KR20030096723A - 동영상 압축방식을 사용하는 네트워크 카메라, 및 이를이용한 영상 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 압축효율을 갖는 동영상 압축방식을 사용하여 촬상한 영상 데이터를 압축하여 영상파일을 구성하여 네트워크를 통해 영상파일을 전달하되 각 영상파일을 시간적 영상압축 동작의 기본단위의 정수 개가 되도록 구성하는 영상 시스템 기술에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 서로 식별가능하도록 카메라 식별자를 구비하고 네트워크에 연결된 하나이상의 네트워크 카메라로서 각각의 네트워크 카메라는 촬상한 영상 데이터를 동영상 압축방식으로 압축처리하고 GOP의 정수 개의 영상정보 및 카메라 식별자 정보를 포함하는 압축영상파일을 생성시켜 상기 네트워크를 통해 외부로 전달하는 네트워크 카메라; 상기 하나이상의 네트워크 카메라에 대한 다중접속을 수행하여 상기 압축영상파일을 전달받는 다중접속 모뎀; 상기 다중접속 모뎀으로부터 상기 압축영상파일을 제공받아 상기 압축영상파일에 포함된 카메라 식별자 정보를 사용하여 네트워크 카메라의 식별자 별로 정렬하는 먹싱/디먹싱부; 및 상기 먹싱/디먹싱부로부터 상기 정렬된 압축영상파일을 제공받아 기록가능한 미디어에 기록하는 데이터 관리부를 포함하는 특징을 갖는 영상 시스템이 제시된다.

Description

동영상 압축방식을 사용하는 네트워크 카메라, 및 이를 이용한 영상 시스템{A network camera using moving-picture compression, and visual system thereby}

본 발명은 동영상 압축방식을 사용하는 네트워크 카메라 및 이를 이용한 영상 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 높은 압축효율을 갖는 동영상 압축방식을 사용하여 촬상한 영상 데이터를 압축하여 영상파일을 구성하여 네트워크를 통해 영상파일을 전달하되 각 영상파일을 시간적 영상압축 동작의 기본단위의 정수 개가 되도록 구성하는 영상 시스템 기술에 관한 것이다.

최근 웹카메라라고도 불리는 네트워크 카메라(network camera)를 이용하여영상 시스템, 특히 영상보안 시스템을 구성하려는 움직임이 활발하다. 네트워크 카메라는 기존의 카메라와 인터넷 서버, 컴퓨터가 통합된 일체형 카메라로서 외부기기의 도움없이 어느 곳에서든 인터넷을 이용하여 화상을 실시간으로 볼 수 있는 장점이 있어, 네트워크와 인터넷 기술을 기반으로 영상보안분야 및 각종 인터넷 사업과 연계되는 추세에 있다. 네트워크 카메라는 일반적으로 전화라인이나 xDSL 라인, 또는 이더넷(ethernet)과 같은 네트워크 인터페이스를 가지고 있어서 외부 네트워크에 바로 연결할 수 있는 장점이 있다.

도1은 네트워크 카메라의 구성 및 네트워크 카메라를 이용한 인터넷 영상 서비스 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다. 도1(a)에 도시된 인터넷 영상 서비스 시스템은 네트워크 카메라(110)와 인터넷(120), 그리고 컴퓨터 시스템(130)으로 구성되는데, 먼저 네트워크 카메라(110)는 대상물을 촬상하여 얻은 영상 데이터를 가공하여 영상파일을 생성한 후 이 영상파일을 소정의 네트워크 프로토콜을 이용하여 인터넷(120)을 통해 전송하고, 통상 원격지에 존재하는 컴퓨터 시스템(130)은 이렇게 전송된 영상파일을 수신하여 디스플레이 및 저장한다.

도1(b)에 도시된 네트워크 카메라는 대상물을 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 촬상부(140), 이러한 영상 데이터를 처리하고 바람직하게는 영상압축을 수행하여 영상파일을 생성하는 영상 데이터 처리부(150), 영상파일을 보유하다가 외부로부터 요구가 들어오면 이 요구에 대응하여 영상파일을 제공하는 인터넷 서버부(160), 그리고 네트워크(180)에 대한 액세스를 제공하는 네트워크 인터페이스부(170)를 포함한다.

도1(b)에서, 영상 데이터 처리부(150)는 기본적으로는 영상 데이터를 처리하여 영상파일을 생성하는 것으로, 다만 생성되는 영상파일의 크기를 줄이기 위해서 바람직하게는 영상압축을 수행한다. 영상압축의 방식에 있어서, 종래에는 JPEG 방식을 이용하였는데 최근 그 성능을 향상시키기 위해서 웨이블릿(wavelet) 방식을 이용하려는 움직임이 있다. 압축률에 있어서, JPEG 방식은 통상 1/10 내지 1/20 수준이고 웨이블릿 방식은 여기에서 30% 내지 300%의 추가적인 향상을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다.

도1(b)의 네트워크 카메라의 구성에서 인터넷 서버부(160)는 반드시 요구되는 구성은 아니고 특히 네트워크 카메라에 서버 기능을 제공하고자 할 때 선택적으로 포함되며, 네트워크 인터페이스부(170)는 응용 시스템에 따라서 전술한 바와 같은 공지된 다양한 네트워크 인터페이스 사양을 지원할 수 있다.

