KR200190210Y1 - 움직임 영상 검지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 움직임 영상 검지장치에 관한 것으로, 복합영상신호를 입력으로 사용하는 신호 입력부와 연결되며 영상 표준 모드로 변화하는 디코더부; 영상 표준 모드를 영상 프레임 데이터로 변환하는 영상데이터 포맷부를 포함하는 중앙 제어부; 실시간으로 입력되는 영상 데이터에 대하여 배경 상태 판단을 하고 주야간 상태를 판단하여 항상 최신 정보를 획득하는 배경 정보 갱신부를 포함하는 특징 선택부; 특징 추적부를 통하여 출력되는 제어신호를 이용하여 입력되는 복합영상신호를 캡쳐하고 메모리에 저장하는 제2 메모리부; 특징 추적부를 통하여 추적되는 제어신호를 표준 신호로 변형시켜 인터페이스 제어부를 통하여 전송하는 신호 전송부로 이루어진다. 따라서, 단일 하드웨어로 복합영상신호를 분석하여 센서 신호를 발생하고, 발생되는 센서의 제어신호에 의하여 소정의 영상을 자동으로 캡쳐하는 효과가 있다.

Description

움직임 영상 검지장치{Moving Picture Detection Unit}

본 고안은 움직임 영상 검지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 센서의 도움 없이 카메라에서 입력되는 복합영상신호를 실시간으로 분석하여 특징점을 추출하고, 소정의 움직임 영상을 검지하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 움직임 영상 검지장치는 센서를 사용하여 제어신호를 획득하고, 촬상소지(Charge Coupled Device : CCD) 카메라를 사용하여 소정의 영상을 획득한다. 이러한 시스템은 센서를 이용하여 사고 발생을 감지하고 영상을 녹화하는 보안 시스템, 센서에 의하여 제품의 위치를 파악하고 카메라에 의하여 제품을 검사하는 자동화 검사장비, 녹화된 영상미디어에서 불량 프레임을 검출하는 멀티미디어 시스템, 영상 전송시 노이즈로 인한 화질저하를 검지하는 화상회의, 제품에 대한 실물 영상을 인터넷에 표현 할 때 표출 영상과 실제 제품이 일치하는지를 검지하는 전자상거래 및 센서를 사용하는 보안시스템에 적용되고 있다. 또한 디지털 영상처리 알고리듬을 구현하기 위한 영상의 특징점 추출 기법으로 영상 형태학, 신경 회로망, 자연색 영상처리, 영상 인식, 지식 기반의 영상 해석에 적용된다.

도 1은 종래의 보안 시스템에 적용되는 영상 장치에 대한 블록도를 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 영상 장치는 외부 센서신호를 입력으로 받아 처리하는 아날로그/디지털 변환부(이하, A/D 변환부라 칭함)(70), 메모리 부(80)와 복합 영상신호를 입력으로 받아 처리하는 디코더 부(10), 영상데이터 포맷부(20), 메모리 제어부(30)로 구성되며, 상기 외부 센서신호는 인터페이스 제어부(40)에 의하여 연결되고, 호스트 버스(90)를 통하여 저장장치에 저장되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 장치의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 복합 영상 신호를 샘플링 주파수에 의하여 디지털 데이터로 양자화 하고, 영상 표준 모드로 변환하는 디코더부(10)와; 상기 디코더부(10)에서 처리된 영상 표준 모드는 외부 센서신호에 의하여 영상을 캡쳐 할 것인지 결정된다.

외부로부터 직접 센서 신호를 입력받아 디지털 데이터로 양자화 하는 A/D 변환부(70)와; 상기 A/D 변환부(70)에서 전송되는 양자화 데이터를 저장하는 메모리 부(80)와; 상기 메모리 부(80)에 저장된 제어신호에 따라 소정의 영상을 캡쳐 하도록 연결하는 인터페이스 제어부(40)를 포함한다.

한편, 상기 메모리부(80)에 저장된 제어 신호는 상기 인터페이스 제어부(40)를 통하여 상기 디코더부(10), 상기 영상데이터 포맷부(20) 및 내부 직접 회로부(50)를 제어하며, 상기의 장치들은 내부의 로컬 레지스터에 의하여 연결된다. 이러한 구성은 외부에서 입력된 제어 신호를 상기 인터페이스 제어부(40)를 통하여 상기의 로컬 레지스터에 의해서 입력된 복합영상신호를 실시간으로 처리한다.

