KR20020077976A - 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 감시카메라를 사용하며 다양한 각종 감시카메라를 제어할 수 있고, 감시하고자 하는 이동 피사체의 영상모션을 검출함과 동시에 감시영역 밖으로 벗어나지 못하도록 감시카메라를 제어하여 이동 피사체를 고속으로 추적할 수 있는 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템에 관한 것이다.

본 발명은 다양한 감시카메라를 제어하여 입력되는 영상의 모션을 추적하는 시스템에 있어서, 소정 개소의 다양한 상황에 대한 이동 파사체의 모션영상을 각각 연속적으로 촬상하기 위한 다수의 감시카메라; 상기 다수의 감시카메라 중 희망하는 것을 선택하여 영상신호를 입력 받기 위한 스위칭부; 상기 스위칭부로부터의 영상신호를 디지타이징하여 디지털 영상데이터로 변환하기 위한 영상획득부; 상기 영상획득부로부터의 디지털 영상데이터를 저장하기 위한 메모리부; 상기 각종 감시카메라에 대한 특성을 동기시키기 위한 감시카메라설정부; 상기 감시카메라의 위치 이동 제어를 위한 감시카메라제어부; 상기 시스템의 조작, 상기 스위칭부 및 감시카메라설정부의 설정을 위한 키입력부; 상기 시스템을 총괄 제어하고 모션영상처리를 하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부에 의해 처리되는 디지털 영상데이터를 디스플레이하고 저장하기 위한 감시모니터와 영상저장장치로 구성된다.

상기 중앙처리부는 상기 키입력부의 설정에 따라 상기 스위칭부 및 카메라설정부를 동작시키며, 상기 메모리부 내의 현재 영상데이터와 이전 영상데이터의 변화량을 블록 단위로 비교하고 변화량이 큰 영역을 판별하여 모션감지를 하고, 모션허용치범위가 아니면 감시카메라를 대기시키고 모션허용치 범위내이면 모션감지를 인정하고, 상기 감시모니터 화면상 이동좌표와 비례하여 감시카메라의 이동좌표를 산출하여 감시카메라를 이동시키는데, 이동 피사체가 감시모니터 화면 상의 중앙에 위치하도록 상기 감시카메라설정부와 연동하여 상기 감시카메라제어부를 동작시킨다.

Description

멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템{The system for chasing image motion using the control of multi- CCD camera}

본 발명은 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템에 관한 것으로, 특히 다수의 감시카메라를 사용하며 다양한 각종 감시카메라를 제어할 수 있고, 감시하고자 하는 이동 피사체의 영상모션을 검출함과 동시에 감시영역 밖으로 벗어나지 못하도록 감시카메라를 제어하여 이동 피사체를 고속으로 추적할 수 있는 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템에 관한 것이다.

최근 급격히 발전하고 있는 컴퓨터 하드웨어 기술과 이것을 이용한 영상신호처리 기술의 발전에 따라 이동하는 피사체의 추적시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 다양한 분야에 응용할 수 있어 그 중요성이 점차 증가하고 있다.

일반적으로 감시카메라용 영상모션추적시스템은 이동하는 피사체에 대한 감시카메라로부터 입력되는 현재 영상과 이전 영상을 모션검출 알고리즘에 의해 연산처리하여 모션을 감지하고 이동 피사체를 추적하는 시스템이다.

그러나 종래 영상모션 추적시스템에 있어서는 감시카메라를 조이스틱 등과 같은 조정기로 조정하면서 이동 피사체를 추적하며, 모니터화면 상에는 추적경로를 표시하며 조금씩 따라가면서 전체 화면이 바뀌는데, 이는 이동 피사체를 따라 쫓아가면서 계속 모션검출 알고리즘에 의한 연산하는 방식으로서, 이동 피사체가 감시카메라의 가장자리에 계속 있다면 계속적으로 과도한 연산을 수행하면서 이동 피사체를 따라가야 하기 때문에 연산 시간이 매우 많이 소요되므로 실용적으로 상용화되기가 어렵다는 문제점이 있다.

또한 감시카메라용 조정기가 카메라의 특성에 따라 자동교정(calibration)이 되기도 하지만 그렇지 못하여 동작이 안되는 부분이 있다는 문제점이 있다.