도2는 네트워크 카메라를 이용한 영상보안 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다. 도2의 영상보안 시스템은 하나이상의 네트워크 카메라(210:1 내지 210:4)와 네트워크(220), 그리고 하나이상의 컴퓨터 시스템(230:1, 230:2)으로 구성된다. 도2의 시스템에서 네트워크(220)는 개방형 네트워크인 인터넷일 수도 있고 사내망과 같은 인트라넷일 수도 있다. 도2에 도시된 바와 같이 하나이상의 네트워크 카메라(210:1 내지 210:4)에서 생성된 영상파일들이 네트워크(220)를 통해 전송되어 하나이상의 컴퓨터 시스템(230:1, 230:2)에서 적절히 모니터 상에 표시되거나 기록가능한 미디어 상에 저장된다. 네트워크 카메라(210:1 내지 210:4)에서 전송하는 영상파일은 일반적으로 압축된 형태인데, 컴퓨터 시스템(230:1, 230:2)은일반적으로 이 영상파일을 모니터에 표시하기 위해서 파일의 압축을 풀어서 처리하고 이 영상파일을 미디어에 저장하기 위해서는 파일을 압축된 형태 그대로 처리한다.

전술한 바와 같이, 네트워크 카메라에서 영상파일을 생성함에 있어서 사용하는 압축 알고리즘은 JPEG 방식 또는 웨이블릿 방식인데, 이들은 공통적으로 프레임 내 압축(intra-frame compression)에 의존하는 정지화 압축 방식이다. 이는 하나이상의 네트워크 카메라(210:1 내지 210:4)에서 생성된 영상파일을 화면에 표시하기 위해서 컴퓨터 시스템(230:1, 230:2)에서 시간적으로 멀티플렉싱하면 프레임 간 상관관계가 상실되기 때문이다. 일반적으로 더 높은 압축률을 얻을 수 있는 동영상 압축 방식, 예컨대 MPEG-2 압축의 경우에는 프레임 간 압축(inter-frame compression)을 하는데, 하나이상의 네트워크 카메라에서 발생되는 영상 데이터를 시간적으로 멀티플렉싱하는 시스템에서는 성격상 적절하지 않다고 인식되어 왔다.

따라서, 네트워크 카메라(210:1 내지 210:4)에서는 JPEG 방식이나 웨이블릿 방식과 같은 정지화 압축방식으로 데이터를 압축하여 소정의 네트워크(220)를 통해 컴퓨터 시스템(230:1, 230:2)으로 전달하고, 컴퓨터 시스템(230:1, 230:2)에서는 이 압축된 영상데이터를 소정의 기록가능한 미디어에 기록하는 한편, 압축을 풀어서 화면상에 적절히 표시하였다.

이렇게 구성된 영상보안 시스템의 경우에는 영상 데이터의 압축효율이 그다지 높지 않아서 영상데이터를 저장할 공간의 용량이 대단히 커야 하고 또 저장공간의 내용을 비교적 자주 백업/교환 해주어야 한다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 동영상 압축방식을 사용하여 영상 데이터에 대하여 높은 압축효율을 갖는 네트워크 카메라, 및 이러한 네트워크 카메라를 하나이상 구비하고 이 하나이상의 네트워크 카메라로부터 전달되는 영상데이터를 소정의 저장공간에 저장하고 적절히 디먹싱하여 화면상에 표시할 수 있는 영상 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도1은 네트워크 카메라의 구성 및 네트워크 카메라를 이용한 인터넷 영상 서비스 시스템의 구성을 도시한 도면.

도2는 네트워크 카메라를 이용한 영상보안 시스템의 구성을 도시한 도면.

도3은 본 발명에 따른 영상 시스템의 실시예를 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 영상 시스템에 있어서 네트워크 카메라로부터 전달된 영상파일들이 적절히 디먹싱되는 실시예를 도시한 도면.

도5는 본 발명에 따른 영상 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면.

도6은 본 발명에 따른 영상 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면.

도7은 본 발명에 따른 영상 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면.

도8은 본 발명에 따른 영상 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

310: 네트워크 카메라

320: 네트워크

330: 호스트 시스템

340: 다중접속 모뎀

350: 먹싱/디먹싱부

360: 디스플레이부

360:1: 압축해제부

360:2: 디스플레이 제어부

370: 데이터 관리부

370:1: 채널코딩부

370:2: 기록 재생부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 영상 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 영상 시스템은 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)를 포함하는데, 이들 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)는 바람직하게는 서로 원격지에 배치되어 각각 영상정보를 촬상하고 그 촬상한 영상 데이터를 독립적으로 압축하여 영상파일을 생성하며, 소정의 네트워크(320)를 통해 호스트 시스템(330)과 연결되어 각자 생성한 영상파일을 호스트 시스템(330)으로 전달할 수 있는 환경을 갖추고 있다.

본 발명의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)는 바람직하게는 각각 고유한 식별자를 가지고 있는데, 본 명세서에서는 이 식별자를 편의상 웹ID라고 부른다. 이 웹ID는 영상 시스템을 설계하는 사람이 전용으로 설정하여 사용할 수도 있고,혹은 네트워크 분야에서 각 단말을 식별하기 위한 목적에 사용할 수 있는 것으로 알려진 공지의 기술을 적용할 수도 있다. 다만, 하나의 네트워크 카메라를 사용해서 영상 시스템을 구성하는 응용에 사용하는 용도를 위해서는 식별자를 포함하지 않을 수도 있다.

전용으로 설정하는 예로는 네트워크 카메라의 특정 내부 주소 공간에 예컨대 웹ID 레지스터(Web_ID register)를 구현하고 네트워크 카메라별로 이 레지스터에 서로 다른 값을 갖도록 한 후 이 레지스터의 값을 각 네트워크 카메라의 웹ID로서 사용하도록 설계하는 경우를 생각할 수 있다.