또한, 상기 인터페이스 제어부(40) 신호에 의하여 상기 디코더 부(10)의 출력이 결정되고, 상기 디코더 부(10)를 통하여 출력되는 영상 표준 모드 신호를 영상 프레임 데이터로 변환하는 영상 데이터 포맷부(20)와; 상기 영상 데이터 포맷부(20)를 통하여 출력되는 영상 프레임 데이터를 메모리에 저장하기 위한 메모리 제어부(30)와; 상기 메모리 제어부(30)를 통하여 출력되는 영상 데이터를 외부에 전달하는 호스트 버스(90)를 포함하여 구성되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 기술은 카메라와 센서를 별도로 필요한 지점에 설치하고, 센서의 제어신호에 의하여 카메라 영상을 캡쳐 하도록 구성되어 있다.

따라서 카메라의 복합영상신호와 센서의 제어신호를 전달하는 통신선로를 이중으로 구성하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 필요한 지점에 센서를 설치하고, 이를 통하여 제어신호를 획득함에 있어서, 센서의 위치 변경 및 추가사항이 발생하면 카메라의 캡쳐 설정 포인트가 모두 바뀌어야 하는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 센서를 설치하지 않고 카메라를 통하여 입력되는 복합영상신호에 대하여 실시간으로 특징점을 추출하는 움직임 영상 검지장치를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 추출된 특징점에 따라 소정의 영상을 캡쳐하는 움직임 영상 검지장치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 움직임 영상 검지장치는 카메라를 이용하여 복합영상신호를 제공함에 있어서, 별도의 센서를 부착하지 않고 영상신호를 분석하여 소정의 영상을 획득하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 대한 구성을 보여주는 블록도.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 움직인 영상 검지장치의 구성을 보여주는 블록도.

도 3은 본 고안에 따른 배경상태 판단 흐름도.

도 4는 본 고안에 대한 비디오 디코더에 대한 상세 회로도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

100 : 신호 입력부 110 : 디코더부

120 : 영상데이터 포맷부 130 : 제1 메모리부

140 : 중앙 제어부 150 : 특징 선택부

160 : 배경상태 판단부 170 : 주야간 상태 판단부

180 : 배경정보 갱신부 190 : 특징 추적부

200 : 신호 전송부 210 : 제2 메모리부

220 : 인터 페이스부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 영상 오버레이 기능을 하는 신호 입력부, 디코더부, 영상데이터 포맷부, 제1 메모리부와 영상에서 특징점을 추출하는 특징 선택부, 배경상태 판단, 주야간 상태 판단, 배경정보 갱신, 특징 추적부로 구성되며, 상기 추출된 특징점에 의하여 캡쳐된 영상을 저장하는 제2 메모리부와 외부로 추출된 특징점 신호를 출력하는 신호 전송부 및 인터 페이스부로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 움직임 영상 검지장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에 따르면, 복합 영상 신호를 입력으로 받아들이는 신호 입력부(100)와, 상기 신호 입력부(100)를 통하여 출력되는 신호를 샘플링 주파수에 의하여 디지털 데이터로 양자화 하고 영상 표준 모드로 변환하는 디코더부(110)와; 상기 디코더부(110)를 통하여 출력되는 영상 표준 모드를 영상 프레임 데이터로 변환하는 영상 데이터 포맷부(120)와; 상기 영상 데이터 포맷부(120)를 통하여 출력되는 영상 프레임 데이터를 메모리에 저장하는 제1 메모리부(130)와; 상기 제1 메모리부(130)를 통하여 출력되는 영상 데이터를 제어하는 중앙 제어부(140)로 구성된다.

특징 선택부(150)는 입력되는 영상신호에서 소정의 특징을 실시간으로 추출하는 것으로, 물체특징을 선택하기 위해서 배경정보와 모라벡 관심연산자(Moravec interest operator)를 사용하고, 픽셀 농도값 변화를 더 잘 구별하기 위하여 상관관계지수를 변형한 매칭지수를 적용하였다. 이에 대한 적용방법은 특징 추적부(190)에서 상세히 기술한다.

배경상태 판단부(160)는 움직이는 물체와 배경을 비교하기 위한 과정으로 도 3을 통하여 상세히 기술하면 다음과 같다. 배경상태 정보는 배경정보 갱신 횟수비율(Rate of updating)에 중요한 변수가 된다. 배경상태를 다음과 같이 분류한다.

