KR20030035023A - 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 연속적으로 입력되는 감지대상구역에 대한 비디오 프레임에 대하여, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 감지선상에서의 평균색신호값(평균RGB값)을 구하여 현재 프레임 이전의 프레임(기준 프레임)의 감지선상에서의 프레임 평균색신호값(프레임 평균 RGB값)과 비교함으로써 현재 프레임에 대한 움직임여부를 신속/정확하게 감지할 수 있게 하는, 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결 방법의 요지

본 발명은, 움직임 감지 시스템에 적용되는 움직임 감지 방법에 있어서, 사용자로부터 감지선을 설정받는 제 1 단계; 감지대상구역에 대한 비디오 프레임을 연속적으로 입력받으면서, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 평균색신호값을 산출하는 제 2 단계; 상기 현재 프레임 이전의, 소정의 개수의 기준 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 프레임 평균색신호값을 산출하는 제 3 단계; 및 상기 감지선을 따라, 상기 제 2 단계에서 산출된 현재 프레임의 평균색신호값과 상기 제 3 단계에서 산출된 기준 프레임의 프레임 평균색신호값을 비교하여, 상기 현재 프레임에 대한 움직임여부를 감지하는 제 4 단계를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 움직임 감지 등에 이용됨.

Description

라인감지를 이용한 움직임 감지 방법{Method for detecting motion using line detection}

본 발명은 움직임 감지 방법에 관한 것으로서, 특히 연속적으로 입력되는 감지대상구역에 대한 비디오 프레임에 대하여, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 감지선상에서의 평균색신호값(평균RGB값)을 구하여 현재 프레임 이전의 프레임(기준 프레임)의 감지선상에서의 프레임 평균색신호값(프레임 평균RGB값)과 비교함으로써 현재 프레임에 대한 움직임여부를 신속/정확하게 감지할 수 있게 하는, 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.

종래의 감지 시스템들은 형광등 불빛, 자동차의 헤드라이트, 라이터 불, 촛불, 햇빛의 변화 등과 같은 비(非)감지요소로 인하여 오동작을 하는 경우가 많이 있었다. 즉, 실내 조도의 작은 변화에도 민감하게 반응하여, 움직임으로 감지하는 등의 오동작으로 인하여 감지의 신뢰성, 정확성, 안정성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 감지 시스템은 감지대상구역에 대한 비디오 프레임 전체를 기준 프레임과 비교하기 때문에 감지속도가 느리다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 연속적으로 입력되는 감지대상구역에 대한 비디오 프레임에 대하여, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 감지선상에서의 평균색신호값(평균RGB값)을 구하여 현재 프레임 이전의 프레임(기준 프레임)의 감지선상에서의 프레임 평균색신호값(프레임 평균RGB값)과 비교함으로써 현재 프레임에 대한 움직임여부를 감지할 수 있게 하는, 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법에 대한 개념 설명도.

도 2 는 본 발명에 따른 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법에 대한 일실시예 흐름도.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 움직임 감지 시스템에 적용되는 움직임 감지 방법에 있어서, 사용자로부터 감지선을 설정받는 제 1 단계; 감지대상구역에 대한 비디오 프레임을 연속적으로 입력받으면서, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 평균색신호값을 산출하는 제 2 단계; 상기 현재 프레임 이전의, 소정의 개수의 기준 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 프레임 평균색신호값을 산출하는 제 3 단계; 및 상기 감지선을 따라, 상기 제 2 단계에서 산출된 현재 프레임의 평균색신호값과 상기 제 3 단계에서 산출된 기준 프레임의 프레임 평균색신호값을 비교하여, 상기 현재 프레임에 대한 움직임여부를 감지하는 제 4 단계를 포함한다.

한편, 본 발명은, 프로세서를 구비한 움직임 감지 시스템에, 사용자로부터 감지선을 설정받는 제 1 기능; 감지대상구역에 대한 비디오 프레임을 연속적으로 입력받으면서, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 평균색신호값을 산출하는 제 2 기능; 상기 현재 프레임 이전의, 소정의 개수의 기준 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 프레임 평균색신호값을 산출하는 제 3 기능; 및 상기 감지선을 따라, 상기 제 2 기능에서 산출된 현재 프레임의 평균색신호값과 상기 제 3 기능에서 산출된 기준 프레임의 프레임 평균색신호값을 비교하여, 상기 현재 프레임에 대한 움직임여부를 감지하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법에 대한 개념설명도이다.