반면, 공지의 기술을 적용하는 예로는 인터넷 프로토콜에서 사용하는 IP 주소를 사용하는 경우를 생각할 수 있다. IPv4 (IP version 4)에서는 사용 가능한 실제 IP의 개수가 부족하기 때문에 NAT (Network Address Translation) 프로토콜이나 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)와 같은 기법을 사용하는 것이 바람직하나, IPv6가 구현되면 이러한 기법을 사용하지 않더라도 모든 네트워크 카메라별로 실제 IP 주소를 사용하여 도3에 도시된 바와 같은 네트워크 카메라의 네트워크를 구성하는 것이 가능해질 것으로 예상된다.

본 발명에서 네트워크(320)는 그 종류에 있어서 특정한 제약을 받지 않으며 본 발명의 적용 분야에 따라서 적절히 선정될 수 있다. 예컨대, 대단히 넓은 영역을 담당하는 경우에는 통상의 인터넷을 사용하는 것이 바람직할 수 있고, 건물 하나 정도의 영역을 담당하는 경우에는 건물의 내부망, 예컨대 케이블망을 사용하는 것이 더 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명에서는 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)가 네트워크(320)에 연결되는 방식이나 호스트 시스템(330)이 네트워크(320)에 연결되는 방식에 대해서 어떠한 제약도 가하지 않는다.

본 발명에 있어서, 네트워크(320)를 통해 특정 네트워크 카메라(310:k)로부터 호스트 시스템(330)으로 영상파일이 전송되는 방식은 푸시 방식도 가능하고 풀 방식도 가능하다. 본 명세서에서 푸시 방식은 네트워크 카메라(310:k)가 영상파일을 네트워크(320)를 통해 호스트 시스템(330)으로 전송하는 방식을 말하고, 풀 방식은 각각의 네트워크 카메라(310:k)는 영상파일을 소정의 메모리 공간에 두고 호스트 시스템(330)이 전술한 메모리 공간을 액세스하여 영상파일을 읽어 가는 방식을 말한다. 본 발명에서는 어떠한 방식이어도 무방하며, 네트워크 카메라(310:k)에서 생성된 영상파일이 소정의 네트워크(320)를 통해서 호스트 시스템(330)으로 전달된다는 점 만을 정의한다.

다중접속 모뎀(340)은 호스트 시스템(330)의 네트워크 인터페이스를 담당하는데, 바람직하게는 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)를 네트워크(320)를 통해 시분할(time-division)로 접속함으로써 영상파일에 대한 액세스를 제공한다. 전술한 웹ID는 이 과정에서 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)를 서로 구분하기 위해서 사용될 수 있다. 여기에서, 시분할 이라는 것은 하나이상의 단말을 다중으로 액세스하기 위한 여러가지 선택가능한 방법 중 하나로 이해되어야 하며, 본 발명에 있어서 필수적인 사항으로 해석되어서는 안된다. 즉, 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)에 대하서 서로 상이한 주파수 범위를 할당함으로써 주파수 분할방식으로 액세스하는 것도 가능하다.

먹싱/디먹싱부(MUX/DEMUX: 350)는 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)로부터 전달된 다수의 영상파일을 적절히 분배함으로써 디스플레이부(360)에서 화면에 표시하거나 데이터 관리부(370)에서 기록 및 재생할 수 있도록 해준다. 본 발명에 따른 먹싱/디먹싱부(350)는 다양한 기능을 수행할 수 있다. 먼저, 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)로부터 전달된 다수의 영상파일들 중에서 소정의 기준에 따라 필요한 영상파일만을 취사선택하여 디스플레이부(360) 또는 데이터 관리부(370)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 영상파일을 취사선택하는 기준으로는 본 시스템의 사용자(또는 관리자)가 선택한 하나 또는 그 이상의 네트워크 카메라(310:k)에 대응하는 영상파일을 선택하는 것이 가장 일반적일 것이다.

이 때, 먹싱/디먹싱부(350)는 구현에 따라서 사용자가 선택한 하나 또는 복수의 네트워크 카메라(310:k)에 대응하는 영상파일을 선택해서 디스플레이부(360)와 데이터 관리부(370)로 전달하도록 구현될 수도 있고, 혹은 디스플레이부(360)에는 사용자가 선택한 하나 또는 그 이상의 네트워크 카메라(310:k)에 대응하는 영상파일만을 선택해서 전달하고 데이터 관리부(370)에는 이보다 넓은 범위의 영상파일을 전달하도록 구현될 수도 있다. 전자는 사용자의 명령에 보다 충실한 경우이고, 후자는 영상 데이터를 기록하는 목적에 보다 충실한 경우이다.

또한, 먹싱/디먹싱부(350)는 후술하는 바와 같이 데이터 관리부(370)가 재생모드(play mode)로 동작할 때에는 데이터 관리부(370)로부터 출력되는 데이터를 디스플레이부(360)로 스위칭해 줌으로써 디스플레이부(360)의 화면에 표시되도록 할수 있다. 즉, 먹싱/디먹싱부(350)는 디스플레이부(360)와의 관계에 있어서 사용자의 입력 또는 시스템 모드(기록모드, 재생모드)에 따라서 다중접속 모뎀(340)을 통해 입력되는 영상파일을 디스플레이부(360)로 분배하거나 데이터 관리부(370)에서 출력되는 데이터를 디스플레이부(360)로 분배한다.

또한, 먹싱/디먹싱부(350)는 네트워크 카메라(310:k)로부터 전달된 영상파일을 시간적으로 먹싱(time-based MUXing)할 수도 있는데, 여기에 대해서는 영상 데이터를 압축하고 압축해제하는 과정을 설명하는 부분에서 같이 설명한다.