먼저, 일정한 시간간격(△t)으로 입력되는 두 개의 프레임을 비교하여 프레임차를 수행한다. 프레임차를 수행하는 것은 움직이는 물체를 검출하기 위한 것이다. 프레임간의 변화된 픽셀수를 계측함으로써 배경상태를 알 수 있다. 즉, 배경에 움직이는 물체가 있는지 또는 정지해 있는 물체가 있는지를 판단할 수 있다.

다음, 프레임간의 변화된 픽셀수가 임계치 이상이면 현재 배경에 움직이고 있는 물체가 있는 것으로 판단한다. 또한 변화된 픽셀수에 의해서 움직이는 물체의 크기를 구분한다. 변화된 픽셀수가 많으면 움직이는 물체가 대형이고 변화된 픽셀수가 적으면 소형으로 판단한다.

다음, 프레임간의 변화된 픽셀수가 임계치 이하이면 현재 배경에 물체가 존재하지 않는 경우 또는 영역안에 물체가 정지해 있는 것으로 판단한다. 여기서는 현재 입력 프레임의 평균 밝기값 (Luminance mean)과 최빈도(mode) 그리고 배경 프레임의 평균밝기 값과 최빈도를 계산한다. 다음, 현재 입력 프레임의 평균 밝기 값과 배경 프레임의 평균 밝기값, 입력 프레임의 최빈도와 배경 프레임의 최빈도를 비교한다. 비교된 값이 크면 검지영역안에 물체가 정지해 있는 경우이고, 비교된 값이 적으면 검지영역안에 물체가 존재하지 않는 경우이다. 밝기의 최빈도 값을 비교하는 것은 평균 밝기 값이 적을 때 영역안에 물체가 존재하는지 존재하지 않은지를 판단할 수 있기 때문이다.

주야간 상태 판단부(170)는 주야간상태 또는 주야간 전이시간(새벽, 저녁)에 따라 배경정보 갱신 횟수비율을 달리해야 한다.

주간에 대한 플레그 값은 '0', 새벽 또는 저녁에 대한 전이시간대는 '1', 야간은 '2'로 정한다. 주야간 상태는 배경 프레임의 평균 밝기값에 의해 결정된다. 평균 밝기값이 임계치 α1보다 크면 상태 플레그 값은 '0'이 되고, 만약 바닥배경 프레임의 평균 밝기 값이 α1보다 작거나 같으면 플레그 값은 '1'로 바뀐다. 플레그 값이 '1'인 상태에서 현재 입력 프레임으로부터 조명에 해당되는 픽셀수를 측정하여 그 픽셀수가 임계치 α3보다 크면 플레그 값이 '2'로 바뀐다. 저녁상황에서 야간상황으로 전이되는 것은 주로 조명에 의존하게 된다. 플레그 값이 '2'인 상태에서 바닥배경 프레임의 평균 밝기 값이 임계치 α4보다 크면 플레그 값이 '0'으로 바뀐다. 여기서, 주야간상태에 대한 플레그 값은 '0' →'1' →'2' →'0' →…순서대로 바뀐다.

주야간 상태 정보는 이미지처리를 위한 임계치 결정에 변수가 된다. 특히, 물체와 배경에 대한 밝기차이가 작을 때 물체인식에 대한 임계치를 작게 해야 한다. 야간 일때는 배경은 변화가 덜되지만 인접 배경의 불빛 반사로 인해 감지대상 배경이 밝아질 수 있다. 이에 따라 배경이 주간상황인지 야간상황인지를 판단해야 하는데 이때 배경 갱신비율은 낮게 한다.

배경정보 갱신부(180)는 상기 배경상태 판단부(160)와 주야간 상태 판단부(170) 정보를 이용하여 획득한다. 야간 상황 일때는 물체인식이 5번 일어난 후 배경정보를 갱신한다. 여기서 CNT(Count)는 갱신횟수를 나타낸다. 주간인 경우, 배경정보 갱신회수는 배경상태에 의존한다. 즉, 상기 배경상태 판단부(160) 에서 물체가 존재하지 않는 경우로서 플래그 값이 '0'일 때 바닥배경정보는 항상 갱신된다. 움직이는 물체가 있는 경우는 물체인식 3번에 한 번씩 갱신한다. 검지영역안에 물체가 정지해 있는 경우, 10번에 한 번 바닥배경정보를 갱신한다.

