KR20170011840A - 촬영 장치, 그의 오브젝트 감지 방법 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체 - Google Patents

촬영 장치, 그의 오브젝트 감지 방법 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체 Download PDF

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Abstract

촬영 장치, 그의 오브젝트 감지 방법 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬영 장치는, 영상을 촬영하는 촬영부, 배경 영상 프레임을 저장하는 저장부 및 상기 촬영된 영상으로부터 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하고, 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 차분 영상은, 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이고, 상기 제2 차분 영상은, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상일 수 있다.

Description

촬영 장치, 그의 오브젝트 감지 방법 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체{IMAGE SENSING APPARATUS, OBJECT DETECTING METHOD OF THEREOF AND NON-TRANSITORY COMPUTER READABLE RECODING MEDIUM}
본 발명은 촬영 장치, 그의 오브젝트 감지 방법 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 사용자의 유무나 위치에 따라 서비스를 제공하는 시스템에서 보다 효율적으로 사용자를 감지할 수 있는 촬영 장치, 그의 오브젝트 감지 방법 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 관한 것이다.
종래에는 사용자가 직접 사용자 명령을 입력하는 경우에만 원하는 서비스를 제공하였다. 하지만, 최근에는 능동적으로 사용자에게 컨텐츠를 제공하는 기능에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, 사용자를 감지하는 기술에 대한 관심이 증가하고 있다.
종래의 영상 기반 사용자 감지 방법은 카메라로부터 수집된 영상에서 물체 인식 알고리즘을 이용하여 사람을 인식해내고, 인식된 사람을 지속적으로 추적하여 위치를 추정하는 방식을 사용하였다.
하지만, 이와 같은 종래의 영상 기반 사용자 감지 방법은 영상으로부터 사람을 직접 인식하여야 하기 때문에 고성능의 카메라의 존재가 필수적이었다. 이러한 경우에, 영상의 품질에 따라 사람을 인식하는 성능이 매우 달라지며, 조명 등도 인식 성능에 큰 영향을 미치게 된다.
그리고, 사람을 인식하기 위해서 많은 연산량을 필요로 하는 물체 인식 알고리즘을 사용하기 때문에, 많은 픽셀 연산이 요구되었다. 또한, 실시간으로 사람의 위치를 추적하기 위해서는 물체 인식 알고리즘에 더하여 물체 추적 알고리즘을 적용해야만 했다. 따라서, 영상 프레임간 픽셀들의 관계를 지속적으로 분석해야 하기 때문에, 연산량 증가의 한 원인이 되었다.
따라서, 능동적 서비스를 제공하기 위하여 상시적으로 사용자의 유무 및 위치를 판단하려면, 전력 소모가 크고 연산량이 많아 제품에 적용되기 어렵다는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 저전력의 이미지 센서를 이용하여 수집된 영상을 매우 적은 연산량으로 분석하여 사용자의 유무와 위치를 판단할 수 있는 촬영 장치, 그의 오브젝트 감지 방법 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른, 촬영 장치는, 영상을 촬영하는 촬영부, 배경 영상 프레임을 저장하는 저장부 및 상기 촬영된 영상으로부터 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하고, 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 차분 영상은, 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이고, 상기 제2 차분 영상은, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상일 수 있다.
그리고, 외부 장치와 송수신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 외부 장치에 제어 신호를 송신하도록 상기 통신부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단되면, 상기 배경 영상 프레임을 업데이트할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 이전 촬영된 영상 프레임과의 차이 및 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 기저장된 배경 영상 프레임간의 차이를 각각 기설정된 임계 값과 비교하여, 이진(binary) 영상으로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 트루 영역의 위치를 상기 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 경우, 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 상기 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 미만이면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 차가 상기 기설정된 값 이상이면, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 상태가 기설정된 시간 이상 유지되는 것으로 판단되면, 상기 위치의 차에 무관하게, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 촬영된 영상의 해상도보다 낮은 해상도로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른, 촬영 장치의 오브젝트 감지 방법은, 영상을 촬영하는 단계, 상기 촬영된 영상으로부터 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계 및 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제1 차분 영상은, 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이고, 상기 제2 차분 영상은, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 기저장된 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상일 수 있다.