디스플레이부(360)는 전술한 바와 같이 먹싱/디먹싱부(350)를 통해 분배된 데이터를 화면상에 표시하는 기능을 수행한다. 디스플레이부(360)는 바람직하게는 압축해제부(360:1)와 디스플레이 제어부(360:2)를 포함하는데, 압축해제부(360:1)는 영상파일을 압축상태를 해제하고 이로부터 원래의 영상정보를 복원하는 기능을 담당하고, 디스플레이 제어부(360:2)는 전달되는 영상정보를 스케일링 및 먹싱함으로써 화면상에 적절히 표시되도록 하는 기능을 담당한다.

데이터 관리부(370)는 동작모드로서 기본적으로 기록모드와 재생모드를 갖는데, 기록모드에서는 먹싱/디먹싱부(350)로부터 전달되는 영상파일을 소정의 기록가능한 미디어에 기록하는 기능을 수행하고, 재생모드에서는 소정의 재생가능한 미디어에 저장되어 있는 영상 데이터를 재생하여 데이터를 먹싱/디먹싱부(350)로 출력하는 기능을 수행한다. 채널코딩부(370:1)는 기록 및 재생이 최적의 상태를 유지할 수 있도록 데이터 변환 및 포맷 변환을 수행하는 기능을 담당하고, 기록 재생부(370:2)는 입력 데이터를 하드디스크나 테이프, DVD-R 등과 같은 소정의 기록 가능한 미디어 상에 기록하고 소정의 재생 가능한 미디어에 저장되어 있는 데이터를 재생하는 기능을 담당한다.

본 발명에 따른 데이터 관리부(370)에 있어서 기록 기능은 필수사항이지만 재생 기능은 선택사항이다. 즉, 기록 재생부(370:2)의 명칭 및 전술한 설명은 편의적인 것으로서 이로부터 데이터 관리부(370)가 반드시 기록 기능과 재생 기능을 모두 갖추고 있어야 한다고 해석되어서는 안 된다. 다만, 기록 기능과 재생 기능을 모두 구비하는 것이 실시예로서는 보다 바람직하다. 또한, 채널코딩부(370:1)는 실시예에 따라서 기록 재생부(370:2)에 통합되어 일체로 구현되거나 때로는 필요하지 않아 제외될 수도 있다.

이어서, 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)에서 영상 데이터를 압축하여 영상파일을 생성하는 과정과 호스트 시스템(330)의 먹싱/디먹싱부(350)에서 복수의 영상파일들을 먹싱하는 과정 및 압축해제부(360:1)에서 압축을 해제하는 과정을 설명하고자 한다.

현재 영상 데이터를 압축하는 방식에는 여러 가지 방법이 있지만, 본 명세서에서는 이러한 다양한 영상 압축 방식을 크게 정지화 압축방식과 동영상 압축방식으로 구분하고자 한다. 본 명세서에서 정의하는 정지화 압축방식은 하나의 프레임 내에서 공간적 영상압축 기술을 적용하는 방식을 말하는데, 종래의 JPEG 방식이나 GIF 방식은 정지화 압축방식에 해당한다. 반면, 본 명세서에서 정의하는 동영상 압축방식은 여기에 더하여 복수의 프레임 간에 시간적 영상압축 기술을 적용하는 방식을 말하는데, 종래의 MPEG 방식이 동영상 압축방식에 해당한다. 동영상 압축방식은 정지화 압축방식에 비해 압축효율이 월등히 높다는 장점이 있는데, 이는 연속된 프레임 간의 상관관계가 높은 경우에 특히 현저하다.

본 발명에 따른 네트워크 카메라(310:k)는 전술한 두 가지 압축방식 중에서 특히 동영상 압축방식을 사용하는데, 이는 압축효율을 증대시키기 위함이다. 동영상 압축방식의 경우 시간적 영상압축 동작의 기본단위가 존재하는데, 이를 통상적으로 GOP (Group Of Pictures)라고 부른다.

이하, 본 명세서에서 시간적 영상압축의 기본단위를 가리키는 용어로서 사용하는 GOP에 대해서 설명한다. 동영상 압축방식의 대표적인 기술인 MPEG 방식에서는 세 가지 형태의 픽쳐가 존재하는데, 이들은 각각 I-픽쳐, B-픽쳐, 그리고 P-픽쳐이다. I-픽쳐는 프레임 내 코딩 픽쳐(Intra-coded picture)의 약자로서 전술한 정지화 압축방식에서와 같이 공간적 영상압축 방식만을 적용한 것이고, P-픽쳐는 추정코딩 픽쳐(Predictive-coded picture)의 약자로서 이전의 I-픽쳐 정보와 P-픽쳐 정보를 사용하여 공간적 영상압축 방식과 시간적 영상압축 방식을 함께 적용한 것이며, B-픽쳐는 양방향 코딩 픽쳐(Bidirectional-coded picture)의 약자로서 이전과 이후의 I-픽쳐 정보와 P-픽쳐 정보를 모두 사용하여 공간적 영상압축 방식과 시간적 영상압축 방식을 함께 적용한 것이다. MPEG 방식이 아닌 다른 동영상 압축방식에 있어서는 픽쳐의 종류와 각각의 정의가 전술한 것과는 상이할 수 있는데, 그럼에도 불구하고 전술한 I-픽쳐에 대응되는 픽쳐 또는 프레임은 여전히 존재할 것으로 생각된다. 동영상 압축방식에서는 이러한 여러 가지 픽쳐들이 번갈아 나타날 수 있는데, 본 명세서에서는 I-픽쳐가 선두가 되어 다음 I-픽쳐가 나타날 때까지의 일련의 픽쳐들의 시퀀스(sequence)를 GOP라고 정의한다. 개념적으로 GOP는 그 자체로서 압축해제 및 디코딩이 가능한 최소한의 덩어리이다.