특징 추적부(190)는 상기 배경상태 판단(160)정보를 통하여 방향분산에 대한 지역 최대값을 계산한다. 방향 분산은 작은 윈도우 상에서 측정되며 수평, 수직 두 개의 대각선 방향 중 각각의 방향에 대하여 이웃 픽셀들간의 차의 제곱을 합하여 제일 작은 값을 갖는 방향의 것을 특징 추출 후보로 취한다. 특징 추출은 특징 추출 후보가 지역 최대값을 갖는 위치에 존재한다.

상기 특징 추적부(190)를 통하여 출력되는 제어신호를 이용하여 입력되는 복합영상신호를 캡쳐하고 메모리에 저장하는 제2 메모리 부(210)와; 상기 특징 추적부(190)와 상호 연결되고, 상기 특징 추적부(190)를 통하여 출력되는 제어신호를 표준 신호로 변형시켜 인터페이스 제어 부(220)를 통하여 전송하는 신호 전송부(200)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하고 있다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 비디오 디코더에 대한 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에 따르면, 비디오 디코더의 MUX를 통하여 복합영상신호(710)를 입력받고, 비디오 디코더의 GPIO를 통하여 외부 인터페이스 신호(720)를 입력받는다. 또한 비디오 디코더의 어드레스를 통하여 PCI_BUS(740)와 연결되고, PCI_BUS(740)를 통하여 소정의 데이터를 메모리에 저장한다.

상기한 실시예는 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 고안의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 고안의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 또한, 본 고안은 이외에도 각종 널리 사용할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 움직인 영상 검지장치에 의하면,

센서를 설치하지 않고 카메라를 통하여 입력되는 복합영상신호를 분석하여 검지신호를 발생 하므로서 별도의 센서 설치에 따른 비용절감 효과가 있다.

또한, 센서에 의하여 검출된 제어신호는 전송 선로를 통하여 수신장치에 전달되고, 전달된 제어신호에 의하여 영상을 획득함에 있어서 여러 경로의 전송 선로를 사용하는데 따른 신호의 왜곡현상이 발생하는 것을 근본적으로 해결하는 효과가 있다.

또한, 단일 하드웨어로 복합영상신호를 분석하여 센서 신호를 발생하고, 발생되는 센서의 제어신호에 의하여 소정의 영상을 자동으로 캡쳐하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 복합영상신호를 분석하여 센서 신호를 발생하고 발생되는 제어신호에 의하여 소정의 영상을 자동으로 캡쳐하는 움직임 영상 검지장치에 있어서,

   복합영상신호를 입력으로 사용하는 신호 입력부와 연결되며 영상 표준 모드로 변화하는 디코더부;

   상기 디코더부를 통하여 출력되는 영상 표준 모드를 영상 프레임 데이터로 변환하는 영상데이터 포맷부를 포함하고, 제 1메모리부를 통하여 영상 프레임 데이터를 출력하는 중앙 제어부;

   상기 중앙 제어부와 연결되고 특징 추적부와 상호 연결되며 실시간으로 입력되는 영상 데이터에 대하여 배경상태 판단을 하고 주야간 상태를 판단하여 항상 최신 정보를 획득하는 배경정보 갱신부를 포함하는 특징 선택부;

   상기 특징 선택부와 연결되고 특징 추적부를 통하여 출력되는 제어신호를 이용하여 입력되는 복합영상신호를 캡쳐하고 메모리에 저장하는 제2 메모리 부;

   상기 특징 추적부와 상호 연결되고 상기 특징 추적부를 통하여 출력되는 제어신호를 표준 제어신호로 변형시켜 인터페이스 제어부를 통하여 전송하는 신호 전송부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 움직임 영상 검지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 특징 선택부는

   움직이는 물체와 배경을 비교하기 위해 플레그 값을 사용하여 배경상태 정보를 판단하는 배경상태 판단코드;

   주야간 상태 또는 주야간 전이시간(새벽, 저녁)에 따라 갱신 횟수를 달리하기 위해 플레그 값을 사용하여 환경을 판단하는 주야간 상태 판단코드;

   배경상태 판단정보와 주야간 상태 판단 정보를 획득하여 최신의 배경정보로 데이터를 갱신하고 특징 후보를 추출하여 움직임 물체를 검지하는 것을 특징으로 하는 움직임 영상 검지장치.