그리고, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단되면, 외부 장치에 제어 신호를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단되면, 상기 배경 영상 프레임을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계는, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 이전 촬영된 영상 프레임과의 차이 및 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 기저장된 배경 영상 프레임간의 차이를 각각 기설정된 임계 값과 비교하여, 이진(binary) 영상으로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득할 수 있다.
또한, 상기 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계는, 상기 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 트루 영역의 위치를 상기 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계는, 상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 경우, 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 상기 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 미만이면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 차가 상기 기설정된 값 이상이면, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계는, 상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 상태가 기설정된 시간 이상 유지되는 것으로 판단되면, 상기 위치의 차에 무관하게, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계는, 상기 촬영된 영상의 해상도보다 낮은 해상도로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 촬영 장치의 오브젝트 감지 방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체는, 영상을 촬영하는 단계, 상기 촬영된 영상으로부터 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계 및 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제1 차분 영상은, 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이고, 상기 제2 차분 영상은, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 기저장된 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상인 촬영 장치의 오브젝트 감지 방법을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 의하면, 저해상도의 이미지 센서를 이용하여 수집된 영상을 매우 적은 연산량으로 분석하여 사용자의 유무 및 위치를 판단할 수 있다. 또한, 복잡한 연산의 물체 인식을 수행하지 않고도 사용자를 감지하고 추적할 수 있으며, 외부 디스플레이 장치 등과 연계하여 각종 사용자 감지 컨텐츠를 제공할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬영 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬영 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도,
도 3은 사용자가 촬영 영역에 등장하고, 특정 위치에서 움직이지 않는 경우를 설명하기 위한 도면,
도 4는 사용자가 물체를 들고 촬영 영역에 등장하고, 물체를 놓고 퇴장하는 경우를 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 도 5b는 기존 배경에 존재하지 않거나 위치가 변경된 물체로 인해 배경이 업데이트되는 경우를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 6 및 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 촬영 장치의 오브젝트 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 촬영 장치(100)는 저사양의 이미지 센서와 저사양의 MCU(Micro Control Unit)로 구현될 수 있다. 저전력으로 동작할 수 있는 이미지 센서를 이용하여, 촬영 장치(100)는 상시적으로 촬영 영역에 사용자가 등장하는지 등을 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬영 장치(100)는 TV와 같은 디스플레이 장치와 연결되어 사용될 수 있다. 촬영 장치(100)에서 사용자를 감지하여 디스플레이 장치에 제어 신호(예를 들어, 인터럽트 신호)를 전송함으로써, 디스플레이 장치가 사용자 감지를 기반으로 하는 서비스를 제공하도록 할 수 있다.
사용자 감지를 기반으로 하는 서비스의 예를 들면, 사용자의 등장에 대응하여 디스플레이 장치가 환영 메시지나 각종 정보를 제공하는 UI를 표시하는 서비스, 사용자가 특정 컨텐츠나 서비스를 이용하는 도중에 자리를 비울 경우 사용자의 부재를 감지하여 서비스를 잠시 중단하고 다시 사용자가 자리에 돌아오면 서비스를 이어서 제공하는 서비스 등이 있을 수 있다.
다른 예로, 촬영 장치(100)에서 사용자를 감지하여 디스플레이 장치로 제어 신호를 전송하면, 디스플레이 장치는 디스플레이 화면은 켜지 않지만 다른 구성 요소에는 미리 전원을 공급할 수 있다. 이어서, 사용자가 리모컨을 드는 동작 등 기설정된 동작을 수행하면, 디스플레이 장치는 빠른 시간안에 서비스를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬영 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 촬영 장치(100)는 촬영부(110), 저장부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
촬영부(110)는 영상을 촬영할 수 있다. 예를 들어, 촬영부(110)는 특정 촬영 영역을 항상 촬영할 수 있다. 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 이용하여, 촬영 장치(100)는 촬영 영역에 변화가 발생하였다는 것을 감지할 수 있다.
