KR920001692Y1

KR920001692Y1 - 차 영상분할을 이용한 중심 추적 방식의 자동 목표추적장치

Info

Publication number: KR920001692Y1
Application number: KR2019880016151U
Authority: KR
Inventors: 천인서
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 정용문
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1992-03-09
Also published as: KR900007121U

Abstract

내용 없음.

Description

차 영상분할을 이용한 중심 추적 방식의 자동 목표추적장치

제 1 도는 본 고안에 따른 시간 축상의 변화에 따른 차영상 분할 출력도.

제 2 도는 본 고안에 따른 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 카메라 2 : 동기분리 증폭기

3 : 아나로그/디지탈 변환기 4 : 중심추적 프로세서

5 : 콘트롤러 6, 11, 13 : 제 1, 제 2, 제 3 비교기

7, 15, 17, 18 : 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 버퍼

8 : 프레임 지연 메모리 9, 12 : 제 1, 제 2 인버터

10 : 가산기 14 : 오아게이트

16 : 멀티플라이어 100 : 제 1 이진영상신호출력부

200 : 프레임 비교 차신호 출력부 300 : 제 2 차 영상 경계값 검출부

400 : 제 2 이진영상 신호 출력부 500 : 중심좌표 출력부

본 고안은 중심 추적 방식의 자동목표 추적장치에 관한 것으로, 특히 영상신호에서 물체의 이동으로 발생되는 차영상 신호를 분리하여 중심추적 방식으로 목표를 자동추적하는 회로에 관한 것이다.

통상적으로 중심추적 방식의 자동목표 추적기라함은 카메라에서 출력되는 영상신호로 부터 이동되는 물체를 자동추적하는 장치를 말한다.

종래의 중심추적 방식의 자동목표 추적기는 카메라로 부터 출력되는 영상신호를 물체와 배경사이의 적당한 값으로 선택된 경계치를 기준으로 하여 물체와 배경을 분리한 후, 이동하는 물체에 해당하는 부분의 중심좌표를 계산하여 물체의 이동범위를 계산 추적하여왔다.

그러나 상기와 같은 중심추적방식 즉, 물체와 배경을 분리하여 물체에 해당하는 부분의 중심좌표를 구하는 방식은 영상분할시 필요한 경계값을 결정하기가 쉽지 않으며, 또한 영상의 경계값은 전체적인 조명에 의해 크게 좌우되어 물체가 이동하는 환경에 따라 그 값을 달리 조절하여야 하는 문제가 있어왔다. 즉 물체가 밝은 곳에서 이동할때의 경계값과 어두운 곳을 지날때의 경계값이 다르므로서 주변조도(밝기)에 따라서 경계값을 다르게 조절하여야 하는 문제점이 있다.

따라서 종래의 방식은 입력영상신호에서 이동물체와 배경영역을 분리하기 위해서는 많은 어려움을 가지고 있으며, 그 경계값을 선택하기가 매우 어려운 물체 추적의 에러가 빈번하여 왔다.

따라서 본 고안의 목적은 입력되는 영상신호로 부터 물체의 이동으로 인해 발생하는 차영상을 분할 추출하고, 중심 추적 방식을 이용하여 분할된 차영상으로 부터 물체에 해당하는 부분의 중심 좌표를 계산하는 출력하는 회로를 제공함에 있다.

이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 고안에 따른 시간 축상의 변화에 따른 차영상 분할 출력도로서 본 고안을 설명하기 위한 개략도이다.

도면중, I(N) : N프레임(FRAME)에서의 1차원 영상신호, CENT1 : I(N-1)의 I(N-2)에 대한 시간축상의 이동범위, CENT2 : I(N)의 I(N-1)에 대한 시간축상의 이동범위, CENTD1 : ｜I(N-1)-I(N-2)｜〉 thr의 I(N-2)에 대한 시간축상의 이동변위, CENTD2 : ｜I(N)-I(N-1)｜〉 thr의 I(N-1)에 대한 시간축상의 이동변위, 단, thr : (Threshold)CENT1=2^*CENTD1, CENT2=2^*CENTD2이며, "*"는 곱셈연산자이다.

