KR20010036686A - 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법 - Google Patents

다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법 Download PDF

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KR20010036686A
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 영상 처리에 의한 감시 방법에 관한 것으로서, 특히 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은 고정형 카메라와 이동형 카메라가 단순 결합이 아닌 상호 보완적 결합형태를 취하며 감시 정보를 상호 교류하고 동시에 동작이 가능하도록 하여 감시 영역의 제한을 극복하고, 영상 처리 기반 기술인 움직임 추정 기법을 적용, 고속의 이동체를 판별하고 추적을 수행하며 그 정보의 저장 및 데이터 베이스화가 가능한 고성능의 감시 시스템을 구현하여 이동체의 감시 능력을 극대화 하기 위한, 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법에 있어서, 감시 영역에서의 고정형 카메라의 입력 정보로부터 움직임 정보를 추출하는 제 1 단계; 상기 움직임 정보 추출과정에서 기준치 이상의 속도로 움직이는 이동체가 식별된 경우 이동형 카메라에 추적 명령을 내리고 현장 정보를 저장하는 제 2 단계; 상기 이동형 카메라로부터 획득한 연속 영상열을 분석하여 예측된 이동체의 움직임 방향에 따라 상기 이동형 카메라를 구동하는 제 3 단계; 및 상기 이동형 카메라로부터 획득한 영상 데이터를 저장하는 제 4 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 이동체 추적 감시 시스템 등에 이용됨.