촬영부(110)는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 이미지 센서로 구현될 수 있다. CCD는 각각의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이다. CMOS 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 촬영 장치(100)는 저사양의 촬영부(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬영부(110)는 초저해상도의 CCD일 수 있다. 이러한 경우에, 촬영 장치(100)는 저전력으로도 영상을 얻을 수 있는 초저해상도의 CCD를 이용하고, 매우 적은 양의 연산량으로 촬영된 영상을 분석할 수 있다. 이를 통해, 저전력, 저비용으로 사용자의 유무와 위치를 판단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
저장부(120)는 촬영된 영상을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(120)는 배경 영상 프레임을 저장할 수 있다. 배경 영상이란 촬영 장치(100)가 촬영하는 촬영 영역에 사용자 등 오브젝트가 등장하지 않은 영상을 말한다.
저장부(120)는 촬영부(110)에서 촬영된 영상을 프레임별로 구분하여 임시 저장할 수 있다. 그리고 저장부(120)는 후술할 제어부(130)에서 획득한 차분 영상을 저장할 수 있다. 다른 실시 예에서, 저장부(120)의 기능은 제어부(130)에 포함된 버퍼에서 수행할 수도 있다.
제어부(130)는 촬영 장치(100)의 전반적인 구성을 제어한다. 예를 들어, 배경 영상이 변경된 것으로 판단되면, 제어부(130)는 배경 영상 프레임을 업데이트하여 저장부(120)에 저장할 수 있다. 제어부(130)의 상세한 동작에 대해서는 이하에서 다시 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬영 장치(100)의 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 1에 도시된 실시 예와 비교하여, 통신부(140) 구성이 추가적으로 포함될 수 있다.
통신부(140)는 다양한 유형의 통신 방식에 따라 외부 장치와 송수신 기능을 수행한다. 촬영 영상에 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하면, 제어부(130)는 외부 장치에 제어 신호를 송신하도록 통신부(140)를 제어할 수 있다. 통신부(140)는 유무선 통신을 지원하는 다양한 통신 칩을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(140)는 유선 LAN, 무선 LAN, WiFi, BT(Bluetooth), NFC(Near Field Communication) 방식으로 통작하는 칩을 포함할 수 있다. BT 연결의 경우에 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 외부 장치와 송수신하고, 연결이 완료된 후 제어 명령을 포함한 정보들을 송수신할 수 있다.
제어부(130)는 촬영부(110)에서 촬영된 영상으로부터 차분 영상을 획득할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 획득한 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 차분 영상에는 두 가지 종류가 있을 수 있다. 제1 차분 영상은 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이다. 예를 들어, 1초 간격으로 영상 프레임이 촬영된다고 가정할 때, 제1 차분 영상은 t초에 촬영된 영상 프레임과 t-1초에 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상일 수 있다. 제2 차분 영상은 현재 촬영된 영상 프레임과 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이다. 배경 영상 프레임은 저장부(120)에 저장될 수 있다.
제어부(130)는 촬영된 영상의 해상도보다 낮은 해상도로 차분 영상을 획득할 수도 있다. 예를 들어, 촬영된 영상이 m×n 해상도를 갖는다고 할 때, 제어부(130)는 촬영된 영상을 특정 크기의 영역으로 구획하여 m'×n' (m' < m, n' < n)의 해상도를 갖는 차분 영상을 획득할 수 있다.
제어부(130)는 비교 대상 프레임들 간의 차이를 기설정된 임계 값과 비교하여, 이진(binary) 영상으로 차분 영상을 획득할 수 있다. 이는 영상 차분 시 발생할 수 있는 노이즈를 제거하기 위함이다. 예를 들어, 제어부(130)는 영상 프레임들을 그레이 스케일(0~255)로 나타내고, 그레이 스케일 값의 차이를 기설정된 임계 값과 비교할 수 있다. 제어부(130)는 차이가 기설정된 임계 값 이상인 경우 트루(true, 1)로 판단하고, 차이가 기설정된 임계 값 미만인 경우 폴스(false, 0)로 판단한다.
