KR20020095999A - 디지털 카메라의 움직임 추적방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 카메라의 움직임 추적방법에 관한 것으로, 종래 디지털 카메라는 디지털 카메라는 그 위치가 고정된 형태로 움직이는 물체에대한 효율적인 촬상이 불가능하여 사용효율이 저하되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 다수의 영상시퀀스로 부터 차영상을 구하고, 그 차영상의 비교를 통해 누적차영상을 구하는 누적차영상 획득단계와; 상기 누적차영상 획득단계에서 획득된 누적차영상을 이용하여 촬상하고자하는 물체의 주변에서 일정거리 이격된 영역 내에서 그 촬상하고자하는 물체를 탐색하는 촬상대상 탐색단계와; 상기 촬상대상 탐색단계에서 물체의 위치가 탐색되면 이전 프레임과 비교하여 다음 물체의 이동위치를 예측하는 물체위치 예측단계와; 상기 예측위치에 따라 서보를 구동하여 디지털 카메라의 촬상영역을 이동시키는 서보구동단계로 구성되어 촬상한 영상시퀀스의 누적차영상을 획득하고, 그 누적차영상의 정보를 이용하여 촬상 객체의 움직임을 탐색, 예측하여 보다 빠른 시간내에 객체의 추출이 가능하며, 그 예측값에 따라 서보를 구동하여 움직이는 물체를 항상 화면의 중심에 오도록 촬상함으로써 디지털 카메라의 사용효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

디지털 카메라의 움직임 추적방법{METHOD FOR FOLLOWING MOVEMENT OF DIGITAL CAMERA}

본 발명은 디지털 카메라의 움직임 추적방법에 관한 것으로, 특히 고정된 디지털 카메라를 객체의 움직임에 따라 이동함이 가능하도록 함으로써, 촬상 효율을 향상시킬 수 있는 디지털 카메라의 움직임 추적방법에 관한 것이다.

일반적으로 종래 디지털 카메라는 피씨 모니터 상부에 장착하여 고정된 위치의 영상만을 촬상할 수 있다. 즉, 화상통신을 하는 경우 타방의 사용자는 일방의 사용자가 디지털 카메라가 촬상하고 있는 모니터의 앞 영역을 벗어나는 경우, 그 사용자가 무엇을 하고 있는 지 알 수 없게 된다.

그리고, 그 디지털 카메라에는 줌 기능이 없기 때문에 일방의 사용자가 자신의 디지털 카메라로 부터 원거리에 있는 경우, 타방의 상대자가 잘 볼 수 없게 된다.

이와 같은 특성은 화상 회의 등에서 사용자가 자료나 기타 물품을 이용하여 어떠한 설명을 하거나, 움직이는 물체에 대한 정보를 교환하기에는 부적당하며 이에 대한 대책이 요구된다.

상기한 바와 같이 종래 피씨에서 사용하는 디지털 카메라는 그 위치가 고정된 형태로 움직이는 물체에대한 효율적인 촬상이 불가능하여 사용효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 탐색창을 사용하여 움직임을 파악하여 추적하도록 하는 디지털 카메라의 움직임 추적방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명 디지털 카메라의 움직임 추적방법의 순서도.

도2는 도1에 있어서, 누적차영상 획득단계의 모식도.

도3은 도1에 있어서, 대상물체 탐색단계에서 적용되는 탐색창의 일실시예도.

도4a 및 도4b는 도1에 있어서, 물체위치 예측단계의 일실시예도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

