KR20020086697A - 카메라 시스템 및 카메라 시스템 동작 방법 - Google Patents

카메라 시스템 및 카메라 시스템 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라 시스템 및 상기 시스템 동작 방법에 관한 것이다. 카메라 시스템은, 광각 시야를 갖는 고정 카메라와, 실질적으로 전체 해상도로 이미지를 제공하기 위해 비교적 더 작은 각의 시야를 갖는 원격 제어 카메라와, 프로세서를 포함한다. 프로세서는 고정 카메라의 광각 시야를 모니터링하고, 광각 시야 내에서 선택된 원하는 피사체에 관한 정보를 수신하고, 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 오버래핑하는 시야를 제공하기 위해 원격 제어 카메라를 제어하고, 원격 제어 카메라의 해상도에 따라 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 처리한다.

Description

카메라 시스템 및 카메라 시스템 동작 방법{CAMERA SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING SAME}
종래의 기계적 팬/틸트/줌(pan/tilt/zoom) 카메라 시스템에서, 새로운 관심 지역(region of interest)이 식별될 때, 컴퓨터는 수동 카메라를 이동시켜 상기 지역을 관찰하고, 새로운 관심 지역을 프레이밍(frame)하기 위해 카메라의 줌 기능을 제어한다. 다른 한편으로, 종래의 전자-팬-틸트-줌(EPTZ: Electronic-Pan-Tilt-Zoom) 카메라는 고정된 상태로 남아있지만, 관심 지역은 전체 이미지로부터 발췌되고 디스플레이 윈도우에 적합하도록 크기 조정(scaled)된다. 더욱이, EPTZ 카메라의 이미지 해상도는, 작은 관심 지역을 비교적 더 큰 디스플레이로 확대(upscale)하려고 할 때 상당히 감소된다. MPTZ 카메라가 원하는 관심 지역의 전체(full) 해상도 시야를 제공할 수 있을지라도, MPTZ 카메라는 그 다음 장면(shot)으로 즉시 이동할 수 없다.
본 발명은 일반적으로 카메라 시스템 및 카메라 시스템 동작 방법에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 카메라 시스템의 동작을 도시한 블록도.
그러므로, 본 발명의 목적은, EPTZ 카메라에 의해 제공된 시야와 MPTZ 카메라에 의해 제공된 시야 사이의 순간적인 스위칭을 제공하는 카메라 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 본 발명의 다음 설명으로서 당업자에게 명백할 것이다.
한 양상에서, 본 발명은 카메라 시스템에 관한 것인데, 상기 카메라 시스템은, 광각 시야(wide angle view)를 갖는 고정 카메라와, 실질적으로 전체 해상도로 이미지를 제공하기 위해 비교적 더 작은 각의 시야를 갖는 원격 제어 카메라와, 프로세서를 포함한다. 프로세서는 고정 카메라의 광각 시야를 모니터링하고, 광각 시야 내에서 선택된 원하는 피사체에 관한 정보를 수신하고, 고정 카메라의 광각 시야에 기초하여 선택된 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 생성하고, 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 오버래핑하는 시야를 제공하기 위해 원격 제어 카메라를 제어하고, 원격 제어 카메라의 해상도에 따라 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 처리한다.
대안적인 실시예에서, 본 발명의 카메라 시스템은 원하는 피사체를 한정하는 데이터의 생성을 달성하지 않는다. 그 대신, 광각 시야 내의 원하는 피사체의 시야는 사용자 인터페이스에 의해 생성되고, 이를 통해 사용자는 원하는 피사체를 수동으로 선택한다.