예를 들어, 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하면, 제어부(130)는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다. 제1 차분 영상은 시점 t에 촬영된 영상 프레임과 시점 t-1에 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타내므로, 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재한다는 것은 오브젝트(예를 들어, 사용자)가 촬영 영역에 새로이 등장한 경우로 볼 수 있다.
제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하나, 제2 차분 영상에는 트루 영역이 존재하는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에, 제어부(130)는 트루 영역의 위치를 함께 고려하여 오브젝트가 존재하는 경우인지, 배경 영상이 변경된 경우인지를 구분할 수 있다. 예를 들어, 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 현재 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 미만이면, 제어부(130)는 움직임이 없는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 사람이 촬영 영역에 들어온 후, 특정 위치에 앉아 있는 경우가 이러한 경우에 해당할 수 있다.
반대로, 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 현재 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 이상이면, 제어부(130)는 이전 제1 차분 영상에 나타난 오브젝트가 움직임을 멈춘 것이 아닌 배경에 변화가 온 경우로 판단할 수 있다.
다른 경우로, 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하나, 제2 차분 영상에는 트루 영역이 존재하는 상태가 기설정된 시간 이상 지속되면, 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 현재 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 이상인지 미만인지와 무관하게, 제어부(130)는 배경 영상이 변화한 경우로 판단할 수 있다.
오브젝트가 존재하는 것으로 판단되면, 제어부(130)는 오브젝트 감지 기반 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단되면, 외부 장치에 제어 신호를 송신하도록 통신부(140)를 제어할 수 있다. 제어부(130)는 디스플레이 장치에 인터럽트 신호를 송신하여 디스플레이 장치의 전원과 관련된 동작이 실행되도록 할 수 있다.
배경 영상이 변경된 것으로 판단하면, 제어부(130)는 배경 영상 프레임을 업데이트 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 배경 영상이 변경되고 기설정된 시간 동안 움직임(제1 차분 영상에 트루 영역이 발생)이 발생하지 않으면, 배경 영상 프레임을 업데이트 할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5b를 참조하여, 촬영 장치(100)가 오브젝트를 감지하는 것을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 사용자(오브젝트)가 촬영 영역에 등장하여 특정 위치에 움직이지 않고 자리하는 경우를 도시한 도면이다. 도 3에서 Ib는 배경 영상 프레임, It는 t시점에서의 영상 프레임, Dt는 제1 차분 영상, Db는 제2 차분 영상을 나타낸다. 또한, d(dt, db)는 오브젝트의 존재가 감지된 것인지를 나타내고, l(lt, lb)은 오브젝트의 위치를 의미한다.
도 3에서, t-3 시점에 사용자가 촬영 영역에 등장하지 않았기 때문에, t-3 시점의 영상 프레임을 이전 시점의 영상 프레임과 비교한 제1 차분 영상(Dt) 및 배경 영상 프레임(Ib)와 비교한 제2 차분 영상(Db) 모두에서 트루 영역은 부존재(d=false)하는 것으로 판단된다.
t-2 시점에 사용자가 촬영 영역에 등장한다. t-2 시점에 촬영된 영상 프레임에 사용자가 위치하는 영역은 제1 및 제2 차분 영상에서 모두 트루 영역으로 판단된다. 제1 차분 영상에서는 움직임 차이가 크지 않기 때문에 주로 오브젝트의 에지 영역만이 트루 영역으로 판단된다. 제1 차분 영상에서 트루 영역이 존재하는 것으로 판단되었으므로, 제어부(130)는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제1 차분 영상에서의 트루 영역의 위치(lt)를 오브젝트의 위치(l)로 판단할 수 있다.
t-1 시점에서도 사용자가 촬영 영역 내에서 움직임이 있기 때문에, t-2 시점과 마찬가지로 제1 차분 영상에서 트루 영역이 존재하는 것으로 판단된다. 따라서, 제어부(130)는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 제1 차분 영상에서의 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다.