동영상 압축방송의 하나인 MPEG 규격이나 북미향 지상파 디지털 방송의 규격인 ATSC 규격을 참조하면 각각 GOP라는 용어를 정의하고 있는데, 본 명세서에서 사용하는 GOP의 개념은 이에 한정되지 않는다. 즉, MPEG 규격에서는 하나의 GOP를 "IBBPBBPBB" 픽쳐 시퀀스라고 정의하고 ATSC 규격에서는 하나의 GOP를 15개 이내의 픽쳐로 구성되는 시퀀스, 예컨대 "IBBPBBPBBPBBPBB" 픽쳐 시퀀스라고 정의하고 있는데, 본 발명의 명세서에서 사용하는 GOP의 개념은 이에 한정되지 않고 전술한 바와 같이 "I-픽쳐가 선두가 되어 다음 I-픽쳐가 나타날 때까지의 일련의 픽쳐들의 시퀀스"라고 정의된다. 이 정의는 유연하게 해석되어야 하는데, 전체 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)가 하나의 GOP 정의를 공유할 수도 있고 각각의 네트워크 카메라(310:k) 별로 독립적인 GOP 정의를 사용할 수도 있으며, 또한 시간에 따라서 하나의 네트워크 카메라(310:k) 내에서도 GOP의 정의가 변경될 수도 있다. 이는 이렇게 하더라도 데이터를 전달하거나 압축을 해제하는 데에는 크게 문제가 발생하지 않기 때문이다.

본 발명에 따른 네트워크 카메라(310:k)는 전술한 바와 같이 동영상 압축방식을 사용하여 영상 데이터를 압축하여 영상파일을 생성하는데, 영상파일을 생성함에 있어서 네트워크(320)를 통한 전달 및 호스트 시스템(330)에서의 압축해제를 고려하여 하나의 영상파일에 포함되는 영상정보는 GOP의 정수(integral number) 개에 해당한다. 즉, 네트워크 카메라(310:k)는 촬상한 영상 데이터를 소정의 동영상 압축방식을 사용하여 압축하여 일련의 픽쳐 시퀀스로 변환한 후, 이를 GOP의 정수 단위로 분할하여 각각 영상파일을 구성하고 네트워크(320)를 통해서 이 영상파일을 호스트 시스템(330)으로 전달한다.

네트워크 카메라(310:k)는 일반적으로는 하나의 영상파일에 GOP의 정수 개에 해당하는 영상정보를 포함시키고 이 정수 값은 0이상의 자연수로서 영상파일마다 상이할 수 있는데, 보다 간단한 구성에서는 하나의 영상파일마다 GOP를 일정한 개수 만큼 포함시키도록 한다.

이에 대해 보다 자세히 설명하면, 본 발명의 영상파일에는 영상정보는 전혀 포함되지 않고 관리정보로만 구성되는 특수한 형태의 영상파일도 존재할 수 있다. 이에, 본 명세서에서는 하나의 영상파일이 GOP의 정수 개에 해당하는 영상정보를 포함하고 있다고 기술하였으나, 전술한 특수한 형태의 영상파일을 별도로 영상관리파일이라고 정의하면 영상파일은 GOP의 자연수(natural number) 개에 해당하는 영상정보를 포함한다고 기술할 수도 있다. 이 경우, 전술한 영상관리파일은 이 네트워크 카메라 자체에 대한 정보 또는 이 네트워크 카메라에서 생성되는 영상정보의 속성에 대한 정보로 구성된다.

앞에서 네트워크(320)를 통해 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)로부터 호스트 시스템(330)의 다중접속 모뎀(340)으로 영상파일을 전달하는 방식으로서 푸시 방식과 풀 방식에 대해 서술한 바 있다. 전술한 푸시 방식에서는 다중접속 모뎀(340)이 바람직하게는 복수의 GOP를 저장할 수 있는 메모리 공간을 내장하고, 풀 방식에서는 네트워크 카메라(310:k)가 하나이상의 GOP를 저장할 수있는 메모리 공간을 내장한다.

네트워크 카메라(310:k)는 전술한 바와 같이 촬상하여 얻은 영상 데이터를 소정의 동영상 압축방식으로 압축하여 영상파일을 생성할 수 있는데, 주변의 움직임을 검출할 수 있는 장치, 즉 모션 디텍터(motion detector)를 더 구비하는 경우에 보다 지능적인 실시예를 구성하는 것이 가능하다. 예컨대, 모션 디텍터로부터 외부의 움직임이 검출되지 않거나 그 움직임 정도가 적은 경우에는 촬상한 영상 데이터에 변화가 없거나 적은 것으로 간주하고 압축률을 극대화할 수 있는 방향으로 동영상 압축방식을 조절하고, 반대로 움직임이 많이 검출되는 경우에는 촬상한 영상 데이터에 변화가 많은 것으로 간주하고 화질을 가능한 한 보존하는 방향으로 동영상 압축방식을 조절하는 것이 가능하다. 이 때, 모션 디텍터에서의 판단은 바람직하게는 3가지 상태가 가능한데, 제1 상태는 압축률을 극대화하는 모드에 대응하고, 제2 상태는 정상 모드에 대응하며, 제3 상태는 화질을 보존하는 모드에 대응한다. 한편, 모션 디텍터의 판단을 2가지 상태로 하고, 제1 상태에서는 비교적 높은 압축률을 갖는 정상 모드에 대응하고, 제2 상태에서는 화질을 보존하는 모드에 대응하도록 할 수도 있다.

동영상 압축방식에 있어서 압축률과 화질은 서로 트레이드-오프(trade-off)의 관계를 갖는데, 통상은 양자화 레벨(quantization level)을 이용하여 압축률을 조절한다. 즉, 본 발명에 따른 네트워크 카메라(310:k)에 있어서는 바람직하게는 움직임이 적다고 검출되는 경우에는 화질을 희생하면서 압축률을 높이도록 설정하고 움직임이 많다고 검출되는 경우에는 압축률을 다소 희생하는 대신 양호한 화질을 얻을 수 있도록 설정한다.