제 2 도는 본 고안에 따른 회로도로서, 피사체 및 그 배경의 화상을 전기적 신호인 영상신호를 변환출력하는 카메라(1)와, 상기 카메라(1)로부터의 영상신호를 소정 증폭하고 동기신호 및 비디오 신호를 분리 출력하는 동기 분리 증폭기(2)와, 소정의 제어신호의 입력에 의해 상기 동기 분리 증폭기(3)으로 부터 출력되는 비디오 신호를 아나로그/디지탈 변환하여 병렬데이타를 출력하는 아나로그/디지탈 변환기(Analog to Digital Converter : 이하 A/D변환기라 함) (3)와, 물체의 밝기 경계값(B1)과 물체의 시간측 변화량에 대한 차영상 경계값(C1)을 출력함과 동시에 비교되어 입력되는 이진영상신호에 의해 상기 A/D변환기(3)로 부터 출력되는 영상 데이터(D1)로 부터 물체의 중심 좌표값을 계산 출력하는 중심 추적프로세서(4)와, 상기 추적프로세서(4)로 부터 경계값(B1)와 (C1)를 입력하여 상기 동기분리 증폭기(2)의 동기신호에 동기시키어 이를 출력하며, 소정 선택에 따른 입력영상 선택신호를 출력하는 콘트롤러(5)와, 상기 콘트롤러(5)의 물체의 밝기 경계값(B1)와 상기 A/D변환기(3)의 영상데이터(D1)를 비교하여 물체와 배경으로 분할된 이진영상신호를 출력하는 제 1 비교기(6)와, 상기 콘트롤러(5)의 입력영상선택신호에 의해 상기 제 1 비교기(6)의 출력을 중심추적 프로세서(4)에 입력시키는 제 1 버퍼로 구성된 제 1 이진 영상신호 출력부(100)와, 상기 A/D변환기(3)의 영상데이터 1 프레임 단위로 기억하여 프레임 지연출력하는 프레임 지연 메모리(8)와 상기 프레임 지연 메모리(8)의 출력값을 반전하는 인버터(9)와, 상기A/D변환기(3)의 영상출력 데이터(D1)와 상기 인버터(9)의 출력데이타를 입력가산하여 현재 비디오 신호와 1프레임 이전의 비디오 신호와의 차영상을 출력하는 가산기(10)를 구성된 프레임 비교 차신호 출력부(200)와, 상기 콘트롤러(5)로 부터 출력되는 차영상 경계값(C1)을 반전하는 제 2 인버터(12)와, 상기 제 2 인버터(12)의 출력과 상기 가산기(10)의 출력을 비교하여 제 2 차 영상 경계값을 출력하는 제 3 비교기(13)로 되어진 제 2 차 영상 경계값 검출부(300)와, 상기 가산기(10)의 출력과 상기 콘트롤러(5)의 차영상 경계값(C1)을 입력비교하여 제 1 차 영상 경계비교 값을 출력하는 제 2 비교기(11)와 상기 제 2 비교기(11)와, 제 3 비교기(13)의 제 1, 제 2 차 영상 경계값 검출신호를 오아링출력하는 오아게이트(14)로 구성된 제 2 이진 영상출력부(400)와, 상기 제 2 이진 영상신호 출력부(400)의 출력을 상기 콘트롤러(5)의 영상선택신호에 의해 중심추적 프로세서(4)에 입력시키는 제 2 버퍼(15)와, 상기 중심추적 프로세서(4)의 물체 중심좌표값을 x2하여 출력하는 멀티플라이어(16)와, 상기 멀티플라이어(16)의 출력과 상기 중심 추적 프로세서(4)로 부터 출력되는 물체중심 좌표값을 각각 입력하여 상기 콘트롤러(5)의 입력영상 선택신호(G)에 의해 선택적으로 추력되는 제 3, 제 4 버퍼(17) (18)로 구성된 좌표 출력부(500)로 구성된다.

