KR20030064668A - 객체식별이 가능한 영상처리 디지탈녹화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보안 전문시스템인 DVR시스템에 관한 것으로, 기존 DVR시스템은 영상데이터를 가공하지 않고 원 영상을 녹화하고 보관하였다가, 나중에 녹화된 영상을 검색시 녹화시간, 카메라번호, 경보발생시간등으로 영상을 검색하는 시스템이다. 물론 약간의 영상처리가 가미된 개선 DVR시스템은 촬영된 영상에서 움직임을 검출하는 알고리즘을 부가하여 촬영되는 피사체에서 움직임이 발생되는 순간에 영상을 녹화하고, 피사체의 움직임이 없으면 영상 녹화를 중지하게 함으로써 영상을 보관하는 데이터의 용량을 줄일 수 있는 영상처리기능도 있다. 현재 보안시스템은 아날로그방식의 CCTV카메라와 결합된 DVR 시스템이 주류를 이루고 있으며, 단순한 영상자료보관에 그치고 수집된 데이터를 분석하여 새로운 기능을 구현하지 못하고 있는 것이 현 실정이다. 따라서 본 발명은 이미지 프로세싱 기술을 활용한 객체 인식 기능의 영상처리 DVR시스템으로, 고 기능의 영상 인식 및 처리 기능을 부가하여 움직임이 있는 피사체, 즉 대상 객체를 자동으로 시스템에서 식별하여 고유 식별자(ID)를 부여하고, 일정한 관리 지역 내에서의 객체의 움직임을 정보로 관리한다. 객체가 관리됨으로 Zone감시 카메라제어기 간에 객체 Tracking을 가능하게 하여, 다양한 파라메터(크기, 색깔, 무늬, 형태 등)에 의한 객체 관리와 검색 기능을 지원하는 새로운 단계의 보안시스템을 구현한다. 본 시스템이 촬영된 영상 속에 움직임이 있는 객체를 다양한 파라메터에 의해 식별함으로써 광범위한 감시영역에서 해당 객체 고유 식별자(ID)를 지속적으로 추적함으로써, 여러 개의 객체를 동시에추적이 가능하고, 한층 더 진보된 보안시스템을 제공하여 만일에 발생할 수 있는 사고로부터 소중한 생명과 재산 등을 보호하고 예방 가능한 고급의 보안시스템을 제공한다

Description

객체식별이 가능한 영상처리 디지탈녹화시스템 {Advanced Image Processing Digital Video Recorder System}

본 발명은 보안 시스템인 DVR시스템의 영상처리에 관한 것으로 , 기존 DVR시스템은 영상데이타를 가공하지 않고 원 영상을 녹화하고 보관하였다가, 나중에 녹화된 영상을 검색시 녹화시간, 카메라번호, 경보발생시간등으로 영상을 검색하는 시스템이다. 약간의 영상처리가 가미된 개선 DVR시스템은 촬영된 영상에서 움직임을 검출하는 알고리즘을 부가하여 촬영되는 피사체에서 움직임이 발생되는 순간에 영상을 녹화하고 움직임이 없으면 영상녹화를 중지하게 함으로써 영상을 보관하는 데이터의 용량을 줄일 수 있다. 현재 보안시스템은 아날로그방식의 CCTV카메라와 연결된 DVR 시스템이 주류를 이루고 있으며, 단순한 영상자료보관에 그치고 수집된 영상데이터를 분석하여 새로운 기능을 구현하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카메라에서 촬영된 영상신호를 분석하여 영상속에 피사체들을 분류 식별하여 주요 객체에 고유 식별자(ID)를 부여한다. 고유 식별자(ID)를 가진 주요 객체들을 실시간으로 영상 식별하여 관리 추적하며, 동시에 DVR에 녹화 한다. 이렇게 촬영된 영상에서 실시간으로 영상을 분석 처리하여 여러 피사체를 식별을 가능하게 하고, 식별된 대상 피사체의 진행방향, 진행속도 등의 가공된 영상정보를 추출이 가능한 혁신적인 보안기능을 가진 DVR(Digital Video Recorder) System을 제공함에 있다. 참고로 이렇게 식별된 피사체를 객체라고 칭한다.

　　　　본 발명을 이루기 위한 수단으로는 움직이는 피사체 영상을 실시간으로 객체로 식별하는 객체식별 모듈, 식별된 객체의 진행방향, 진행속도 분석 모듈, 식별된 객체를 Tracking하기 위한 지속적인 감시 모듈, 촬영된 영상을 MPEG4 방식으로 디지털 저장시키는 모듈, 추적 객체의 정보와 그 밖의 객체의 상태를 주변 Zone Camera제어기에 전송(Broadcasting)하여 상태를 알려주는 모듈, 그리고 각종 정보를 외부 시스템과의 통신을 지원하는 외부통신모듈이 필요하다.