전술한 설명에서는 편의상 양자화 레벨을 이용하여 압축률을 조절하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 여기에 한정되는 것으로 해석되지 않으며 다만 압축률을 탄력적으로 조절하는 것이 기술적으로 가능하다는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 모션 디텍터는 하드웨어가 아닌 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다고 해석되어야 한다. 예컨대, 일련의 영상 프레임에 대해서 프레임 간 압축을 수행하면 특별한 모션이 발생하는 순간 일시적으로 프레임 간 상관관계가 감소하여 압축된 데이터의 양이 증가하는 현상이 발생하는데, 소프트웨어적으로 이 순간에 모션이 검출되었다고 간주할 수도 있다.

한편, 전술한 화질보존 모드의 경우에 영상 데이터의 압축은 전술한 동영상 압축방식이 아닐 수도 있다. 즉, 화질보존 모드 이외의 모드에 대해서는 전술한 바와 같이 동영상 압축방식을 사용하고 GOP의 정수 개의 영상정보를 포함하도록 압축영상파일을 생성하되, 화질보존 모드의 경우에는 정지화 압축방식을 사용하여 영상데이터를 압축함으로써 압축률을 희생시키는 대신 보다 좋은 화질을 갖는 영상 데이터로 압축영상파일을 구성할 수도 있다. 이러한 구현의 경우에는 압축영상파일 내에 동영상 압축방식과 정지화 압축방식 중 어떠한 압축방식을 사용하였는지 지시하는 정보를 삽입하여야 한다. 물론, 전술한 바와 같이, 모든 모드에 대해서 동영상 압축방식을 사용하되 모드 별로 압축률을 변경시키는 구현의 경우에는 이러한 정보는 삽입될 필요가 없을 것이다.

다음으로 전술한 바와 같이 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)로부터 전달되는 영상파일을 수신하여 디스플레이부(360)에서 화면에 표시하고 데이터 관리부(370)에서 기록하는 과정을 도4를 참조하여 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 영상 시스템에 있어서 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:n)로부터 전달된 영상파일들이 호스트 시스템(330)의 먹싱/디먹싱부(350)에서 적절히 디먹싱되는 실시예를 도시한 도면이다. 도4의 실시예는 도3의 영상 시스템에서 네트워크 카메라의 개수가 세 개인 경우를 가정한 것으로 이에 따라 웹ID도 1 내지 3이다.

도4에 도시된 복수의 영상파일은 하나이상의 네트워크 카메라(310:1 내지 310:3)에서 생성되어 네트워크(320)를 통해 전달된 후 다중접속 모뎀(340)을 통해 호스트 시스템(330)의 먹싱/디먹싱부(350)로 입력된 것이다. 도시된 바와 같이, 각각의 영상파일은 디먹싱을 위한 정보로서 웹ID와 GOP 번호를 포함하는데, 웹ID는 영상파일을 생성한 네트워크 카메라를 식별하기 위한 정보로서 바람직하게는 네트워크 카메라의 식별자이고, GOP 번호는 일종의 연속성 카운터(continuity counter)로서 네트워크 카메라(310:k)가 생성하는 일련의 영상파일 사이의 선후관계 및 연속성을 검증하기 위해 영상파일에 추가되는 정보이다. 도시되어 있지는 않으나, 영상파일은 웹ID와 GOP 번호 이외에 구현형태에 따라서 다른 정보, 예컨대 영상파일의 크기 및 유효기간 등과 같은 정보를 더 포함할 수 있다.

도4의 먹싱/디먹싱부(350)는 일련의 영상파일을 입력받아 각각의 웹ID 별로 별도의 메모리 공간에 정렬하는데, 도시된 바와 같이 각각의 웹ID 별로 별도의 영상파일 시퀀스(410, 420, 430)를 구성한다. 먹싱/디먹싱부(350)는 영상파일을 정렬함에 있어서 웹ID 뿐만 아니라 바람직하게는 GOP 번호도 참조한다. 이는 전달되는 데이터의 선후관계가 그대로 유지되지 않는 경우가 발생할 뿐만 아니라 데이터가 유실되는 경우도 발생하기 때문이다. 즉, 도4에서는 각 웹ID 별로 연속되는 GOP 번호를 갖는 영상파일이 먹싱/디먹싱부(350)로 입력되고 있지만, 네트워크(320)의 종류나 상태에 따라서는 먹싱/디먹싱부(350)로 입력되는 GOP 번호의 순서가 서로 뒤바뀌거나 심지어는 아예 누락되는 경우도 발생할 수 있는 것이다.

따라서, 먹싱/디먹싱부(350)는 영상파일을 정렬함에 있어서 웹ID 뿐만 아니라 GOP 번호도 참조하는 것이 바람직하다. 다만, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상파일은 GOP의 정수 개의 영상정보를 포함하고 있어 인접한 영상파일 간의 상관관계가 밀접하지는 않으므로 GOP 번호를 참조한 시간적 먹싱 동작은 본 발명에 있어서 선택사항이다.

영상파일이 포함하고 있는 정보인 GOP 번호는 바람직하게는 비트길이가 유한한 일종의 카운터로부터 복사되어 설정되는데, 비트길이가 유한하므로 비트길이에 따른 특정 수에서 롤업(roll-up)된다. 도4의 실시예에서 GOP 번호는 6비트 길이의 카운터로부터 얻어지고, 따라서 시퀀스3(430)의 경우 웹ID가 63에서 롤업되어 0으로 이어짐을 볼 수 있다.