다른 양상에서, 본 발명은 카메라 시스템 동작 방법에 관한 것인데, 상기 방법은, 광각 시야를 제공하는 고정 카메라와, 이미지를 실질적으로 전체 해상도로 제공하기 위해 비교적 더 작은 각의 시야를 갖는 원격 제어 카메라 세트를 구비하는 카메라 시스템을 제공하는 단계와, 고정 카메라의 광각 시야를 모니터링하는 단계와, 광각 시야 내에서 원하는 피사체를 선택하는 단계와, 고정 카메라의 광각 시야에 기초하여 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 생성하는 단계와, 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 오버래핑하는 시야를 제공하기 위해 원격 제어 카메라를 제어하는 단계와, 원격 제어 카메라의 해상도에 따라 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징은 신규한 것으로 생각되고, 본 발명의 특징을 나타내는 요소는 특히 첨부된 청구항에서 설명된다. 동작 방법 및 구성 양쪽에 관해 본 발명 자체는 첨부 도면과 관련하여 취한 다음에 오는 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 본 발명의 카메라 시스템(10)은 고정 카메라(12)와, 원격 제어 카메라(14)와, 프로그래밍가능한 프로세서(16)를 포함한다. 일실시예에서, 고정 카메라(12)는 전자-팬-틸트-줌(EPTZ: Electronic-Pan-Tilt-Zoom) 카메라를 포함한다. 일실시예에서, 카메라(14)는 기계적-팬-틸트-줌(MPTZ: Mechanical-Pan-Tilt-Zoom) 카메라를 포함한다. 카메라(12 및 14)는 프로세서(16)에 의해 제어된다. 특히, 프로세서(16)는 카메라(12)로 하여금 전자적 팬, 틸트, 줌 및 포커스(focus) 뿐 아니라 다른 카메라 기능을 할 수 있도록 하는 명령을 송출한다. 원격 제어 카메라(14)는 팬, 틸트, 줌 및 포커스 기능을 달성하는 모터(미도시)를 포함한다. 전술한 모터는 프로세서(16)에 의해 출력된 제어 신호에 의해 제어된다. 일실시예에서, 프로세서(16)는 컴퓨터를 포함한다. 그러한 하나의 컴퓨터는 미국 특허 번호(제 5,434,617호)에 기재되고, 상기 특허의 개시는 본 명세서에 참고용으로 병합된다. 고정 카메라(12)는 광각 시야(wide angle view)(18)를 제공하도록 구성된다. 원격 제어 카메라(14)는 비교적 더 작은 각의 시야(20)를 제공하도록 구성된다. 카메라(14)의 구성은 원하는 피사체(subject) 또는 관심 지역의 비교적 높은 전체 해상도를 허용한다.
도 1 및 2를 참조하면, 프로세서(16)는 고정 카메라(12)의 광각 시야(18)를 모니터링(monitors)한다. 프로세서(16)는 광각 시야(18) 내에 있는 전체 피사체 영역(21)을 포함하는 프레임을 한정하는 픽셀 데이터를 생성한다. 프로세서(16)는, 피사체 영역(21)의 부분이고 광각 시야(18) 내에 있는 원하는 피사체(또는 관심 지역)(22)의 장소를 한정하는 데이터를 또한 생성한다. 본 발명의 일실시예에서, 원하는 피사체(22) 또는 관심 지역을 한정하는 픽셀 데이터는 프로세서(16)에 입력된다. 그 다음에, 프로세서(16)는 EPTZ 시야를 디스플레이 디바이스(24)로 출력한다. 그 다음에, 프로세서(16)는, 제공된 시야(20)가 원하는 피사체(22)를 포함하는 광각 시야(18)의 일부를 오버래핑(overlaps)하는 방식으로 생성된 픽셀 데이터에 따라 원격 제어 카메라(14)를 제어한다(도 2를 참조). 특히, 프로세서(16)는, 원하는 피사체(22)가 시야(20) 내에 있도록 카메라(14)의 시야(20)가 적어도 광각시야(18)의 적어도 일부분을 오버래핑하는 방식으로 카메라(14)를 이동시키기 위해 카메라(14)의 모터(미도시)를 제어한다. 그 다음에, 프로세서(16)는, 시야(20)에 기초하고 원하는 피사체(22)를 한정하는 픽셀 데이터를 생성한다. 카메라(14)가 원하는 피사체의 더 작지만 비교적 더 높은 해상도 시야를 제공할 수 있는 능력을 갖기 때문에, 결과로서 생기는 원하는 피사체(22)의 시야는 비교적 더 높거나 더 전체 해상도로 디스플레이 디바이스(24) 상에서 디스플레이된다. 일단 원하는 피사체(22)가 디스플레이 디바이스(24) 상에서 디스플레이되면, 그 때 카메라(12)는 새로운 피사체 영역(미도시)의 광각 시야를 제공하도록 제어될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 카메라 시스템(10)은 원하는 피사체를 한정하는 데이터의 생성을 달성하지 않는다. 그 대신, 광각 시야 내에 있는 원하는 피사체의 시야는 사용자 인터페이스에 의해 생성되며, 이를 통해 사용자는 원하는 피사체를 수동으로 선택한다. 그러한 대안적인 실시예에서, 카메라 시스템(10)은, 프로세서(16)와 전자 데이터 통신하는 사용자 인터페이스(미도시)와, 사용자에게 카메라(12)의 시야를 일정하게 제공하는 추가 디스플레이 디바이스(미도시)를 추가로 포함한다.