Description

다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법{Surveillance Method Based on the Tracking of a Fast-moving Object in Multi-Objects Environment.}
본 발명은 영상 처리에 의한 감시 방법에 관한 것으로서, 특히 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것이다.
현재 국내에 보급되고 있는 카메라가 장착된 감시 시스템은 크게 두가지 형식으로 구분 할 수 있는데, 첫째, 시스템 구성이 간단한 고정형 시스템과 둘째, 보다 능동적 감시 수행이 가능한 이동형 시스템으로 구분된다.
고정형 시스템에 의한 감시 방법의 경우는 시스템 구성이 간단하다는 잇점을 안고 있으나 감시 대상 영역이 일정한 영역으로 제한된다는 문제점을 안고 있으며, 이동형 시스템에 의한 감시 방법은 대상 객체를 잘못 인식하였을 경우 잘못된 객체를 추적하게 되는 문제점을 안고 있다.
즉, 상기와 같은 종래의 기술은, 고정형 시스템을 이용한 감시 방법의 경우 감시 영역이 제한되며, 이동형 시스템을 이용한 감시 방법의 경우 판별 오류에 의한 시스템의 오동작이 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고정형 카메라와 이동형 카메라가 단순 결합이 아닌 상호 보완적 결합형태를 취하며 감시 정보를 상호 교류하고 동시에 동작이 가능하도록 하여 감시 영역의 제한을 극복하고, 영상 처리 기반 기술인 움직임 추정 기법을 적용, 고속의 이동체를 판별하고 추적을 수행하며 그 정보의 저장 및 데이터 베이스화가 가능한 고성능의 감시 시스템을 구현하여 이동체의 감시 능력을 극대화 하기 위한, 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 감시 시스템의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 이동체 추적 감시 방법의 일실시예 흐름도.
도 3 은 본 발명이 적용되는 하드웨어 처리부의 일실시예 구성도.
도 4 는 본 발명이 적용되는 하드웨어 처리부의 동작 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 고정형 카메라 102 : 이동형 카메라
103 : 드라이버(Pan/Tilt Driver) 104 : 제어보드)
105 : 제어 유닛(Control Unit) 106 : 경보장치
107 : 출력장치 108 : 저장매체
109 : 데이터베이스
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법에 있어서, 감시 영역에서의 고정형 카메라의 입력 정보로부터 움직임 정보를 추출하는 제 1 단계; 상기 움직임 정보 추출과정에서 기준치 이상의 속도로 움직이는 이동체가 식별된 경우 이동형 카메라에 추적 명령을 내리고 현장 정보를 저장하는 제 2 단계; 상기 이동형 카메라로부터 획득한 연속 영상열을 분석하여 예측된 이동체의 움직임 방향에 따라 상기 이동형 카메라를 구동하는 제 3 단계; 및 상기 이동형 카메라로부터 획득한 영상 데이터를 저장하는 제 4 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시를 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 감시 시스템에, 감시 영역에서의 고정형 카메라의 입력 정보로부터 움직임 정보를 추출하는 제 1 기능; 상기 움직임 정보 추출과정에서 기준치 이상의 속도로 움직이는 이동체가 식별된 경우 이동형 카메라에 추적 명령을 내리고 현장 정보를 저장하는 제 2 기능; 상기 이동형 카메라로부터 획득한 연속 영상열을 분석하여 예측된 이동체의 움직임 방향에 따라 상기 이동형 카메라를 구동하는 제 3 기능; 및 상기 이동형 카메라로부터 획득한 영상 데이터를 저장하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함한다.
즉, 본 발명은 다중 객체 환경(대상체가 다수인 환경)에서 고속 이동체의 추적이 가능하도록 하기위해 고정형 카메라와 이동형 카메라의 상호 보완적인 결합에 의해 구성되고, 고속의 이동체 추적을 위해 영상 처리 기반 기술인 움직임 추정 기법을 적용하고, 알고리즘의 고속 수행을 위해 영상 켑쳐부와 디지털 신호 처리기(DSP:Digital Signal Processing)(이하, 간단히 ″DSP″라함)를 이용한 영상 처리부를 원보드(One-Board)화한 통합보드에 의해 일반 PC 환경에서 구현가능하도록 구성된 이동체 추적형 감시 시스템 구성 방법에 관한 것이다.
이하, 도 1 내지 도 4 를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 감시 시스템의 일실시예 구성도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 이동체 추적 감시 방법의 일실시예 흐름도이다.
영상 입력단은 고정형 카메라(101)와 이동형 카메라(102)로 구성 되어 있으며 이동형 카메라의 성능 및 형식은 드라이버(Pan/Tilt Driver) (103)가 기본 장착된 것으로 한다.
고정형 카메라(101)는 일정 영역에 대해 계속적인 감시를 수행하며(201), 이동형 카메라(102)는 각기 다른 감시 영역에 대해 순환 감시를 수행한다.
이때, 고정형 카메라(101)의 입력 정보로부터 움직임 정보를 추출하여(202) 기준치 이상의 속도로 움직이는 이동체가 식별 되었을 경우 이동형 카메라(102)에 추적 명령을 하달하고 고정형 카메라(101)는 동영상으로 현장 정보를 저장한다(203).
명령을 하달 받은 이동형 카메라(102)는 추적영역 연속 영상열을 획득하여(204), 입력 영상열로부터 움직임 추정 기법에 의한 분석을 통하여 이동체의 움직임 방향을 예측하고(205) 드라이버(Pan/Tilt Driver)(103)를 구동한다(206,207).
이때, 입력 영상의 정보량은 대단히 방대하므로 고속 알고리즘 수행을 위해 영상 캡쳐부와 DSP를 이용한 영상 처리부를 원보드화한 통합보드(영상 캡쳐와 영상 처리 작업을 수행하는 제어보드)(104)에서 실시간 데이터 처리 작업 및 저장을 수행한다. 이때 이동형 카메라(102)에 의해 저장되는 영상은 클로즈업(Close-up)영상이 저장된다.