또한 감시카메라에 1:1로 대응하는 영상모션 추적시스템으로 이루어져 다수의 현장 상황에 적용시키려면 필요로 하는 개소 만큼 다수의 영상모션 추적시스템이 있어야 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 각종 감시카메라의 특성에 영향 받지 않고 다수의 감시카메라를 사용하여 다수 상황에 대한 영상모션추적을 할 수 있으며 감시카메라의 제어를 통해 추적 대상 피사체를 감시모니터 상의 중앙에 항상 위치시키므로써 감시카메라의 감시 영역 밖으로 벗어나지 않으므로 이동피사체를 따라 다니면서 모션검출 알고리즘의 연산을 하는 불필요한 처리 시간을 단축시켜 고속 추적을 할 수 있는 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템을 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템은, 다양한 감시카메라를 제어하여 입력되는 영상의 모션을 추적하는 시스템에 있어서, 소정 개소의 다양한 상황에 대한 이동 파사체의 모션영상을 각각 연속적으로 촬상하기 위한 다수의 감시카메라; 상기 다수의 감시카메라 중 희망하는 것을 선택하여 영상신호를 입력 받기 위한 스위칭부; 상기 스위칭부로부터의 영상신호를 디지타이징하여 디지털 영상데이터로 변환하기 위한 영상획득부; 상기 영상획득부로부터의 디지털 영상데이터를 저장하기 위한 메모리부; 상기 각종 감시카메라에 대한 특성을 동기시키기 위한 감시카메라설정부; 상기 감시카메라의 위치 이동 제어를 위한 감시카메라제어부; 상기 시스템의 조작, 상기 스위칭부 및 감시카메라설정부의 설정을 위한 키입력부; 상기 시스템을 총괄 제어하고 모션영상처리를 하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부에 의해 처리되는 디지털 영상데이터를 디스플레이하고 저장하기 위한 감시모니터와 영상저장장치를 포함하며,

상기 중앙처리부는 상기 키입력부의 설정에 따라 상기 스위칭부 및 카메라설정부를 동작시키며, 상기 메모리부 내의 현재 영상데이터와 이전 영상데이터의 변화량을 블록 단위로 비교하고 변화량이 큰 영역을 판별하여 모션감지를 하고, 모션허용치범위가 아니면 감시카메라를 대기시키고 모션허용치 범위내이면 모션감지를 인정하고, 상기 감시모니터 화면상 이동좌표와 비례하여 감시카메라의 이동좌표를 산출하여 감시카메라를 이동시키는데, 이동 피사체가 감시모니터 화면 상의 중앙에 위치하도록 상기 감시카메라설정부와 연동하여 상기 감시카메라제어부를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템에 대한 전체 구성도,

도 2는 본 발명의 영상모션추적에 대한 동작을 설명하기 위해 나타낸 플로우 챠트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 중앙제어부 11 : 감시카메라

12 : 스위칭부 13 : 영상획득부

14 : 메모리부 15 : 감시카메라설정부

16 : 감시카메라제어부 17 : 키입력부

18 : 감시모니터 19 : 영상저장장치

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템에 대한 전체 구성도이다.

본 발명의 본체(1)는 시스템을 총괄 제어하고 모션영상처리를 하는 중앙처리부(10)를 중심으로 하여, 스위칭부(12), 영상획득부(13), 메모리부(14), 감시카메라설정부(15) 및 감시카메라제어부(16)로 이루어져 있다.

감시카메라(11)는 촬상소자(CCD)카메라로서, 필요로 하는 다양한 현장 상황의 적절한 개소에 배치되고 각 개소에 추적대상, 즉 이동하는 피사체의 모션영상을 연속적으로 촬상하여, 그 NTSC 또는 PAL 방식 등의 아날로그 영상신호를 본체(1)의 스위칭부(12)로 전송한다.

또한 감시카메라(11)는 본체(1)에 시리얼포트 등으로 접속되어 있어서 후술하는 카메라제어부(16)의 위치 이동 제어를 받는다.

스위칭부(12)는 키입력부(17)의 설정에 따라 중앙처리부(10)의 제어하에 다수의 영상신호 중 원하는 것이 선택되도록하며, 선택되는 아날로그 영상신호를 영상획득부(13)로 출력한다.