도1은 카메라 배치도 예

도2은 객체식별이 가능한 영상처리 DVR시스템구성도의 예

도3은 존감시용 카메라 제어기의 소프트웨어 구성도

도4은 객체 추적 알고리즘 흐름도

도5은 객체의 특징 정보를 관리하는 데이터 항목

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상세한 구성과 작용에 대해서 첨부된 도면을 이용해서 설명한다.

　　　　첫 번째, (도면1)은 감시지역에 배치된 Camera배치도의 예로, Camera종류는 Zone감시용 Camera(110)와 피사체를 추적하는 Tracking Camera(210)가 있다. Zone감시용Camera(110)는 감시대상이 되는 전 감시영역 중에 일부분의 Zone영역을 감시하는 고정형 감시카메라(110)이다. 그리고 Tracking Camera(210)는 운영자가 Zone감시 카메라제어기에서 식별된 피사체를 Tracking 대상 객체로 지정 시, 해당 객체의 진행방향에 따라 추적하는 Fan-Tilt와 화상정보를 확대(Zooming)기능이 있는 카메라(210)이다.

　　　　두 번째, (도면2)는 객체 식별이 가능한 DVR(Digital Video Recorder)시스템을 구축한 구성도의 예로, Zone감시 카메라제어기(100)는 여러 개의 Zone감시용 카메라(110)에서 수집된 영상을 분석하여 움직이는 피사체에 대한 고유식별자(ID)를 부여할 수 있도록 객체를 식별하고, 식별된 객체의 진행방향, 진행속도를 추출하는 기능 등을 가진 Zone감시 카메라제어기(100)이다. 이때 Tracking Camera제어기(200)는 Zone감시 Camera제어기(100)에서 식별된 피사체가 움직이는 방향과 좌표 값에 따라 Tracking Camera의 제어기(200)로 피사체의 좌표 값을 송신함으로써 Fan-Tilt를 자동 제어하여 해당 Zone Camera(110)의 좌표 값에위치한 영상을 확대 감시하도록 한다.

　　　　Tracking대상이 되는 객체가 해당 Zone Camera제어기(100)의 감시영역 밖으로 벗어 나면, 이웃하고 있는 Zone Camera제어기(300)에게 진행방향과 마지막 좌표 값을 송신하고, 해당 정보를 수신 받은 Zone Camera제어기(300)는 해당 좌표 값의 영상이 감시영역에 있는지를 판단하고, 또한 식별된 객체의 특징이 있는 피사체가 있는지를 촬영영상을 분석하여 검색한다. 추적하는 객체로 판단되는 경우 해당 Zone Camera제어기(100)는 즉시 검색완료 되었음을 주변의 Zone Camera제어기(300)에게 통보하고 해당 감시 카메라제어기(200)는 Tracking 카메라(210)로 감시하는 영역의 좌표 값의 영상을 확대 감시하도록 한다.

　　　　세 번째, (도면3)은 전체시스템의 소프트웨어 모듈을 구성한 구성도로서 움직이는 피사체 영상을 실시간으로 객체로 식별하는 객체식별 모듈(200), 식별된 객체의 진행방향, 진행속도 분석 모듈(300), 식별된 객체를 Tracking하기 위한 지속적인 감시 모듈(400), 촬영된 영상을 MPEG4 방식으로 디지털 저장시키는 영상녹화 모듈(500), 추적 객체의 정보와 그 밖의 객체의 상태를 주변 Zone Camera제어기에 전송(Broadcasting)하여 상태를 알려주는 모듈(700), 그리고 각종 정보를 외부 시스템과의 통신을 지원하는 외부통신모듈(800) 등으로 구성한다.

　　　　네 번째, 이동하는 물체 추적 알고리즘 모듈은 검출단계와 추적단계로 구성되며, 검출단계에서는 연속된 두 프레임에 대한 변화를 비교하여 이동물체 존재 유무를 판별하며, 이동물체가 발견되면 그에 대응하는 초기 모델을 구성한다. 추적단계에서는 각 프레임에 대하여 윤곽선 영상을 구하고, 초기모델을 이용하여이동물체의 위치를 탐색한다. 모델은 프레임마다 이동물체의 위치를 찾는 후 영상을 재구성하여 이동물체에 대한 형태변화에 적응하도록 되어 있으며, (도4)는 추적 알고리즘 흐름도이다. (도4)에서 기술된 NEL(Nearest Edge Labeling)은 가장 가까운 윤곽선 픽셀까지 화소 단위의 거리를 의미한다. MCC(Moving Connected Component)는 차영상에 모폴로지 침식연산이나 세선화 연산을 수행함으로써 얻을 수 있다.