바람직한 실시예에서, 프로세서(16)는 전형적으로 컴퓨터 비전 시스템(computer vision system)에 사용되는 잘 알려진 광학 흐름(optical flow) 기술을 실현하는 소프트웨어로 프로그래밍된다. 이러한 광학 흐름 기술은 카메라 시스템(10)으로 하여금, 고정 카메라(12) 및 기계적 카메라(14)로부터 시야를 정렬시키도록 한다. 바람직한 실시예에서, 프로세서(16)는 고정 및 원격 제어카메라(12 및 14)의 특정 동작 특성을 한정하는 교정(calibration) 데이터를 수신하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 방법의 각 단계는 도 1 및 2를 참조하여 다음 설명에 기술된다.
본 발명의 방법의 제 1 단계에서, 프로세서(16)는 광각 시야(18)를 모니터링하고, 광각 시야(18)를 생성하고, 시야(18)를 한정하는 픽셀 데이터를 생성한다.
다음으로, 광각 시야(18) 내의 원하는 피사체(또는 관심 지역)(22)는 프로세서(16)에 의해 전체 해상도로 시청하기 위해 선택된다. 시야(18)의 이미지는 원하는 피사체의 시야(19)를 비교적 낮은 해상도로 제공하기 위한 기존의 알려진 EPTZ 기술을 사용하여 처리된다. 그 다음에, 시야(19)는 디스플레이 디바이스(24)로 송신된다.
다음으로, 카메라(12)에 의해 출력된 픽셀 데이터는 프로세서(16)에 입력된다. 이에 응답하여, 프로세서(16)는, 시야(20)로 하여금 원하는 피사체(22)를 포함하는 시야(19)를 오버래핑하도록 하기 위해 명령을 카메라(14)로 송출한다.
다음 단계에서, 프로세서(16)는 시야(20)에 기초한 픽셀 데이터를 처리하고, 원하는 피사체(22)의 전체 해상도 시야를 제공한다.
다음으로, 원하는 피사체(22)의 전체 해상도 시야는 디스플레이 디바이스(24)를 통해 시청자에게 디스플레이된다. 원하는 피사체(22)가 디스플레이 디바이스(24) 상에서 디스플레이된 이후에, 카메라(12)는 새로운 피사체 영역(미도시)의 광각 시야를 제공하도록 제어될 수 있고, 전술한 단계는 반복된다. 대안에서, 원하는 피사체(22)가 디스플레이(24) 상에서 시청자에게 디스플레이된 이후에,새로운 원하는 피사체(미도시)는 전체 피사체 영역(21)으로부터 선택될 수 있고, 전술한 단계는 반복된다.
카메라 시스템(10)의 현저한 장점은, 장면 사이의 순간적인 스위칭, 즉 광각 시야로부터 원하는 피사체의 전체 해상도 시야로의 순간적인 스위칭을 제공하는 것이다. 카메라 시스템(10)은 산업상 이용가능한 구성 요소로 구현될 수 있다. 더욱이, 카메라 시스템(10)은 적당한 비용으로 구현될 수 있다.