t 시점에서는 t-1 시점과 비교할 때, 사용자가 움직이지 않았음을 알 수 있다. 따라서, 제1 차분 영상에서는 트루 영역이 부존재하는 것으로 판단된다. 제2 차분 영상은 t시점의 촬영 영상 프레임과 배경 영상 프레임과의 비교이기 때문에, 제2 차분 영상에서는 트루 영역이 존재하는 것으로 판단된다. 이때, t 시점의 제2 차분 영상에서의 트루 영역의 위치(lb)와 t-1 시점의 제1 차분 영상에서의 트루 영역의 위치(lt)의 차가 기설정된 값 미만이기 때문에, 제어부(130)는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제2 차분 영상에서의 트루 영역의 위치(lb)를 오브젝트의 위치(l)로 판단할 수 있다.
오브젝트의 위치를 판단함에 있어서, 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 경우 제어부(130)는 제1 차분 영상에서의 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다. 만일, 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하지 않지만 오브젝트가 존재하는 것으로 판단되면, 제어부(130)는 제2 차분 영상에서의 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다.
도 4는 사용자가 구형 물체를 가지고 등장한 후, 구형 물체는 놓아둔 채 촬영 영역에서 벗어나는 경우를 도시한 도면이다. 사용자 감지 기반 서비스를 제공하기 위함이 본 발명의 목적 중 하나인바, 촬영 장치(100)는 사용자는 오브젝트로 감지되나, 구형 물체는 배경의 변화로 감지할 수 있다.
도 4에서, t-3 시점에 사용자가 구형 물체를 가지고 촬영 영역에 등장한다. t-3시점 이전의 촬영 프레임이 없기 때문에 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하는 것으로 판단된다. 제2 차분 영상에는 트루 영역이 존재하는 것으로 판단되며, 제어부(130)는 오브젝트의 위치는 제2 차분 영상에서의 트루 영역의 위치로 판단할 수 있다.
t-2 시점에서 사용자는 소파 위에 구형 물체를 놓아둔 채 촬영 영역을 벗어나기 시작한다. 사용자가 움직임으로 인하여 제1 차분 영상에 사용자 모습과 같은 트루 영역이 존재하게 된다. 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하기 때문에, 제어부(130)는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 제1 차분 영상에서의 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다. t-1 시점 역시 t-2 시점과 같이 판단된다.
t 시점에서는 제1 차분 영역에 트루 영역이 존재하지 않는다. 다만, 제2 차분 영상에 구형 물체의 위치에 트루 영역이 존재하게 된다. 제어부(130)는 t-1 시점에서의 제1 차분 영역에서의 트루 영역의 위치와 t 시점에서의 제2 차분 영역에서의 트루 영역의 위치의 차를 기설정된 값과 비교한다. 이때, 기설정된 값 이상으로 위치의 차이가 발생한바, 제어부(130)는 배경 영상에 변화가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 5a 및 5b는 배경 영상에 변화가 발생한 것으로 판단된 경우에, 배경 영상을 업데이트 하는 것을 도시한 도면이다.
도 5a는 도 4의 t 시점과 동일한 경우를 도시한 도면이다. 따라서, 제어부(130)는 배경 영상에 변화가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 5a와 같이 배경 영상에 변화가 발생한 것으로 판단된 후, 기설정된 시간 동안 제1 차분 영상에서 트루 영역이 발생하지 않으면, 제어부(130)는 배경 영상을 업데이트 할 수 있다. 도 5b는 배경 영상이 업데이트된 이후를 도시한 도면이다.
상술한 바와 같은 다양한 실시 예에 따른 촬영 장치를 통하여, 저해상도의 이미지 센서를 이용하여 수집된 영상을 매우 적은 연산량으로 분석하여 사용자의 유무 및 위치를 판단할 수 있다. 또한, 움직이지 않는 사용자를 감지할 수 있는 기능이 제공된다.