즉, 방대한 영상 정보의 처리를 위해 영상 캡쳐부와 DSP를 이용한 영상 처리부를 원보드(One-Board)화 시킴으로써 일반 PC 환경에서도 시스템 구현을 가능하게 하였다.
제어 유닛(Control Unit)(105)은 설정된 작업 수행 루틴에 의해 경보장치(106)를 가동하거나 또는 관리자의 요구가 있을시 정지 영상 화면을 출력장치(107)에 출력할 수 있다.
감시 영역에 대한 동영상 데이터의 저장은 저장매체(108)에 기억이 되며, 이 정보는 주기적으로 데이터베이스 처리루틴(109)에 의해 갱신 및 분류 처리 되어 보관되어진다.
도 3 은 본 발명이 적용되는 하드웨어 처리부의 일실시예 구성도로서 각 단의 동작은 다음과 같다.
두 개의 외부 입력단자가 고정형 카메라 입력단자(301)와 이동형 카메라 입력단자(302)로 사용된다.
입력된 아날로그 신호는 비디오 디코더(Video Decoder)(303)를 사용하여 디지털 신호로 바꾸게 되고, 디지털 신호는 비디오 인코더(Video Encoder)(306)를 사용하여 압축하게된다. 비디오 인코딩 과정에 DSP(307)에서 움직임 추정 기법 알고리즘이 사용된다. 연산된 데이터는 메모리(308)에 저장된 후에 선입선출(FIFO)부(304)를 거쳐 프로그램 제어 인터럽트 제어부(PCI Controller)(305)의 제어를 통하여 PC와 인터페이스 한다.
도 4 는 본 발명이 적용되는 하드웨어 처리부의 동작 블록도로서 각 단의 동작은 다음과 같다
영상 입력 프레임(Frame)이 DCT(Discrete cosine transform)부(401)로 들어가 2차원 공간상의 중복성을 줄이기위한 DCT 작업을 수행한 후 양자화기(402)에서 DCT계수의 가중치 메트릭스(matrix)와 양자화 스텝코드를 이용하여 양자화 된다. 이렇게 양자화된 후의 각 계수는 DC계수와 그외의 나머지 계수로 분리되어 가변장부호화(403)되고 버퍼(405)를 통해 디코더로 전송된다.
역양자화(404)의 과정은 weighting matrix W와 quant_scale_code 를 이용하여 실제 DCT 계수값을 복원하는 작업으로 Inverse Quantisation Arithmetic을 수행 후 saturation과 불일치 제어(mismatch control)를 수행하여 에러에 대비하고 역 DCT(406)를 수행한 후 프레임(Frame) 예측(407)과 움직임 보상(408)의 과정을 수행하여 메모리(Memory)에 프레임(Frame)을 저장(409)하게 된다.
시간축으로 연속된 영상(Picture)들은 주로 화면의 중앙부분에서 움직임이 있기 때문에 이러한 성질을 이용하여 시간축의 중복성 제거를 행하는 움직임 보상(408) 과정을 수행하게 되는데 이렇게 하드웨어 처리부의 동작은 DCT(401)와 움직임 보상(408) 방법을 결합한 움직임 보상 -DCT(MCT-CT:motion compensated DCT)방법을 반복 수행한다.
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.
상기와 같은 본 발명은, 첫째. 고비용으로 수입되고 있는 감시 시스템 부문의 국내 기술 향상을 의미함으로 수입 대체 효과를 가져온다. 더불어 가격 경쟁에서 우위에 있을수 있음으로 수출효과도 기대할 수 있다. 둘째. 다중 객체 환경의 감시를 일반 PC 환경에서 운용이 가능하도록 하드웨어를 원보드화하여 일반인들에 대한 이 부문의 수요를 증가 시키고 경제적 부담을 최소화 할 수 있다. 셋째. 이동형 카메라는 클로즈업(Close-up)영상을 저장하므로 저장 정보의 질이 우수하며 데이터 베이스화가 가능 하도록 하여 정보의 신뢰도 및 작업 능률을 증대시키는 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법에 있어서,
    감시 영역에서의 고정형 카메라의 입력 정보로부터 움직임 정보를 추출하는 제 1 단계;
    상기 움직임 정보 추출과정에서 기준치 이상의 속도로 움직이는 이동체가 식별된 경우 이동형 카메라에 추적 명령을 내리고 현장 정보를 저장하는 제 2 단계;
    상기 이동형 카메라로부터 획득한 연속 영상열을 분석하여 예측된 이동체의 움직임 방향에 따라 상기 이동형 카메라를 구동하는 제 3 단계; 및
    상기 이동형 카메라로부터 획득한 영상 데이터를 저장하는 제 4 단계
    를 포함하는 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 단계 내지 제 4 단계의 과정은, 원보드화된 하드웨어에서 구현되는 것을 특징으로 하는 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 단계의 상기 분석 과정은, 고속 이동체를 추적하기 위하여 영상처리 기반 기술인 움직임 추정 기법을 이용하는 것을 특징으로 하는 고속 이동체 추적 감시 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 4 단계의 상기 저장 과정은, 이동체 감시 영역 정보를 클로즈업하여 저장하는 것을 특징으로 감시 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서
    저장되어진 정보를 데이터 베이스화 시키는 자동화된 루틴을 가진 감시 시스템.
  6. 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시를 위하여, 대용량 프로세서를 구비한 감시 시스템에,
    감시 영역에서의 고정형 카메라의 입력 정보로부터 움직임 정보를 추출하는 제 1 기능;
    상기 움직임 정보 추출과정에서 기준치 이상의 속도로 움직이는 이동체가 식별된 경우 이동형 카메라에 추적 명령을 내리고 현장 정보를 저장하는 제 2 기능;
    상기 이동형 카메라로부터 획득한 연속 영상열을 분석하여 예측된 이동체의 움직임 방향에 따라 상기 이동형 카메라를 구동하는 제 3 기능; 및
    상기 이동형 카메라로부터 획득한 영상 데이터를 저장하는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
KR1019990043796A 1999-10-11 1999-10-11 다중 객체 환경에서의 고속 이동체 추적 감시 방법 KR20010036686A (ko)

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