우선 입력영상 신호에서 차영상 신호를 분리하는 기술적 원리를 살펴본다.

물체와 인접한 배경사이에 약간의 밝기 차이는 항상 존재하며, 상기의 밝기차는 물체가 이동할때 화면의 영역별로 다르게 작용한다. 즉 물체의 이동에 의해 가려지는 부분이나 다시 드러나는 부분에서는 그 값이 시간축상의 변화에는 크게하는데 기여하나, 다른 부분에서는 시간 축상의 변화분으로 거의 작용하지 않는다. 이러한 성질은 화면에서 물체의 이동으로 인해 생기는 차영상을 쉽게 분할해낼 수 있게하며, 분할된 차영상으로 부터 중심 추적방식을 이용하면 쉽게 물체를 추적하게 된다.

이를 도면으로 설명하면 하기와 같다.

제 1 도는 물체가 포함된 영상신호의 1차원적인 분포를 시간축상의 변화에 따라 나타낸 것이다. 이때 제 1 도에 있어서 배경은 평탄하며 이동 물체의 밝기도 일정한 것으로 가장하였다. 사선으로 표시된 부분이 차영상으로 분할된 영역이다. 즉 차영상이란 화면상 같은 위치에 대한 바로 전프레임과 현재프레임 사이의 시간 축상의 변화분이 이론적으로 "0"보다 큰 분할 영상을 말한다. 여기서 보면 배경이 복잡해질 경우에도 입력영상에 잡음이 없다면 차영상을 쉽게 구할 수 있음을 알 수 있다. 그러나 대부분의 영상신호는 약간의 잡음을 포함하고 있으므로 실제 시스템도에서는 외부에서 시간축상의 변화량에 대해 역치를 주도록 하였다. 그러나 이러한 시간축 변화량에 대한 역치는 잡음을 제거시킬 수 있는 작은 값으로 주면 되므로 쉽게 그 값을 결정할 수 있다.

제 1 도의 CENTD1과 CENTD2는 서로 이전 프레임에서의 LOS(LINE OF SIGHT)와 차영상의 중심과의 거리이다. 제 1 도에서 알수있는 바와같이 차영상의 중심값으로 물체를 추적하려면 이 이동범위 값을 두 배로해 주어야 한다.

지금 제 2 도와 같은 회로에 있어서, 카메라(1)가 특정 배경에서 이동하는 물체를 포착하여 전기적 영상신호로 변환하여 출력하면 이는 동기분리증폭기(2)에 입력된다. 상기 동기분리증폭기(2)는 입력되는 영상신호에서 동기신호와 비디오신호를 분리하여 콘트롤러(5)로 동기신호를, A/D변환기(3)와 중심 추적 프로세서(4)에는 비디오 신호를 입력시킨다.

이때 중심 추적 프로세서(4)는 물체 밝기에 대한 경계값(B1)과 시간축상 변화량에 대한 차영상 경계값(C1) (역치)를 버스(A)를 통해 콘트롤러(5)에 입력시키며, 콘트롤러(5)는 입력된 물체 밝기에 대한 경계값(B1)과 차영상 경계값(C1)을 각각 제 1 비교기(6)와, 제 2, 제 3 비교기(11) (13)에 입력시킨다.

경계값(B1)과 (C1)를 출력한 콘트롤러(5)는 입력영상 선택 신호(G)를 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 버퍼(7) (15) (17) (18)에 제어신호를 출력한다.

