 비교법을 이용하여 장면 변환을 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scene transformation detection method for constructing a database from a moving image. In particular, after storing each frame of an input moving image in an image file format, an RGB histogram of each image is obtained to obtain a histogram. A method for detecting a scene transformation using a comparison method.
최근 멀티미디어 자료의 활용이 적극적으로 요구되면서 다양한 자료를 저장, 관리 및 검색하는 데이터베이스 기술이 요구되고 있다. 특히 동영상 자료인 비디오는 인간에게 많은 정보를 매우 자연스럽게 제공하여 줌으로써 많은 관심의 대상이 되고 있으며, 특정한 문제 영역에 맞도록 데이터 베이스를 저장하고 이용하는 내용 기반 멀티미디어 데이터베이스의 구축에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.Recently, as the utilization of multimedia data is actively demanded, a database technology for storing, managing and retrieving various data is required. In particular, video, which is a video material, has been attracting much attention by providing a lot of information to human beings very naturally, and researches on constructing a content-based multimedia database for storing and using a database for a specific problem area are actively conducted.
한편 멀티미디어 데이터베이스를 효율적으로 이용하기 위하여 동영상의 장면 분할 방법이 요구되는데, 종래의 기술로는 프레임간의 차이를 이용하는 방법, 에지(Edge)를 추출하여 이용하는 방법 및 전체적인 웨이블릿(Wavelet)을 측정하여 이용하는 방법 등 많은 방법이 있다. 그 중에서도 특히 히스토그램 차이를 계산하여 사용하는 방법이 보편화되어 있다.Meanwhile, in order to efficiently use a multimedia database, a scene segmentation method of a video is required. In the conventional technology, a method of using a difference between frames, a method of extracting and using an edge, and a method of measuring and using an overall wavelet There are many ways. Especially, the method of calculating and using a histogram difference is common.
그러나, 히스토그램 차이를 계산하여 장면을 분할하는 기존의 장면 분할 방법은 객체의 이동이나 잡음에 매우 민감하게 반응하여 불만족스러운 결과를 산출하기도 하고, 복잡한 히스토그램 차이값을 이용하여 계산하므로, 시간이 오래 걸리는 단점이 있으며, 소정값을 적용할 때에도 까다롭다는 문제점이 있었다.However, the conventional scene segmentation method that calculates the histogram difference and divides the scene is very sensitive to the movement or noise of the object to produce an unsatisfactory result. There is a disadvantage, and there is a problem that is difficult even when applying a predetermined value.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 히스토그램(Histogram) 차이값을 계산하는 알고리즘 중에서 컬러 히스토그램과 X2장면 변환 검출 방법의 장점을 복합하여 보다 간단한 계산을 수행하면서도, 정밀하고 신뢰성이 있는 동영상의 장면 변환 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above. Among the algorithms for calculating the difference in the histogram, the present invention combines the advantages of the color histogram and the X 2 scene transformation detection method to perform a simpler calculation. While doing so, it is an object of the present invention to provide a method for detecting scene transformation of a video with precision and reliability.
도 1은 일반적인 동영상 장면 변환 검출 방법의 블록도이고,1 is a block diagram of a general video scene transformation detection method,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동영상의 장면 변환 검출 방법에 대한 흐름도이고,2 is a flowchart illustrating a scene change detection method of a video according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 차이값 계산에 대한 흐름도이고,3 is a flowchart for calculating a histogram difference value according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 차이값과 종래의 다른 방법에 따른 결과를 비교한 그래프이고,4 is a graph comparing a histogram difference value according to an embodiment of the present invention with results according to another conventional method;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 여러 자료에 대한 결과를 나타낸 그래프이고,5 is a graph showing the results of various data according to an embodiment of the present invention,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 차이값에 소정값을 적용한 그래프이고,6 is a graph in which a predetermined value is applied to a histogram difference value according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결과와 종래의 다른 방법에 따른 결과를 비교한 그래프이다.7 is a graph comparing results according to an embodiment of the present invention with results according to another conventional method.