영상획득부(13)는 중앙처리부(10)의 제어하에 입력받은 아날로그 영상신호를 디지타이징(digitizing)하여 디지털 영상데이터로 변환시켜 메모리부(14)에 저장시킨다.

메모리부(14)에는 최근 영상데이터로 업데이트하여 저장하기 위한 영상버퍼(14a)가 있다.

메모리부(14)에 저장되는 디지털 영상데이터는 중앙처리부(10)에 의해 프로그램된 영상모션 알고리즘에 의해 처리되므로써, 영상모션추적이 수행된다.

중앙처리부(10)에 의해 처리되는 영상데이터는 감시모니터(18)에 디스플레이되며, 영상저장장치(15)에 저장된다.

영상저장장치(15)는 HDD나 DVD 등이 될 수 있다.

감시카메라(11)는 다양한 종류가 있고, 동작시키기 위한 상하좌우 명령어 등의 특성이 각각 다르다.

감시카메라설정부(15)는 각종 감시카메라에 대한 상하좌우 명령 등의 특성값이 데이터베이스로 저장되어 있어서, 키입력부(17)의 설정에 의해 각종 감시카메라에 대한 특성을 동기화시켜 준다.

감시카메라제어부(16)는 중앙처리부(10)의 제어하에 상기 카메라설정부(15)와 연동하여 감시카메라(11)를 제어하여 구동시키는 것으로, 스텝모터 및 스텝모터를 구동하기 위한 드라이버가 구비되어 있다.

도 2는 본 발명의 영상모션추적에 대한 동작을 설명하기 위해 나타낸 플로우 챠트로서, 도시된 바와 같이 영상모션감지단계(S10), 허용치검사단계(S20), 감시카메라이동명령단계(S30) 및 대기단계(S40)로 이루어 진다.

영상모션감지단계(S10)는 고속연산처리를 위하여 모니터화면 전체의 픽셀(pixel)을 블록으로 분할하여 처리되며, 블록단위는 8×8, 16×16, 또는 32×32 중 택일하여 설정한다.

블록단위로 처리되는 영상데이터는 각 블록의 인접도 연산에 의해 적분되어 피사체 윤곽을 파악하고, 전체 윤곽의 꼭지점으로 상하좌우의 수평선 및 수직선 연장을 하여 사각형을 만들고 그 사각형의 대각선을 그어 그 중심점을 피사체의 중심점으로 가정하여 추적하므로써 피사체의 움직임을 파악한다.

먼저 메모리부(14)에 입력되는 현재 영상데이터와 영상버퍼(14a)내의 이전 영상데이터를 비교하여 그 변화량을 추출한다(S11).

추출된 데이터를 통해 변화량이 가장 큰 영역을 판별하여 영상모션을 감지하고(S12), 다음에 연속되어 입력되는 현재 영상데이터와의 비교를 위해 현재 영상데이터를 메모리부(14)의 영상버퍼(14a)에 복사하여 이전 영상데이터를 업데이트한다(S13).

허용치검사단계(S20)는 영상모션감지단계(S10)에서 수행한 모션단계가 피사체의 이동으로 인정할 것인지를 판정하는 것으로, 즉 화면 자체의 떨림 등의 미세한 이동이나 감시카메라 바로 앞에서 손이 움직이는 것처럼 화면이 전체적으로 너무 많이 움직여 움직임이 특정되지 않는 경우는 피사체의 이동으로 인정하지 않기 위해 최대모션허용치와 최소모션허용치를 지정하여 최소모션허용치 이하인가를 판별하고(S21), 다시 최대모션허용치 이상인가를 판별하여(S22), 소정의 모션허용치범위가 아니면 대기단계(S40)로 진행하고, 모션허용치 범위 내이면 모션감지를 인정하고 카메라이동명령단계를(S30)로 진행시킨다.

감시카메라이동명령단계(S30)는 모션감지에 의한 화면상의 ??좌표 및 у좌표 이동거리에 비례하는 실제거리를 소정의 비례식에 의해 계산하여 감시카메라(11)가 이동할 좌표를 구하고(S31), 감시카메라(11)에 감시카메라제어신호를 출력하여 위치이동제어를 하는(S32) 단계이며, 좌표 계산을 위한 비례식은 감시카메라 별로 상이하여 감시카메라설정부(15)에 데이터베이스로 저장되어 있으며 전술한 키입력부(17)에 의한 감시카메라(11)의 설정시 함께 지정된다.