상기 입력영상 선택신호(G)는 유지의 선택에 따라 콘트롤러(5)로 부터 출력되며, 논리"I"일때는 제 1, 제 4 버퍼(7) (18)가 인에이블되어 물체 밝기 경계치에 대한 중심좌표 선택을 하기 위한 것으로 종래 장치와는 동일하게 동작된다.

한편 A/D변환기(3)는 상기 동기분리 증폭기(2)로 부터 출력되는 비디오 신호를 디지탈 변환하여 영상 데이터(D1)로 출력한다.

A/D변환기(3)로 부터의 출력되는 영상 데이터(D1)는 제 1 비교기(6)의 일측입력단(3)으로 입력되어짐과 동시에 중심 추적 프로세서(4)에 입력된다.

그러므로, 상기 제 1 비교기(6)는 A/D변환기(3)의 영상 데이터(D1)과 콘트롤러(5)로 부터 출력되는 물체밝기에 대한 경계값(B1)을 비교하여 물체밝기 경계값(B1)이 적을때에는 물체와 배경으로 분할된 이진영상신호 "하이"를 인에이블된 버퍼(7)를 통해 중심 추적 프로세서(4)로 출력한다.

이때 중심추적프로세서(4)는 상기 버퍼(7)의 출력에 응답하여 입력 영상 데이터(D1)로 부터 이동하는 물체의 추적좌표(x) (y)값을 산출하여 출력하며, 이는 인에에블된 제 4 버퍼(18)를 통해 출력된다. 이는 종래의 추적방식과 동일하다.

한편, 상기 A/D변환기(3)의 영상데이터(D1)는 프레임지연 메모리(8)에 저장출력되어 프레임 지연된 신호(E1)로 출력되며, 가산기(10)의 일측에 입력된다. 상기 1 프레임 지연메모리(8)의 출력(E1)은 제 1 인버터(9)에 의해(E1)로 반전됨으로서, 가산기(10)의 단자(A)와 (B)에는 지연되지 않은 영상데이터(D1)과 1프레임 지연 되어진 데이터(E1)가 입력되어 가산 출력된다. 따라서 상기 가산기(10)로 부터는 제 1 도와 같은 현재의 비디오신호(N)와 1프레임 이전의 비디오 신호I(N-1)의 차영상신호 ｜I(N)-I(N-1)｜가 출력되며, 이는 제 2, 제 3 비교기(11) (13)의 일측에 각각 입력된다.

이때 상기 제 2, 제 3 비교기(11) (13)은 콘트롤러(5)로 부터 출력되는 차영상 경계값(C1) (역치)와 인버터(12)에 의해 반전된 차영상 경계값(C1)이 입력됨으로서 상기 두 입력을 각각 비교출력하게 된다. 따라서, 제 2, 제 3 비교기(11) (13)는 차영상신호의 절대값과 콘트롤러(5)로 부터 지정된 차영상 경계값(C1) (역치)와이 비교결과를 차영상신호와 차영상 경계값보다 클경우 논리"1"이 적을경우 "0"를 출력한다. 그러므로 차영상신호가 차영상경계값(C1)보다 큰경우에는 오아게이트(14)를 통해 이진 영상데이터 "1"을 제 2 버퍼(15)로 출력한다.

상기와 같은 상태에서 유저의 선택에 의해 콘트롤러(5)로 부터 출력되는 입력 영상신호(G)가 "0"으로 출력되면, 제 2, 제 3 버퍼 (15) (17)만이 인에이블 됨으로서 상기 오아게이트(14)의 출력은 상기 제 2 버퍼(15)에서 버퍼링되어 중심추적프로세서(4) 입력된다.

따라서 중심추적프로세서(4)는 물체밝기 경계값(B1)과 영상데이터(D1)의 비교신호를 입력하는 것과 같이 논리"1"의 이진영상 데이터를 입력함으로 상기 A/D변환기(3)로 부터 출력되는 영상데이터(D1)로 부터 이동물체의 중심좌표값(x) (y)를 산출하여 출력한다.