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 히스토그램(X2)을 이용한 동영상의 장면 변환 검출 방법에 있어서, 서로 연속되는 프레임의 RGB(Red, Green, Blue) 히스토그램을 각각 구한 후, 상기 연속적인 프레임의 RGB 히스토그램의 차이값을 구하여 제곱하고, 상기 제곱한 값에 RGB 각각에 대한 가중치를 적용한 값을 이용하여 장면 변환 검출을 하는 것을 특징으로 하는 동영상의 장면 변환 검출 방법이 제공된다.According to the present invention for achieving the object as described above, in the method of detecting the scene transformation of the video using the histogram (X 2 ), after obtaining the RGB (Red, Green, Blue) histogram of the frames consecutive to each other, There is provided a scene transformation detection method of a moving image, wherein a scene transformation detection is performed by obtaining and squaring a difference value between RGB histograms of successive frames, and applying a weighted value to each of the RGB values.
또한, 히스토그램(X2)을 이용하여 동영상의 장면 변환 검출 방법을 실행시킬 수 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서, 서로 연속되는 프레임의 RGB(Red, Green, Blue) 히스토그램을 아래의 수학식에 적용한 결과를 이용하여
이 때,
아래에서, 본 발명에 따른 양호한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail.
도 1은 일반적인 동영상 장면 변환 검출 방법의 설명도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.1 is an explanatory diagram of a general video scene transformation detection method, which will be described in detail as follows.
비디오 카메라로 직접 입력되는 비디오 또는 비디오 테입에 저장된 비디오(10)를 캡쳐(Capture) 장치를 이용하여 동영상 파일(20)로 저장한다. 이렇게 저장된 비디오 파일(20)의 각 프레임을 정지 영상 파일(30)로 변환하여 저장한 후, 저장된 정지 영상 파일의 히스토그램 차이값을 계산하여 장면 변환을 검출(40, 컷 프레임의 추출)하고, 검출된 컷 프레임 중에서 키 프레임을 선택(50)한다. 선택된 키 프레임을 이용하여 비디오 인덱싱(60)을 구성하면, 사용자(80)는 검색 브라우저(70)를 이용하여 동영상 파일 형식으로 저장된 비디오 파일을 검색할 수 있다.The video 10 stored in the video or videotape directly input to the video camera is stored as a video file 20 using a capture device. After converting each frame of the stored video file 20 to the still image file 30 and storing the frame, the histogram difference value of the stored still image file is calculated to detect a scene change (extraction of cut frames), and the detection. A key frame is selected (50) from the cut frames. When the video indexing 60 is configured using the selected key frame, the user 80 may search for the video file stored in the video file format using the search browser 70.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동영상의 장면 변환 검출 방법에 대한 흐름도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.2 is a flowchart illustrating a scene change detection method of a video according to an embodiment of the present invention.
먼저, 스텝 S201 내지 스텝 S204 에서, 처음 영상 파일에서 마지막 영상 파일까지 각 파일의 RGB에 대한 각각의 히스토그램을 구한 후, 스텝 S205에서, 이전 영상과 다음 영상의 차이값을 계산하고, 그 차이값이 운영자가 지정한 소정값보다 큰지 여부를 판단하고, 차이값이 소정값보다 크면, 스텝 S206에서, 컷 프레임으로 선택하고, 작거나 같으면, 스텝 S207을 거쳐, 스텝 S202로 복귀한다.First, in step S201 to step S204, each histogram of the RGB of each file is obtained from the first video file to the last video file, and then in step S205, a difference value between the previous video and the next video is calculated, and the difference value is calculated. It is judged whether or not it is larger than the predetermined value designated by the operator. If the difference value is larger than the predetermined value, it is selected in step S206 as the cut frame, and if it is smaller or equal, the process returns to step S202 via step S207.