도5 내지 도8은 본 발명에 따른 영상 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도5의 실시예는 네트워크 카메라(510:1 내지 510:n)로부터 전달되는 영상파일들이 일단은 서버 시스템(540)에서 취합되고, 이어서 호스트 시스템(530)으로 전달되어 디스플레이 및 기록/재생되는 구성을 갖는다. 서버 시스템(540)은 다중접속 모뎀(540:1)과 데이터 서버(540:2)를 포함하는데, 네트워크 카메라(510:1 내지 510:n)로부터 전달되는 복수의 영상파일이 다중접속 모뎀(540:1)을 통해 들어오는 순서대로 데이터 서버(540:2)에 저장된다. 이렇게 저장된 영상파일 데이터는 서버 인터페이스(580)를 통해 호스트 시스템(530)으로 전달되고, 이어서 도3을 참조하여 전술한 바와 마찬가지로 처리된다. 이러한 구성을 사용하면, 네트워크(520)와의 인터페이스를 서버 시스템(540)에서 전담하므로 호스트 시스템(530)의 부하가 감소한다는 장점이 있다.

도6의 실시예는 도5의 실시예에서 영상파일을 디먹싱하는 기능을 담당하는 부분이 서버 시스템(640)에 위치하도록 구성된 예이다. 이 실시예에서, 서버 시스템(640)은 다중접속 모뎀(640:1), 디먹싱부(640:2), 그리고 데이터 서버(640:3)를 포함하는데, 네트워크 카메라(610:1 내지 610:n)로부터 전달되는 복수의 영상파일이 다중접속 모뎀(640:1)을 통해 서버 시스템(640)으로 들어온 후 디먹싱부(640:2)에서 웹ID 및 바람직하게는 GOP 번호에 의해 정렬되어 데이터 서버(640:3)에 저장된다. 이렇게 저장된 영상파일 데이터는 서버 인터페이스 및 스위치부(650)를 통해 호스트 시스템(630)으로 전달되어 디스플레이부(660)에서 화면에 표시되고 데이터 관리부(670)에서 기록 및 재생되는데, 서버 시스템(640)에 저장될 때 이미 디먹싱 처리가 된 상태이기 때문에 호스트 시스템(630)에서는 별도로 디먹싱을 위한 부분은 필요하지 않다.

도7의 실시예는 도6의 실시예에서 호스트 시스템(630)을 디스플레이를 위한기능유닛, 즉 디스플레이 시스템(750)과 기록을 위한 기능유닛, 즉 기록 시스템(730)으로 분리하여 구성한 예이다. 하나이상의 네트워크 카메라(710:1 내지 710:n)로부터 전달되는 영상파일을 처리함에 있어서 촬상한 정보를 화면상에 표시하는 기능과 소정의 미디어에 기록하는 기능은 반드시 서로 연관성을 가져야만 하는 것은 아니므로 실시예에서 따라서는 도7과 같이 분리되어 구현될 수 있다. 도7의 실시예에서, 기록 시스템(730)은 서버 시스템(740)에 저장된 영상파일 데이터를 지속적으로 기록하는 기능을 담당하고, 디스플레이 시스템(750)은 사용자의 명령에 따라서 서버 시스템(740)에 저장된 영상파일 데이터를 적절히 취사선택하여 화면에 표시하는 기능을 담당한다.

도8은 도7의 실시예에서 디먹싱을 담당하는 기능유닛(850:2)을 디스플레이 시스템(850)에 포함시켜 구성한 예이다. 디먹싱 기능은 영상파일 데이터를 기록함에 있어서는 반드시 필요한 것은 아니고 다만 화면에 표시하기 위해서는 반드시 필요한 것이므로 도8에 도시된 바와 같이 디먹싱부(850:2)를 서버 시스템(840)이 아닌 디스플레이 시스템(850)에 포함시켜 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 영상 시스템은 전술한 바와 같이 본 발명의 범위 내에서 다양하게 구현하는 것이 가능하다. 도3 내지 도8에 도시된 실시예 이외에도 다양하게 본 발명의 영상 시스템을 구현하는 것이 가능하며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해서 정해진다.

본 발명에 따르면 높은 압축효율을 갖는 동영상 압축방식을 이용하여 영상 시스템을 구성함으로써 저장 시스템의 효율을 증가시키고 기록 미디어의 교환 및 백업 주기를 연장할 수 있는 장점이 있다.

Claims (15)