이때 차영상 경계값(C1)을 선택하여 이동물체의 중심좌표(x) (y)구한 것이므로 전술한 바와같이 중심값을 두배로 하여야 한다. 상기 중심추적프로세서(4)로 부터 출력되는 중심좌표값(x) (y)는 x2멀티플라이어(16)에 의해 2배로 되어 인에이블된 제 3 버퍼(17)를 통해 출력된다.

상술한 바와같이 본 고안은 간단한 하드 웨어의 추가로 차영상신호를 검출하여 이용함으로서 물체의 주위 밝기가 일정하지 않은 곳에서도 추적성능을 배가시킨 시스템을 구현할 수 있는 이점이 있다.

Claims

피사체 및 그 배경의 화상을 전기적 신호인 영상신호 변환출력하는 카메라(1)와, 상기 카메라(1)부터의 영상신호를 소정 증폭하고 등기신호 및 비디오 신호를 출력하는 동기분리 증폭기(2)와, 상기 동기 분리 증폭기(2)의 비디오 신호출력을 아나로그/디지탈 변환하여 영상데이터(D1)를 출력하는 아나로그/디지탈 변환기(3)와, 물체의 밝기 경계값(B1)과, 물체의 시간측 변화량에 대한 차영상 경계값(C1)을 출력하고, 비교되어 입력되는 이진영상신호에 의해 상기 아나로그/디지탈 변환기(3)로 부터 출력되는 영상데이터(D1)로 부터 물체의 중심 좌표값을 계산출력하는 중심 추적프로세서(4)를 구비한 차영상 분할을 이용한 중심추적 방식의 자동목표 추적장치에 있어서, 상기 중심추적프로세서(4)로 부터 출력되는 물체 밝기 경계값(B1)과 차영상 경계값(C1)을 입력하여 상기 동기분리 증폭기(2)로 부터 출력되는 동기신호에 동기시키어 이를 출력하여, 소정 선택에 따른 입력영상 선택신호(G)를 출력하는 콘트롤러(5)와, 상기 아나로그/디지탈 변환기(3)로 부터 출력되는 영상데이터(D1)와 상기 콘트롤러(5)출력되는 물체밝기 경계값(B1)을 입력 비교하여 물체와 배경으로 분할돈 이진 영상신호를 상기 콘트롤러(5)의 입력 영상선택신호(G)에 따라 상기 중심 추적프로세서(4)에 입력시키는 제 1 이진 영상신호 추력부(100)와, 상기 아나로그/디지탈 변환기(3)의 영상데이터(D1)를 프레임 지연출력하는 프레임 지연 메모리(8)와 상기 프레임 지연 메모리(8)의 출력값을 반전하는 인버터(9)와 상기 아나로그/디지탈 변환기(3)의 영상출력 데이터(D1)와 상기 인버터(9)의 출력데이터를 입력가산하여 현재 비디오 신호와 1프레임 이전의 비디오 신호와의 차영상을 출력하는 가산기(10)로 구성된 프레임 비교 차신호 출력부(200)와, 상기 가산기(10)의 출력과 상기 콘트롤러(5)의 차영상 경계값(C1)을 비교하여 차영상으로 분할된 이진영상신호를 상기 콘트롤러(5)의 입력 영상선택신호(G)의 논리에 따라 상기 중심 추적프로세서(4)에 입력시키는 제 2 이진영상신호 출력부(400)와, 상기 콘트롤러(5)의 제어에 따라 상기 중심 추적프로세서(4)로 부터 출력되는 물체와 배경으로 분할된 물체의 중심좌표값과 차영상 경계값으로 인한 물체 중심좌표값을 2배수의 값으로 하여 선택적으로 버퍼링 출력하는 중심좌표출력부(500)로 구성함을 특징으로 하는 차영상 분할을 이용한 중심추적 방식의 자동목표 추적장치.