이후에는, 마지막 영상까지 위와 같은 방법을 되풀이한다.After that, the same method is repeated until the last image.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 차이값 계산에 대한 흐름도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.3 is a flowchart illustrating a histogram difference value calculation according to an embodiment of the present invention.
먼저, 스텝 S301 내지 스텝 S303에서, 영상의 히스토그램 각각의 요소 0부터 255까지 현재의 영상과 그 다음 영상의 히스토그램의 Red에 해당하는 값을 빼서, 그 값을 제곱한다.First, in steps S301 to S303, the values corresponding to Red of the histogram of the current image and the next image are subtracted from the elements 0 to 255 of each of the histograms of the image, and the value is squared.
이어서, 스텝 S304에서, 상기 제곱한 값을 다음 영상의 히스토그램 요소값으로 나누어 정형화시킨 후, 그 값에 NTSC(National Television System Committee) 표준에 따른 가중치를 각각 곱한다.Subsequently, in step S304, the squared value is divided by the histogram element value of the next image to be normalized, and the value is multiplied by the weight according to the National Television System Committee (NTSC) standard.
마찬가지 방법으로 스텝 S305 내지 스텝 S308에서, Green 및 Blue 요소에 대한 값을 구한 후, 스텝 S309에서, 각각의 RGB의 차이값을 더한 후, 3으로 나누어서 누적한다.In the same way, in Steps S305 to S308, the values for the Green and Blue elements are obtained, and in Step S309, the difference values of the respective RGB are added, and then divided by 3 to accumulate.
위와 같은 방법을 스텝 S310에서, 히스토그램의 끝 요소인 255까지 반복한다.The above method is repeated in step S310 to 255, which is the end element of the histogram.
상기 방법을 수식의 형태로 표현하면, 아래의 [수학식 1]과 같이 된다.When the method is expressed in the form of an equation, it is expressed as Equation 1 below.
상기 [수학식 1]을 상세히 설명하면 다음과 같다.[Equation 1] is described in detail as follows.
d(Ii, Ij)는 i번째 영상과 j번째 영상의 차이값을 의미하고,
한편, 본 실시예에서 사용된 가중치는 각각 0.299, 0.587 및 0.114로서 이는 RGB 컬러에서 명암도 등급으로 변환할 때 사용되기도 하고, RGB 컬러 모델을 YIQ 모델의 Y component로 바꿀 때 사용하는 식이다. 이 값은 NTSC에서 지정한 표준 방식의 하나로서, 다른 모델로 변환할 때도 사용할 수 있는 표준 방식의 일종이다.Meanwhile, the weights used in this embodiment are 0.299, 0.587, and 0.114, respectively, which are used when converting from RGB color to intensity class, and are used when converting an RGB color model to a Y component of the YIQ model. This value is one of the standard methods specified by NTSC and is a standard method that can be used when converting to another model.
본 실시예의 실험을 위하여 [표 1]과 같은 비디오 자료를 이용하여 히스토그램 차이값을 계산하여 장면 변환을 검출하였다.For the experiment of this embodiment, a scene change was detected by calculating a histogram difference value using video data as shown in [Table 1].
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 차이값과 종래의 다른 방법에 따른 결과를 비교한 그래프로서, [표 1]의 비디오 자료 중에서 A를 이용하여 산출한 히스토그램 차이값이다.4 is a graph comparing a histogram difference value according to an embodiment of the present invention with results according to another conventional method, and is a histogram difference value calculated using A among video data of [Table 1].
기존의 방법 중에서 컬러 히스토그램(Color Histogram) 방법(41)과 Bin_to_Bin difference 방법(43)은 히스토그램이 매우 복잡하게 나타나므로, 소정값의 설정에 따른 장면 변환 검출의 결과가 매우 민감하게 반응한다. 그리고, 적정 소정값의 설정이 어려운 것은 물론 소정값의 작은 변화에도 그 결과값은 크게 달라지는 단점이 있다.Among the existing methods, the color histogram method 41 and the bin_to_bin difference method 43 are very complicated in histogram, so that the result of scene change detection according to a predetermined value is very sensitive. In addition, it is difficult to set an appropriate predetermined value, and there is a disadvantage that the resultant value varies greatly even with a small change of the predetermined value.