따라서 이동 피사체의 영상모션을 검출함과 동시에 감시영역 밖으로 벗어나지 못하도록 감시카메라를 제어하여 추적 대상 피사체를 감시모니터 상의 중앙에 항상 위치시키게 하는 것이다.

대기단계(40)에서는 일정시간, 예를 들어 0.1초 등의 설정값 만큼 대기하고, 다시 다음에 연속되는 영상데이터에 대해 영상모션감지를 수행하기 위해 영상모션감지단계(10)로 진행한다.

즉, S21단계에서 최소모션허용치 이하가 아니고, S22단계에서 최대모션허용치 이상이면 감시카메라(11)를 이동시키지 않으므로 멈춘 상태가 되므로 일정 시간 대기한 후(S41), 영상모션감지단계(S10)로 진행하고, S32단계에서 감시카메라제어신호출력을 하면 감시카메라(11)가 이동하게 되는데 이때는 화면 전체가 움직이게 되어 현재 영상데이터와 이전 영상데이터가 전부 달라지므로 비교할 수 없기 때문에, 감시카메라(11)가 멈출때까지 대기한 후(S42), 영상모션감지단계(S10)로 진행하여 다시 반복 수행된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 각종 감시카메라의 특성에 영향 받지 않고 다수의 감시카메라를 사용할 수 있고, 하나의 시스템으로 다양한 현장 상황에 대해 다수 개소에 감시카메라를 배치하여 다수 상황에 대한 영상모션추적을 할 수 있다는 이점이 있다.

또한 감시카메라의 제어를 통해 추적 대상 피사체를 감시모니터 상의 중앙에항상 위치시키므로써 감시카메라의 감시 영역 밖으로 벗어나지 않으므로 이동피사체를 따라 다니면서 모션검출 알고리즘의 연산을 하는 불필요한 처리 시간을 단축시키는 구성으로 이동 피사체를 고속으로 추적을 할 수 있을 뿐 아니라, 과도한 연산을 하지 아니하므로 보안 감시용으로서 실용적 상용화가 가능하고, 시스템의 CPU 점유율이 낮기 때문에 멀티태스킹이 가능하여 네트위크기능, 검색기능, 실시간 녹화기능 등의 추가기능을 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (1)

1. 다양한 감시카메라를 제어하여 입력되는 영상의 모션을 추적하는 시스템에 있어서,

   소정 개소의 다양한 상황에 대한 이동 파사체의 모션영상을 각각 연속적으로 촬상하기 위한 다수의 감시카메라;

   상기 다수의 감시카메라 중 희망하는 것을 선택하여 영상신호를 입력 받기 위한 스위칭부;

   상기 스위칭부로부터의 영상신호를 디지타이징하여 디지털 영상데이터로 변환하기 위한 영상획득부;

   상기 영상획득부로부터의 디지털 영상데이터를 저장하기 위한 메모리부;

   상기 각종 감시카메라에 대한 특성을 동기시키기 위한 감시카메라설정부;

   상기 감시카메라의 위치 이동 제어를 위한 감시카메라제어부;

   상기 시스템의 조작, 상기 스위칭부 및 감시카메라설정부의 설정을 위한 키입력부;

   상기 시스템을 총괄 제어하고 모션영상처리를 하기 위한 중앙처리부; 및

   상기 중앙처리부에 의해 처리되는 디지털 영상데이터를 디스플레이하고 저장하기 위한 감시모니터와 영상저장장치를 포함하며,

   상기 중앙처리부는 상기 키입력부의 설정에 따라 상기 스위칭부 및 카메라설정부를 동작시키며, 상기 메모리부 내의 현재 영상데이터와 이전 영상데이터의 변화량을 블록 단위로 비교하고 변화량이 큰 영역을 판별하여 모션감지를 하고, 모션허용치범위가 아니면 감시카메라를 대기시키고 모션허용치 범위내이면 모션감지를 인정하고, 상기 감시모니터 화면상 이동좌표와 비례하여 감시카메라의 이동좌표를 산출하여 감시카메라를 이동시키는데, 이동 피사체가 감시모니터 화면 상의 중앙에 위치하도록 상기 감시카메라설정부와 연동하여 상기 감시카메라제어부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 멀티 감시카메라제어용 영상모션 추적시스템.