도 6 및 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 촬영 장치(100)의 오브젝트 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 촬영 장치(100)는 우선 영상을 촬영한다(S610). 촬영 장치(100)는 촬영된 영상을 프레임 단위로 저장할 수 있다. 이후, 촬영 장치(100)는 촬영된 영상 및 배경 영상을 이용하여 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득할 수 있다(S620). 제1 차분 영상은 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 시점에 촬영된 영상 프레임의 차이를 계산한 영상이다. 그리고, 제2 차분 영상은 현재 촬영된 영상 프레임과 기저장된 배경 영상 프레임의 차이를 계산한 영상이다.
제1 차분 영상을 획득함에 있어서, 촬영 장치(100)는 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임간의 차이를 기설정된 임계 값과 비교하여, 이진 영상으로 제1 차분 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 촬영 장치(100)는 영상 프레임의 대응되는 위치의 픽셀의 그레이 스케일 값의 차이를 기설정된 임계 값과 비교할 수 있다. 마찬가지로, 제2 차분 영상을 획득할 때, 촬영 장치(100)는 현재 촬영된 영상 프레임과 배경 영상 프레임간의 차이를 기설정된 임계 값과 비교하여 이진 영상으로 제2 차분 영상을 획득할 수 있다.
다른 예로, 촬영 장치(100)는 촬영된 영상의 해상도보다 낮은 해상도로 차분 영상을 획득할 수 있다.
이어서, 촬영 장치(100)는 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 이용하여, 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단할 수 있다(S630). 예를 들어, 촬영 장치(100)는 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하면, 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 촬영 장치(100)는 제1 차분 영상에서의 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다.
다른 예로, 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고 제2 차분 영상에는 트루 영역이 존재하는 경우, 촬영 장치(100)는 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차를 기설정된 값과 비교하여 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있다. 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 미만이면, 촬영 장치(100)는 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 판단할 수 있다. 반대로, 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 이상이면, 촬영 장치(100)는 배경 영상이 변경된 것으로 판단할 수 있다.
도 7을 참조하면, 촬영 장치(100)는 우선 촬영 영역의 영상을 촬영한다(S710). 그리고, 촬영 장치(100)는 촬영된 영상 프레임과 기저장된 배경 영상 프레임을 이용하여, 차분 영상을 계산한다. 상술한 바와 같이, 촬영 장치(100)는 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 시점에 촬영된 영상 프레임과의 차이 및 현재 촬영된 영상 프레임과 기저장된 배경 영상 프레임과의 차이를 각각 계산하여, 제1 및 제2 차분 영상을 획득할 수 있다.
촬영 장치(100)는 노이즈 제거 및 상술한 이진 영상 생성과 같은 전처리 과정을 진행하여 최종 제1 및 제2 차분 영상을 생성한다(S730). 그리고, 촬영 장치(100)는 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상에서 오브젝트의 위치를 계산한다. 촬영 장치(100)는 각 차분 영상에서의 트루 영역의 위치를 오브젝트의 위치로 계산할 수 있다(S740).
촬영 장치(100)는 오브젝트의 움직임이 감지되었는지 판단한다(S750). 예를 들어, 촬영 장치(100)는 제1 차분 영상에서 오브젝트의 위치가 계산되면, 움직임이 감지된 것으로 판단할 수 있다(S750-Y). 움직임 감지가 되지 않았다면(S750-N), 촬영 장치(100)는 오브젝트가 잔존하는지 여부를 판단한다(S760). 제1 차분 영상에서의 판단된 최종 오브젝트의 위치와 제2 차분 영상에서의 오브젝트의 위치의 차를 기설정된 값과 비교하여 기설정된 값 미만이면, 촬영 장치(100)는 오브젝트가 잔존하는 것으로 판단한다(S760-Y). 반대로, 위치의 차가 기설정된 값 이상이면, 촬영 장치(100)는 오브젝트가 잔존하는 것이 아닌 배경 영상이 변경된 것으로 판단한다(S760-N).
오브젝트의 움직임이 감지되거나(S750-Y), 오브젝트가 촬영 영역에 잔존하는 것으로 판단하면(S760-Y), 촬영 장치(100)는 감지 기반 동작을 수행할 수 있다(S770). 예를 들어, 촬영 장치(100)는 외부 장치에 제어 신호를 송신할 수 있다. 제어 신호는 외부 디스플레이 장치의 전원과 관련된 인터럽트 신호일 수 있다.