그러나, X2히스토그램 방법(42)과 본 실시예에 따른 방법(44)을 이용하면 장면 변환이 대부분 히스토그램 차이가 큰 곳에 위치하여 소정값 선택을 쉽게 할 수 있는 장점을 가진다.However, the use of the X 2 histogram method 42 and the method 44 according to the present embodiment has the advantage that the scene change is mostly located where the histogram difference is large, so that a predetermined value can be easily selected.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(44)은 히스토그램 차이값이 어느 정도 크지 않으면, 히스토그램 상에 나타나지 않고, 값의 차이가 크게 나타나는 장면들만 히스토그램에 나타나므로, 소정값을 자동 설정할 수 있는 기반을 제공한다.In particular, the method 44 according to an embodiment of the present invention, if the histogram difference value is not large enough, only the scenes where the difference in the value is large appear in the histogram, so that the predetermined value can be automatically set. Provide the foundation.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 [표 1]의 자료에 적용한 결과를 나타낸 그래프로서, 본 실시예를 자료 A에 적용한 결과도(410), 자료 B에 적용한 결과도(420), 자료 C에 적용한 결과도(430), 자료 D에 적용한 결과도(440), 자료 E에 적용한 결과도(450), 자료 F에 적용한 결과도(460), 자료 G에 적용한 결과도(470) 및 자료 H에 적용한 결과도(480)를 나타낸다.Figure 5 is a graph showing the results of applying the method according to an embodiment of the present invention to the data of [Table 1], the result of applying this embodiment to the data A (410), the result of applying the data B (420) , Results plot applied to data C (430), results plot applied to data D (440), results plot applied to Data E (450), results plot applied to Data F (460), results plot applied to Data G (470) And a result diagram 480 applied to the data H. FIG.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 히스토그램 차이값에 소정값을 적용한 그래프로서, [표 1]의 자료 G에 적용하여 나타난 히스토그램 차이값의 결과도에 소정값(472)을 적용하여 소정값보다 높게 나타나는 값(471)이 나타내는 영상을 장면 변환점이라고 판단하여 그 영상을 컷 프레임으로 선택한다.FIG. 6 is a graph in which a predetermined value is applied to a histogram difference value according to an embodiment of the present invention, and a predetermined value is applied by applying a predetermined value 472 to a result diagram of the histogram difference value applied to the data G of [Table 1]. The image indicated by the higher value 471 is determined as the scene change point, and the image is selected as the cut frame.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결과와 종래의 다른 방법에 따른 결과를 비교한 그래프로서, 막대는 추출되지 않아야 할 오류 프레임이 추출된 경우를 의미하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 결과가 나머지 다른 방법에 비하여 훨씬 정밀하다는 것을 알 수 있다.7 is a graph comparing a result according to an embodiment of the present invention with a result according to another conventional method, and a bar means a case in which an error frame that should not be extracted is extracted, and according to an embodiment of the present invention. It can be seen that the results are much more accurate than the other methods.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 동영상의 장면 변환 검출 방법에 있어서, 기존의 히스토그램 (Histogram) 차이값을 계산하는 알고리즘 중에서 컬러 히스토그램과 X2장면 변환 검출 방법의 장점을 복합하기 때문에 보다 간단한 계산을 수행하면서도, 정밀하고 신뢰성이 있게 되는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention performs a simpler calculation because a combination of advantages of a color histogram and an X 2 scene transform detection method is obtained from a conventional histogram difference calculation method. At the same time, there is an effect of being accurate and reliable.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention has been described by way of example only, and is not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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