　　　　다섯번째, 움직이는 객체를 추출하는 방법은 배경영상을 이용하여 움직이는 객체를 추출하는 방법으로 배경영상과 입력영상의 차를 비교하여 객체를 추출하고, 추출된 객체에게 고유식별자(ID)를 부여하고 객체의 특징{형태(Shape), 색상(Color), 질감(Texture), 크기(Size) 등}을 기술한다. 형태 기술(Shape Description)은 영상의 내용을 식별하는 기본요소로 형태 기술방식은 형태기술의 결과가 단순히 수치로 나타나는가에 따라 수치변환(Scalar Transform)방식과 공간 도메인(Space Domain)방식으로 구분하고, 형태 기술에서 사용된 정보에 따라 윤곽선(Boundary) 기반방식과 영역(Region) 기반 방식으로 구분한다. 퓨리에 기술자(FD : Fourier Descriptor)와 모멘트(Moments)는 수치변환 방식에 의한 대표적인 특징으로 전역적인 형태 표현에 적합하다. 그러나 국소적인 정보 표현 능력과 시간복잡도에 대한 개선이 필요하다. 체인코드(Chain Code), 다각형 근사화(Polygonal Approximation), MAT(Medial Axis Transform)등은 공간 도메인 방식의 근간을 이루는 특징으로 회전, 이동, 크기 변환에 무관한 안정적인 특징 추출이 관건이다. 본 시스템에서 적용한 형태기술방법은 윤곽선 정보를 이용한 수치변형방식으로NCCH(Normalized Chain Code Histogram)와 TRP(Transformation Ring Projection)와 같이 윤곽선의 구조적인 특징추출 과정을 거치지 않고 비교적 단순한 거리함수를 이용하여 통계적인 특징을 추출한다. 이상에서 추출된 객체의 특징들을 관리 및 저장하는 데이터 구조가 (도5)이다.

본 발명은 촬상된 영상 속에서 식별된 많은 객체들에게 고유의 식별자를 부여하고 , 고유 객체식별자로 객체추적이 가능하다. 따라서 객체가 관리 가능하게 됨으로 다중 물체 추적이 용이하게 관리되고 , 보안시스템에서의 감시하고자 하는 객체 추적을 자동화하여 실시간 감시함으로써 보안인력 절감 및 기록된 영상정보의 검색을 다양한 값에 의해서 가능하게 되었다. 또한 감시하고자 하는 객체를 확대하여 추적하게 함으로써 추적하는 객체의 행동을 사전에 예상하여 신속하고 적당한 대응을 가능하게 할 수 있어 사고 예방활용이 가능한 객체 식별이 가능한 영상처리 DVR 시스템이다.

Claims (6)

1. 영상처리가 부가된 DVR시스템으로 촬영된 영상을 분석하여 움직이는 객체들을 식별하고, 식별된 해당 객체들에게 고유 식별자(ID)와 그에 따른 객체의 특징{형태(Shape), 색상(Color), 질감(Texture), 크기(Size), 중심점 등}을 형태 기술하여 객체 추적 시 형태 기술된 정보를 활용하여 객체를 실시간으로 영상을 분석하여 추적하고 녹화 하는 Zone감시 카메라 제어기를 특징으로 하는 객체 인식 기능의 영상처리 DVR시스템.
2. Zone감시 카메라 제어기가 여러 개의 Zone Camera의 영상을 종합적으로 처리하여 추적중인 객체가 특정 Zone Camera감시영역 밖으로 벗어날 때, 해당 영상에서 진행방향과 최종 좌표 값을 분석하여 다음에 감시 가능한 Zone Camera를 결정하는 Zone감시 카메라 제어기를 특징으로 하는 영상처리 DVR시스템.
3. Zone감시 카메라 제어기 간 객체의 고유 식별 ID와 그에 따른 정보{형태(Shape), 색상(Color), 질감(Texture), 크기(Size), 중심점 등}가 상호 송수신 기능이 있는 Zone감시 카메라 제어기를 특징으로 하는 영상처리 DVR시스템.
4. Zone감시 카메라 제어기에서 추적하고 있는 객체의 좌표 값을 분석하여, Tracking카메라 제어기에 감시하여야 객체의 ID와 그에 따른 정보 {형태(Shape), 색상(Color), 질감(Texture), 크기(Size), 중심점 등} 그리고 좌표 값을 송신하는 Zone감시 카메라 제어기를 특징으로 하는 영상처리 DVR시스템.
5. Tracking카메라 제어기에서 추적하는 영상객체가 Zone감시 카메라 제어기에서 식별된 객체 정보와 추적하는 객체 정보와 일치하는가를 비교 판단하는 Tracking카메라 제어기를 특징으로 하는 영상처리 DVR시스템.
6. 추적하는 객체의 영상을 빔 프로젝트로 투영하여, 운영자가 추적 객체의 행위를 철저한 감시가 가능할 수 있도록 추적 대상을 확대 영상으로 표시함을 특징으로 하는 영상처리 DVR시스템.