반대로, 배경 영상이 변경된 것으로 판단되면(S760-N), 촬영 장치(100)는 배경 영상 프레임을 업데이트 할 수 있다(S780).
상술한 바와 같은 다양한 실시 예에 따른 오브젝트 감지 방법을 통하여, 외부 디스플레이 장치의 전원이 꺼져 있는 경우에도, 디스플레이 장치와 연결된 촬영 장치를 이용하여 사용자의 유무 및 위치를 감지하고 각종 서비스를 사용자에게 즉각적으로 제공할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 다양한 실시 예에 따른 오브젝트 감지 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드는 다양한 유형의 기록 매체에 저장될 수 있다. 구체적으로는, RAM(Random Access Memory), 플레시메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드, USB 메모리, CD-ROM등과 같이, 단말기에서 판독 가능한 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 있을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
100: 촬영 장치 110: 촬영부
120: 저장부 130: 제어부
140: 통신부

Claims (17)

  1. 촬영 장치에 있어서,
    영상을 촬영하는 촬영부;
    배경 영상 프레임을 저장하는 저장부; 및
    상기 촬영된 영상으로부터 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하고, 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제1 차분 영상은, 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이고,
    상기 제2 차분 영상은, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상인 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    외부 장치와 송수신하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단되면, 상기 외부 장치에 제어 신호를 송신하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단되면, 상기 배경 영상 프레임을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 이전 촬영된 영상 프레임과의 차이 및 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 기저장된 배경 영상 프레임간의 차이를 각각 기설정된 임계 값과 비교하여, 이진(binary) 영상으로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 트루 영역의 위치를 상기 오브젝트의 위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  6. 제4항에 있어서
    상기 제어부는,
    상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 경우, 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 상기 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 미만이면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 차가 상기 기설정된 값 이상이면, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 상태가 기설정된 시간 이상 유지되는 것으로 판단되면, 상기 위치의 차에 무관하게, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 촬영된 영상의 해상도보다 낮은 해상도로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  9. 촬영 장치의 오브젝트 감지 방법에 있어서,
    영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 영상으로부터 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 차분 영상은, 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이고,
    상기 제2 차분 영상은, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 기저장된 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상인 감지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단되면, 외부 장치에 제어 신호를 송신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단되면, 상기 배경 영상 프레임을 업데이트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계는,
    상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 이전 촬영된 영상 프레임과의 차이 및 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 상기 기저장된 배경 영상 프레임간의 차이를 각각 기설정된 임계 값과 비교하여, 이진(binary) 영상으로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 감지 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 차분 영상에 트루 영역이 존재하면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 트루 영역의 위치를 상기 오브젝트의 위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 감지 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 경우, 이전 제1 차분 영상에 존재하던 트루 영역의 위치와 상기 제2 차분 영상의 트루 영역의 위치의 차가 기설정된 값 미만이면, 상기 오브젝트가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 차가 상기 기설정된 값 이상이면, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 감지 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 차분 영상에는 트루 영역이 부존재하고, 상기 제2 차분 영상에 트루 영역이 존재하는 상태가 기설정된 시간 이상 유지되는 것으로 판단되면, 상기 위치의 차에 무관하게, 상기 배경 영상이 변경된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 감지 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계는,
    상기 촬영된 영상의 해상도보다 낮은 해상도로 상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 감지 방법.
  17. 촬영 장치의 오브젝트 감지 방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    촬영 장치의 오브젝트 감지 방법은,
    영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 영상으로부터 제1 차분 영상 및 제2 차분 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 차분 영상 및 상기 제2 차분 영상을 이용하여 오브젝트의 존재 여부 및 위치를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 차분 영상은, 현재 촬영된 영상 프레임과 이전 촬영된 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상이고,
    상기 제2 차분 영상은, 상기 현재 촬영된 영상 프레임과 기저장된 배경 영상 프레임 간의 차이를 나타낸 영상인 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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