31:촬상된 물체32,43:탐색창

41:배경42:촬상할 물체

44:예측위치

상기와 같은 목적은 다수의 영상시퀀스로 부터 차영상을 구하고, 그 차영상의 비교를 통해 누적차영상을 구하는 누적차영상 획득단계와; 상기 누적차영상 획득단계에서 획득된 누적차영상을 이용하여 촬상하고자하는 물체의 주변에서 일정거리 이격된 영역 내에서 그 촬상하고자하는 물체를 탐색하는 촬상대상 탐색단계와; 상기 촬상대상 탐색단계에서 물체의 위치가 탐색되면 이전 프레임과 비교하여 다음 물체의 이동위치를 예측하는 물체위치 예측단계와; 상기 예측위치에 따라 서보를 구동하여 디지털 카메라의 촬상영역을 이동시키는 서보구동단계로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명 디지털 카메라의 움직임 추적방법을 보인 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 다수의 영상시퀀스로 부터 차영상을 구하고, 그 차영상의 비교를 통해 누적차영상을 구하는 누적차영상 획득단계와; 상기 누적차영상 획득단계에서 획득된 누적차영상을 이용하여 촬상하고자하는 물체의 주변에서 일정거리 이격된 영역 내에서 그 촬상하고자하는 물체를 탐색하는 촬상대상 탐색단계와; 상기 촬상대상 탐색단계에서 물체의 위치가 탐색되면 이전 프레임과 비교하여 다음 물체의 이동위치를 예측하는 물체위치 예측단계와; 상기 예측위치에 따라 서보를 구동하여 디지털 카메라의 촬상영역을 이동시키는 서보구동단계로 이루어진다.

이하, 상기와 같은 본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 디지털 카메라의 움직임 추적방법에 있어서, 전처리 과정인 누적 차영상을 구하는 방법의 모식도로서, 이에 도시한 바와 같이 다수의 영상시퀀스(1)의 차를 구하여 움직이는 물체에 대한 정보를 포함하는 차영상(2)을 획득하는 차영상획득단계와; 상기 획득된 차영상(2)을 누적하여 움직임의 방향 및 시간과 관련된 움직임 속성을 포함하는 누적차영상(3)을 획득하는 단계로 구성된다.

즉, 디지털 카메라를 이용하여 촬상하는 과정은 정지된 이미지의 시간에 따른 변화로 볼 수 있으며, 일정 간격으로 촬상한 영상시퀀스(1)에서 최근의 영상시퀀스와 그 이전의 영상시퀀스의 차를 구하면 영상들 내에 있는 화소의 계조도는 정지해 있는 배경에서는 그 값이 변하지 않고, 움직이는 물체가 있는 영역에서는 그 값이 변하게 된다.

이와 같이 연속되는 영상의 차를 구하면, 배경과 움직이는 물체를 분리할 수 있게 되며, 차영상(2)에는 물체의 움직임에 대한 정보가 남게 된다. 이때의 움직임에 대한 정보는 물체의 움직임 방향과 속도를 포함한다.

그 다음, 상기 다수의 차영상(2)을 종합하여 움직임의 방향과 시간에 관계된 물체의 위치 속성에 대한 정보를 포함하는 누적차영상(3)을 구한다.

이와 같은 누적 차영상은 처음의 영상시퀀스(1)를 참조영상으로 하고, 다수개의 연속되는 프레임으로 부터 얻어질 수 있으며, 누적차영상의 값들은 참조영상의 회색값과 비교프레임의 회색값과 얼마나 자주 바뀌었는지에 관한 정보를 알려준다.

아래의 수학식1은 연속적인 복수개의 영상에서 각 영상에 대한 중요도를 나타낸다. 최근의 영상일수록 높은 가중치가 부여되며, 이는 현재의 움직임에 대한 중요성을 반영하고 또한 현재 물체의 위치를 명시할수 있게 된다.

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또한, 이와 같은 영상에서 추적하고 있는 물체를 찾아내기 위해서는 촬상영역의 전영역을 탐색하지 않고 물체 위치의 예측 값 주변에서만 탐색하여 효율적인 탐색이 가능하도록 한다.

즉, 물체의 움직임을 판단하여 예측값을 설정하고, 그 예측 값의 주변에서만 탐색을 실행하면 효율적인 탐색이 이루어 질 수 있게 된다.

도3은 본 발명에 적용되는 탐색창의 일실시예도로서, 이에 도시한 바와 같이 현재의 촬상된 물체(31)의 위치로 부터 상하좌우 5픽셀(pixel) 내의 영역에서 다음 프레임의 물체의 위치를 탐색하는 탐색창(32)를 이용하여 물체의 이동위치를 탐색한다.