감지 시스템은 CCD 또는 USB카메라 등을 통하여 감지 영역에 대한 영상을 입력받아, 이를 사용자에게 디스플레이한다.

사용자가 디스플레이되는 화면상에 임의로 감지선(100)을 그리면, 감지 시스템은 사용자가 그린 감지선상에 위치한 모든 픽셀 각각에 대하여 그 픽셀의 좌표가 x ≥x'＋a 와 y ≤y'＋b의 두 조건 중에서 하나의 조건 또는 두 조건 모두를 만족시키는지를 확인하여, 조건을 만족하는 픽셀의 좌표(x, y)를 대표점으로 설정하여 저장한다. 여기서, x, y는 현재의 좌표이고, x', y'는 현재좌표 바로 이전의 좌표를 나타낸다.

감지 시스템은 연속적으로 입력되는 비디오 프레임에 대하여, 주기적으로 사용자가 설정한 감지선을 이용하여 움직임 여부를 판단한다.

이하, 현재 움직임여부의 판단 대상이 되는 특정한 프레임을 현재 프레임 (F0)이라 하고, 그 현재 프레임 이전의 프레임을 기준 프레임(F1, F2, F3 등)이라 정의한다.

감지 시스템은 현재 프레임(110) 내에 그려진 감지선상에 위치한 대표점(114)을 중심으로 x ±a, y ±b 크기의 영역을 블록으로 설정하고, 블록내의 각각의 픽셀에 대해 레드(Red)값, 그린(Green)값, 블루(Blue)값(이하, R, G, B라 함)을 구하고 이를 모두 더한 후, 하나의 블록에 포함된 픽셀수로 나누어 해당 블록에 대하여 평균R값, 평균G값, 및 평균B값(이하, 간단히 평균RGB값이라 함)을 구하여 저장한다. 상기와 동일한 방법으로, 현재 프레임의 감지선상에 위치한대표점(114)에 기준으로 설정된 모든 블록(b01, b02, b03 등)에 대해 평균RGB값을 계산하여 순차적으로 저장한다.

그리고, 감지 시스템은 현재 프레임(F0) 이전의 3개의 기준 프레임(F1, F2, F3)(120 내지 124)에 대해서도, 각각의 블록에 대한 평균RGB값을 구한 후, 대표점이 같은 블록들의 평균RGB값을 더한 합산값을 '3'(프레임 개수)으로 나누어 구한 값(이하, 프레임 평균RGB값이라 함)을 구하여 순차적으로 저장한다.

예를 들어, 설명하면 다음과 같다(130).

기준 프레임 F1에 대하여 블록b11, 블록b12, 블록b13 등에 대하여 각각 평균RGB값을 구하고, 또한 기준 프레임 F2에 대하여 블록b21, 블록b22, 블록b23 등에 대하여 각각 평균RGB값을 구하고, 또한 기준 프레임 F1에 대하여 블록b11, 블록b12, 블록b13 등에 대하여 각각 평균RGB값을 구한다. 그리고 나서, 대표점이 같은 블록b11, 블록b21, 블록b31에 대한 평균RGB값을 합산한 후, 그 합산값을 기준 프레임 개수(여기서는 3개)로 나누면, 특정한 대표점에 대한 프레임 평균RGB값을 구하게 된다.

이후, 감지 시스템은 사용자가 설정한 감지선 상에 위치하고 있는 대표점을 기준으로 한 블록 각각에 대하여 현재 프레임의 평균RGB값과 기준 프레임의 프레임 평균RGB값을 순차적으로 비교(즉, R값, G값, B값을 독립적으로 비교)하여, R값, G값, B값 중 적어도 어느 하나가 임계값이상 차이가 나는 블록의 개수가 일정한 기준치를 초과하면, 현재 프레임F0의 감지선상에 객체의 움직임이 있는 것으로 판단하여 사용자에게 출력한다.