1. 대상물을 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 촬상부; 상기 영상 데이터를 영상압축 처리하여 압축영상파일을 생성하는 영상데이터 처리부; 및 상기 압축영상파일을 소정의 네트워크를 통해 외부로 전달하기 위한 네트워크 인터페이스부를 포함하는 네트워크 카메라에 있어서, 상기 영상데이터 처리부는 상기 영상 데이터에 동영상 압축방식을 사용하여 상기 압축영상파일을 생성하고, 상기 압축영상파일은 상기 동영상 압축방식의 GOP의 자연수 개에 해당하는 영상정보를 포함하는 특징을 갖는 네트워크 카메라.
2. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 카메라는 상기 네트워크 상에서 자신을 식별하기 위한 식별자를 더 포함하는 특징을 갖는 네트워크 카메라.
3. 제2항에 있어서, 상기 압축영상파일은 상기 네트워크 카메라의 식별자 및 연속된 압축영상파일들 사이의 연속성을 나타내기 위한 연속성 카운트 정보를 포함하는 특징을 갖는 네트워크 카메라.
4. 제1항에 있어서, 상기 영상데이터 처리부는 압축된 영상 데이터를 포함하지 않고 상기 네트워크 카메라에서 생성되는 영상 데이터의 속성에 대한 정보를 포함하는 영상관리파일을 더 생성하는 특징을 갖는 네트워크 카메라.
5. 제1항에 있어서, 상기 자연수는 상기 압축영상파일에 따라서 변경되는 특징을 갖는 네트워크 카메라.
6. 서로 식별가능하도록 카메라 식별자를 구비하고 소정의 네트워크에 연결되어 있으며 각각 촬상한 영상 데이터를 동영상 압축방식으로 압축처리하고 GOP의 자연수 개의 압축된 영상정보 및 카메라 식별자 정보를 포함하는 압축영상파일을 생성하여 상기 네트워크를 통해 외부로 전달하는 하나이상의 네트워크 카메라; 상기 네트워크를 통해 상기 하나이상의 네트워크 카메라에 대한 다중접속(multiple-access)을 수행하여 상기 압축영상파일을 전달받는 다중접속 모뎀; 상기 다중접속 모뎀으로부터 상기 압축영상파일을 제공받아 상기 압축영상파일에 포함된 카메라 식별자 정보를 사용하여 네트워크 카메라의 식별자 별로 정렬하는 먹싱/디먹싱부; 및 상기 먹싱/디먹싱부로부터 상기 정렬된 압축영상파일을 제공받아 기록가능한 미디어에 기록하는 데이터 관리부를 포함하는 특징을 갖는 영상 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 다중접속 모뎀은 시분할(time division) 방식으로 상기 하나이상의 네트워크 카메라에 대한 다중접속을 수행하는 특징을 갖는 영상 시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기 다중접속 모뎀은 주파수 분할(frequency division) 방식으로 상기 하나이상의 네트워크 카메라에 대한 다중접속을 수행하는 특징을 갖는 영상 시스템.
9. 제6항에 있어서, 상기 네트워크 카메라는 압축된 영상정보를 포함하지 않고 상기 네트워크 카메라에서 생성되는 영상 데이터의 속성에 대한 정보를 포함하는 영상관리파일을 더 생성하는 특징을 갖는 영상 시스템.
10. 제6항에 있어서, 상기 압축영상파일은 상기 네트워크 카메라 각각에서 생성되는 복수의 압축영상파일들 사이의 상호 연속성을 나타내기 위한 연속성 카운트 정보를 포함하고, 상기 먹싱/디먹싱부는 상기 압축영상파일을 정렬함에 있어서 상기 연속성 카운트 정보를 더 사용하여 시간적 선후관계에 따라 더 정렬하는 특징을갖는 영상 시스템.
11. 제6항에 있어서, 상기 먹싱/디먹싱부로부터 상기 정렬된 압축영상파일을 제공받아 소정의 네트워크 카메라 식별자에 대응하는 압축영상파일의 압축을 해제하고 영상을 복원하여 소정의 화면 상에 상기 복원된 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 특징을 갖는 영상 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 데이터 관리부는 소정의 재생가능한 미디어에 저장되어 있는 데이터를 재생하여 영상 데이터를 출력하고, 상기 먹싱/디먹싱부는 상기 출력된 영상 데이터를 상기 디스플레이부로 제공되도록 스위칭하며, 상기 디스플레이부는 제공되는 상기 영상 데이터로부터 영상을 복원하여 소정의 화면 상에 상기 복원된 영상을 표시하는 특징을 갖는 영상 시스템.
13. 서로 식별가능하도록 카메라 식별자를 구비하고 소정의 네트워크에 연결되어 있으며 각각 촬상한 영상 데이터를 압축처리하여 카메라 식별자 정보를 포함하는 압축영상파일을 생성하고 상기 네트워크를 통해 외부로 전달하는 하나이상의 네트워크 카메라; 상기 네트워크를 통해 상기 하나이상의 네트워크 카메라에 대한 다중접속을 수행하여 상기 압축영상파일을 전달받는 다중접속 모뎀; 상기 다중접속 모뎀으로부터 상기 압축영상파일을 제공받아 상기 압축영상파일에 포함된 카메라 식별자 정보를 사용하여 네트워크 카메라의 식별자 별로 정렬하는 먹싱/디먹싱부; 및 상기 먹싱/디먹싱부로부터 상기 정렬된 압축영상파일을 제공받아 기록가능한 미디어에 기록하는 데이터 관리부를 포함하는 영상 시스템으로서, 상기 네트워크 카메라는 주변의 움직임을 검출하기 위한 움직임 검출부를 포함하여 상기 움직임 검출부의 출력이 소정의 제1 값 이하인 경우에는 상기 네트워크 카메라는 상기 영상 데이터의 데이터 압축률이 증가하도록 설정되는 제1 모드로 절환되고, 상기 움직임 검출부의 출력이 소정의 제2 값 이상인 경우에는 상기 네트워크 카메라는 상기 영상 데이터의 데이터 압축률이 감소하도록 설정되는 제2 모드로 절환되며, 상기 제1 모드에서 상기 영상 데이터는 동영상 압축방식으로 압축처리되고 상기 압축영상파일은 GOP의 자연수 개의 압축된 영상정보를 포함하도록 구성되는 특징을 갖는 영상 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 제2 모드에서 상기 영상 데이터는 동영상 압축방식으로 압축처리되고, 상기 제2 모드에서 생성된 압축영상파일은 GOP의 자연수 개의 압축된 영상정보를 포함하도록 구성되는 특징을 갖는 영상 시스템.
15. 제13항에 있어서, 상기 제2 모드에서 상기 영상 데이터는 정지화 압축방식으로 압축처리되고, 상기 제2 모드에서 생성된 압축영상파일은 하나이상의 정지화 압축 프레임 및 상기 압축영상파일이 정지화 압축방식으로 생성된 것임을 나타내는 정보를 포함하도록 구성되는 특징을 갖는 영상 시스템.