본 발명의 원리, 바람직한 실시예 및 동작 방식은 이전의 명세서에 설명되었다. 그러나, 본 명세서에서 보호받고자 하는 본 발명은, 개시된 특정 형태에 한정되는 것으로 구성되어서는 안되며, 이것이 한정적이기보다는 예시적으로 간주되어야 한다. 당업자는 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고도 변화에서의 변경을 이룰 수 있다. 따라서, 전술한 상세한 설명은 첨부된 청구항에 설명된 바와 같이 사실상 예시적으로 고려되어야 하고 본 발명의 범주 및 사상에 한정되어서는 안 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, EPTZ 카메라에 의해 제공된 시야와 MPTZ 카메라에 의해 제공된 시야 사이의 순간적인 스위칭을 제공하는 카메라 시스템 등에 이용된다.

Claims (10)

  1. 카메라 시스템(10)으로서,
    광각 시야(wide angle view)를 갖는 고정 카메라(12)와;
    이미지를 실질적으로 전체(full) 해상도로 제공하기 위해 비교적 더 작은 각의 시야를 갖는 원격 제어 카메라(14)와;
    상기 고정 카메라(12)의 광각 시야를 모니터링(monitoring)하고, 상기 광각 시야 내에서 원하는 피사체(subject)의 선택을 가능하게 하고, 상기 고정 카메라의 상기 광각 시야에 기초하여 상기 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌(electronic pan-tilt-zoom) 시야를 생성하고, 상기 원하는 피사체의 상기 전자 팬-틸트-줌 시야를 오버래핑(overlaps)하는 시야를 제공하기 위해 상기 원격 제어 카메라(14)를 제어하고, 상기 원격 제어 카메라(14)의 해상도에 따라 상기 원하는 피사체의 상기 전자 팬-틸트-줌 시야를 처리하기 위한 프로세서(16)를
    포함하는, 카메라 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고정 카메라(12)는 전자-팬-틸트-줌 카메라를 포함하는, 카메라 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 원격 제어 카메라(14)는 기계적-팬-틸트-줌 카메라를 포함하는, 카메라 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서(16)는 컴퓨터를 포함하는, 카메라 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 원하는 피사체의 실질적으로 전체 해상도의 시야를 디스플레이하기 위한 수단을 더 포함하는, 카메라 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서(16)는 상기 고정 및 원격 제어 카메라의 특정한 동작 특성을 한정하는 교정(calibration) 데이터를 수신하기 위한 수단을 포함하는, 카메라 시스템.
  7. 카메라 시스템 동작 방법으로서,
    광각 시야를 제공하는 고정 카메라(12)와, 실질적으로 전체 해상도로 이미지를 제공하기 위해 비교적 더 작은 각의 시야를 갖는 원격 제어 카메라(14)를 구비하는 카메라 시스템(10)을 제공하는 단계와;
    상기 고정 카메라(12)의 상기 광각 시야를 모니터링하는 단계와;
    상기 광각 시야 내에서 원하는 피사체를 선택하는 단계와;
    상기 고정 카메라(12)의 상기 광각 시야에 기초하여 상기 원하는 피사체의 전자 팬-틸트-줌 시야를 생성하는 단계와;
    상기 원하는 피사체의 상기 전자 팬-틸트-줌 시야를 오버래핑하는 시야를 제공하기 위해 상기 원격 제어 카메라(14)를 제어하는 단계와;
    상기 원격 제어 카메라(14)의 해상도에 따라 상기 원하는 피사체의 상기 전자 팬-틸트-줌 시야를 처리하는 단계를
    포함하는, 카메라 시스템 동작 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 고정 카메라 및 원격 제어 카메라의 특정한 동작 특성을 한정하는 교정 데이터를 제공하는 단계를 더 포함하는, 카메라 시스템 동작 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 원하는 피사체의 처리된 시야를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 카메라 시스템 동작 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 선택 단계는 상기 광각 시야 내에서 상기 원하는 피사체를 한정하는 픽셀 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, 카메라 시스템 동작 방법.
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