도 2 는 본 발명에 따른 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, 감지선 상에 물체의 움직임이 있는 것으로 판단하는 기준이 되는 임계값을 입력받는다(200). 여기서, 임계값 설정은 임의의 각각 논리식에서 이들 논리식 가운데 적어도 n개가 참이면 결과가 참, n개 이하가 참이면 결과가 거짓이 되는 성질을 갖는 논리 연산자 즉, 아날로그 양의 입력이 어떤 한계값을 초과했을 때 출력이 "1" 그 외는 "0"이 되는 회로에서의 한계값으로 자유로운 감지 영역 설정 방법의 임계값을 설정하는 것이다. 임계값에는 RGB값에 대한 임계값과, RGB값이 차이가 나는 블록개수에 대한 임계값(이하, 기준개수라 한다)이 있다.

감지 시스템이 사용자에게 감지영역에 대한 영상을 디스플레이하면, 사용자는 그 디스플레이되는 영상화면상에 마우스를 이용하여 감지선을 그리게 된다.

즉, 사용자는 자유로운 감지 영역을 설정하기 위해서 카메라의 영상이 디스플레이되는 화면의 특정 영역에 드로우(Draw) 함수를 사용하여 감지선을 그리는 것이다. 여기서, 드로우(Draw) 함수는 윈도우 API함수이며, 화면상에 선을 그릴 수 있는 함수이다.

감지 시스템은 사용자가 감지선을 그리고 있는지를 검사하여(202), 사용자가 감지선을 그리기 시작하면 감지선 상에 위치한 각각의 픽셀의 좌표가 x ≥x'＋a 와 y ≤y'＋b의 두 조건 중, 적어도 어느 하나의 조건을 만족하는지를 확인한다(204).

확인 결과, 감지선 상에 위치한 각 픽셀의 좌표가 x ≥x'＋a 와 y ≤y'＋b의 두 조건 중에서 하나 또는 두가지 모두를 만족하면, 그 픽셀의 (x,y)좌표를 대표점으로 설정하고 그 설정된 대표점을 저장한다(208). 이렇게 설정되어 저장된 대표점들의 집합이 사용자가 설정한 감지선이다.

확인 결과, 감지선 상에 위치한 각 픽셀의 좌표가 x ≥x'＋a 와 y ≤y'＋b의 두 조건 모두를 만족하지 않으면, 사용자에게 감지선을 다시 그리도록 요구한다 (206).

상기의 좌표조건(즉, x ≥x'＋a 와 y ≤y'＋b 조건)에 부합하는지를 확인하여 대표점으로 설정하는 과정(204 내지 208)은 사용자가 디스플레이 화면 상에 감지선을 긋는 것이 끝날 때까지 계속적으로 수행된다.

즉, 감지 시스템은 사용자가 디스플레이되는 화면상에 감지선을 긋는 것이 끝났는지를 확인하여(210), 만약 사용자의 감지선 그리기가 끝나지 않았으면 사용자가 그리는 감지선에 대하여 좌표조건 부합여부 확인 과정(204) 및 대표점 설정 과정(208)을 수행하고, 만약 사용자의 감지선 그리기가 끝났으면 "212"이후의 과정을 수행한다.

감지 시스템은 감지영역에 대한 비디오 프레임을 연속적으로 입력받으며, 주기적으로 현재 프레임에 대하여 "208"에서 저장된 감지선상의 대표점을 이용하여 블록들을 설정하고 각각의 블록에 대하여 평균RGB값을 구하여 대표점의 순서대로 저장한다(212). 즉, 현재 프레임의 블록 각각에 대하여 평균RGB값을 구한 후, 감지선상의 대표점의 순서대로 저장한다.

이하, 저장된 대표점을 기준으로 블록을 설정하고, 그 설정된 블록 내의 픽셀들의 RGB값을 구하는 과정을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.

여기서, 대표점(x,y)를 기준으로 한 블록은 (x-a,y+b), (x+a,y+b), (x-a,y-b), (x+a,y-b)을 꼭지점의 좌표로 하고 그 중심점의 좌표가 (x,y)인 사각형이다(도 1 참조).