즉, 시간에 따라 위치를 달리하며 변화하는 물체의 위치를 계속 추적하려면 현재의 위치를 정확히 찾아낸 후에 다음의 위치를 예측할 수 있어야만 한다. 물체의 위치를 바꾼 후에 단순히 따라가기만 한다면 촬상한 영상이 정확히 영상의 중심에 올수 있는 기회는 그 확률이 거의 없게 되며, 측정한 현재 위치와 과거 예측한 위치를 이용하여 다음의 위치를 예측하고 여기서 얻어진 정보를 이용하여 카메라의 서보 시스템을 구동한다면 항상 물체를 추적 영상의 중심에 위치하게 할 수 있다.

도4a 및 도4b는 탐색창을 사용하여 초기 프레임에서 물체를 감지하고, 그 물체의 위치를 예측하여 탐색하는 과정을 보인 모식도로서, 이에 도시한 바와 같이 배경(41)에서 촬상할 물체(42)를 탐색창(43)을 이용하여 검색하고, 그 물체의 움직임을 누적 차영상을 이용하여 검출함과 아울러 이 이동방향 및 이동속도를 예측하여 다음번 촬상동작에서 그 예측위치(44)를 검색하여 보다 빠르고 정확하게 물체를 추적할 수 있다.

이와 같은 방법은 물체를 추적하여 촬상하는 과정에서 배경의 영향을 받지않고 빠르게 물체를 추적할 수 있게 된다.

또한, 탐색 창 내에 두개이상의 물체가 있을때 전 프레임에서 기억된 물체의 특징과 탐색창내에서 발견된 물체의 특징을 비교하여 가장 짧은 유클리안 거리를 가지는 물체를 추적 대상 물체(42)로 인식하고 촬상한다.

상기와 같이 움직임에 대한 탐색과 예측을 통해 보다 빠르게 객체 추출이 가능하며, 카메라의 위치를 객체의 움직임에 따라 이동하게 되어 객체가 디지털 카메라의 촬상범위을 벗어나지 않도록 촬상할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명 디지털 카메라의 움직임 추적방법은 촬상한 영상시퀀스의 누적차영상을 획득하고, 그 누적차영상의 정보를 이용하여 촬상 객체의 움직임을 탐색, 예측하여 보다 빠른 시간내에 객체의 추출이 가능하며, 그 예측값에 따라 서보를 구동하여 움직이는 물체를 항상 화면의 중심에 오도록 촬상함으로써 디지털 카메라의 사용효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 다수의 영상시퀀스로 부터 차영상을 구하고, 그 차영상의 비교를 통해 누적차영상을 구하는 누적차영상 획득단계와; 상기 누적차영상 획득단계에서 획득된 누적차영상을 이용하여 촬상하고자하는 물체의 주변에서 일정거리 이격된 영역 내에서 그 촬상하고자하는 물체를 탐색하는 촬상대상 탐색단계와; 상기 촬상대상 탐색단계에서 물체의 위치가 탐색되면 이전 프레임과 비교하여 다음 물체의 이동위치를 예측하는 물체위치 예측단계와; 상기 예측위치에 따라 서보를 구동하여 디지털 카메라의 촬상영역을 이동시키는 서보구동단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 움직임 추적방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 누적차영상 획득단계는 순차적으로 촬상되는 다수의 영상시퀀스의 차를 구하여 움직이는 물체에 대한 정보를 포함하는 차영상을 획득하는 차영상획득단계와; 상기 획득된 차영상을 누적하여 움직임의 방향 및 시간과 관련된 움직임 속성을 포함하는 누적차영상을 획득하는 누적차영상 검출단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 움직임 추적방법.
3. 제 1항에 있어서, 촬상대상 탐색단계는 촬상대상 보다 일정크기 이상 큰 탐색창을 사용하여 촬상 대상의 위치를 탐색하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 움직임 추적방법.
4. 제 1항에 있어서, 물체위치 예측단계는 상기 획득된 누적차영상을 이용하여 이동하는 물체의 속도 및 이동방향을 예측하여 다음 촬상될 영역의 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 움직임 추적방법.
5. 제 1항에 있어서, 촬상대상 탐색단계에서 탐색창 내에 두개의 물체가 존재하면 이전의 프레임의 물체와 비교하여 가장 짧은 유클리안 거리를 갖는 물체를 촬상 대상으로 인식하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 움직임 추적방법.