감지 시스템에 저장된 대표점(x, y) 좌표를 기준으로 지정된 'A ×A' 크기의 블록 내에 있는 각 픽셀들의 RGB값을 GetRValue(빨간색값), GetGValue(초록색값), GetBValue(파랑색값) 함수를 이용하여 구하고, 각각의 픽셀에 대한 RGB값 모두 합산한 후 , 그 합산값을 1개의 블록 내에 있는 전체 픽셀 개수로 다시 나누면, 1개 블록의 평균RGB값을 구하게 되며, 이러한 과정은 아래의 (수학식 1)과 같다. 여기서, A는 픽셀 개수를 의미하므로, 'A×A' 크기의 블록이란 가로와 세로 한 줄에 A개의 픽셀이 있어 전체적으로 A×A 개의 픽셀이 있는 블록을 의미한다.

{R값(1픽셀) + ... + R값(A ×A 픽셀)}/(A ×A) = 1개 블록의 평균R값

{G값(1픽셀) + ... + G값(A ×A 픽셀)}/(A ×A) = 1개 블록의 평균G값

{B값(1픽셀) + ... + B값(A ×A 픽셀)}/(A ×A) = 1개 블록의 평균B값

그리고 나서, 현재 프레임 이전의 일정한 개수(예를 들면, 3개)의 기준 프레임에 대해서도 동일한 방법으로 프레임별로 블록을 설정하고 그 설정된 각각의 블록에 대한 평균RGB값을 구한 후, 대표점이 같은 블록들에 대해서 프레임별로 산출된 3개의 평균RGB값의 평균값(이하, 프레임 평균RGB값이라 함)을 구하여 대표점의순서대로 저장한다(214). 즉, 3개의 기준 프레임의 블록 각각에 대하여 프레임 평균RGB값을 구한 후, 감지선상의 대표점의 순서대로 저장한다.

특정 블록에 대한 프레임 평균RGB값은, 아래의 (수학식 2)와 (수학식 3)과 같이, 특정 블록에 대한 현재 프레임 F0 이전의 프레임인 기준 프레임 F1, F2, F3 각각에 대하여 평균RGB값을 구한 후(수학식 2 참조), 프레임별로 구한 3개의 평균RGB값을 합산하고, 그 합산값을 기준 프레임의 개수로 나누어 구한다(수힉식 3 참조).

기준 프레임 F1(현재 프레임 F0의 1프레임 전(前) 프레임)의 평균RGB값

= {RGB값(1픽셀) + ... + RGB값(A ×A픽셀)}/(A ×A)

기준 프레임 F2(현재 프레임F0 의 2프레임 전 프레임)의 평균RGB값

= {RGB값(1픽셀) + ... + RGB값(A ×A픽셀)}/(A ×A)

기준 프레임 F3(현재 프레임F0의 3프레임 전 프레임)의 평균RGB값

= {RGB값(1픽셀) + ... + RGB값(A ×A픽셀)}/(A ×A)

프레임 평균RGB값 = (기준 프레임 F1의 평균RGB값 + 기준 프레임 F2의 평균RGB값 + 기준 프레임 F3의 평균RGB값) / 3

이후, 사용자가 설정한 감지선 상에 위치하고 있는 대표점을 기준으로 한 블록 각각에 대하여 현재 프레임의 평균RGB값과 기준 프레임의 프레임 평균RGB값을 순차적으로 비교(즉, R값, G값, B값을 각각 비교)하여(216), R값, G값, B값 중 적어도 어느 하나가 임계값이상 차이가 나는 블록의 개수가 기준개수(예를 들면, 전체 블록의 30%에 해당하는 개수)를 초과하는지를 확인한다(218).

확인 결과, R값, G값, B값 중 적어도 어느 하나가 임계값이상 차이가 나는 블록의 개수가 기준개수보다 크거나 같으면, 현재 프레임의 감지선상에 객체의 움직임이 있는 것으로 판단하여 사용자에게 출력한다(220).

확인 결과, R값, G값, B값 중 적어도 어느 하나가 임계값이상 차이가 나는 블록의 개수가 기준개수보다 작으면, 현재 프레임의 감지선 상에 객체의 움직임이 없는 것으로 판단하여 사용자에게 출력한다(222).

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 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 라인 감지를 함으로써 형광등 불빛, 자동차 헤드라이트, 라이타, 촛불, 햇빛의 변화 등과 같은 비감지요소에 의한 영향을 최소화하기 때문에, 신뢰성, 정확성, 및 안정성이 높은 움직임 감지를 수행할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 해안선, 은행, 증권회사 등과 같이 고도의 정확성과 신뢰성을 요구하는 보안 지역에서 그 유용성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 빛의 변화를 감지할 수 있기 때문에, 화재 발생을 즉각적으로 감지할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 움직임 감지 시스템에 적용되는 움직임 감지 방법에 있어서,

   사용자로부터 감지선을 설정받는 제 1 단계;

   감지대상구역에 대한 비디오 프레임을 연속적으로 입력받으면서, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 평균색신호값을 산출하는 제 2 단계;

   상기 현재 프레임 이전의, 소정의 개수의 기준 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 프레임 평균색신호값을 산출하는 제 3 단계; 및

   상기 감지선을 따라, 상기 제 2 단계에서 산출된 현재 프레임의 평균색신호값과 상기 제 3 단계에서 산출된 기준 프레임의 프레임 평균색신호값을 비교하여, 상기 현재 프레임에 대한 움직임여부를 감지하는 제 4 단계

   를 포함하는 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 단계의 감지선 설정은,

   상기 사용자의 요구에 따라 임의로 감지선을 설정받아, 상기 감지선상의 소정의 픽셀좌표를 대표점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 단계의 현재 프레임에 대한 평균색신호값 산출 과정은,

   상기 현재 프레임에 대하여, 상기 제 1 단계에서 설정된 감지선에 대한 좌표정보를 이용하여 상기 감지선상의 각각의 대표점을 기준으로 소정의 크기의 블록들을 설정하고, 상기 설정된 각각의 블록에 대하여 블록내의 색신호값에 대한 평균값을 산출하는 것을 특징으로 하는 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 3 단계의 기준 프레임에 대한 프레임 평균색신호값 산출 과정은,

   각각의 기준 프레임에 대해서, 상기 제 1 단계에서 설정된 감지선에 대한 좌표정보를 이용하여 상기 감지선상의 각각의 대표점을 기준으로 소정의 크기의 블록을 설정하고, 상기 설정된 각각의 블록에 대한 평균색신호값을값을 산출 후; 대표점이 같은 블록들에 대해서, 상기 프레임별로 산출된 평균색신호값들의 평균값을 산출하는 것을 특징으로 하는 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 4 단계는,

   상기 감지선 상의 대표점을 기준으로 한 블록 각각에 대하여, 상기 제 2 단계에서 산출된 현재 프레임의 평균색신호값과 상기 제 3 단계에서 산출된 기준 프레임의 프레임 평균색신호값을 순차적으로 비교하는 제 5 단계;

   상기 제 5 단계의 비교 결과, 소정의 임계값 이상의 색신호값의 차이를 가지는 블록의 개수가 소정의 기준개수 이상이면, 상기 현재 프레임에 대하여 움직임이 존재하는 것으로 판단하는 제 6 단계; 및

   상기 제 5 단계의 비교 결과, 소정의 임계값 이상의 색신호값의 차이를 가지는 블록의 개수가 소정의 기준개수 미만이면, 상기 현재 프레임에 대하여 움직임이 없는 것으로 판단하는 제 7 단계

   를 포함하는 라인감지를 이용한 움직임 감지 방법.
6. 프로세서를 구비한 움직임 감지 시스템에,

   사용자로부터 감지선을 설정받는 제 1 기능;

   감지대상구역에 대한 비디오 프레임을 연속적으로 입력받으면서, 주기적으로 현재의 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 평균색신호값을 산출하는 제 2 기능;

   상기 현재 프레임 이전의, 소정의 개수의 기준 프레임에 대하여 상기 감지선상에서의 프레임 평균색신호값을 산출하는 제 3 기능; 및

   상기 감지선을 따라, 상기 제 2 기능에서 산출된 현재 프레임의 평균색신호값과 상기 제 3 기능에서 산출된 기준 프레임의 프레임 평균색신호값을 비교하여,상기 현재 프레임에 대한 움직임여부를 감지하는 제 4 기능

   을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.