KR930010841B1 - 텔레비젼신호의 움직임 검출방법 - Google Patents

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KR930010841B1 KR1019850006775A KR850006775A KR930010841B1 KR 930010841 B1 KR930010841 B1 KR 930010841B1 KR 1019850006775 A KR1019850006775 A KR 1019850006775A KR 850006775 A KR850006775 A KR 850006775A KR 930010841 B1 KR930010841 B1 KR 930010841B1
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Abstract

내용 없음.

Description

텔레비젼신호의 움직임 검출방법
제1도는 본 발명의 일실시예의 블록도.
제2도는 본 발명의 일실시예의 그래프메모리의 동작설명을 위한 타임챠트.
제3도는 본 발명의 일실시예의 화면분할의 설명을 위한 약선도.
제4도는 및 제5도는 본 발명의 일실시예의 프레임차 적분테이블의 설명을 위한 약선도.
제6도는 본 발명의 일실시예의 극치검출 및 극치검증의 설명을 위한 플로차트.
제7도는 및 제8도는 극치검출 및 극치검증의 설명을 위한 약선도.
제9도는 본 발명의 일실시예의 극치검출의 수순을 도시한 플로차트.
제10도는 본 발명의 일실시예의 극치검출의 수순을 도시한 플로차트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 대표점메모리 2 : 감산회로
4 : 가산회로 5, 6 : 그래프메모리
7 : CPU 22 : 극치검출의 스텝
25 : 극치검증의 스텝
본 발명은 예를들면 텔레비전카메라의 촬상출력을 전송하는 경우, 텔레비전카메라의 패닝(panning)등에 의한 움직임을 검출하는데 적용되는 텔레비전신호의 움직임 검출방법에 관한 것이다.
텔레비전신호의 움직임 벡터의 검출방법의 하나로서, 블록매칭법이 알려져 있다. 블록매칭법은 화면을 다수의 작은 영역(블록)으로 분할하고, 전(前)프레임의 주목(注目)블록과 현(現)프레임의 주목블록의 근방과를 비교하여, 가장 상관이 큰 블록을 검출하는 것이다.
이 상관의 크기를 검출하는 하나의 방법은, 비교하는 2블록간에서 서로 대응하는 화소(畵素)데이터의 차(프레임차)의 절대치를 구하고, 블록내의 모든 화소에 대해 상기 절대치를 적산하여, 이 적산치가 최소인 것을 구하는 방법이다. 적산치가 최소인 블록이 주목블록의 이동 후의 위치로서 검출된다. 이 방법은 블록의 정밀도로 움직임을 검출할 수 있다.
상관의 크기를 검출하는 다른 방법은, 전프레임의 주목하는 블록과 중심이 일치하는 현프레임의 블록을 1화소 단위로 움직이고, 이 움직이는 범위 즉 조사범위내의 프레임차가 최소로 되는 위치를 구하는 방벙이다. 이 방법에 의하면, 화소의 정밀도로 움직임을 검출할 수 있다.
전술한 종래의 블록매칭법의 어느 것도, 움직임량으로서 생각되는 영역이 모든 데이터를 비교하는 전수조사(全數調査)이므로, 검출에 요하는 비교의 회수가 매우 많아서, 움직임 검출에 시간이 걸리는 결점이 있었다. 또, 상관의 파정을 행할 때, 대략 같은 크기의 극치(極致)가 복수개의 있을 경우에 그 중에서 최소의 값이 단순히 선택된다.
이것은 텔레비전카메라의 패닝 등의 움직임을 검출하여, 그 결과에 따라 움직임 보정을 행하는 경우에는 주목화상의 열화(劣化)가 생긴다는 문제점이 있었다.
예를 들면, 산(山)들을 배경화상으로 하고, 이 산들 앞을 비행기(주목화상)가 날고 있는 경치를 텔레비전카메라로 촬영하는 경우, 텔레비전카메라가 파인더의 중심에 주목화상이 위치하도록 비행기를 쫓아서 패닝된다. 이와 같은 화면의 움직임을 검출하며, 화면의 중심점 근방에 주목화상의 면적에 상응한 극치가 존재하며, 한편 텔레비전카메라의 움직임에 대응한 위치에도 산들(배경화상)의 크기에 상응한 극치가 존재한다. 이 경우에, 배경화상과 대응하는 극치가 선택되면, 움직임 보정에 수반하여 주목화상의 열화가 생긴다. 즉, 움직임 보정은 텔레비전카메라의 움직임을 검출하며, 화면의 움직인 것만큼 좌표를 어긋나게 하여 메모리에서 전프레임의 화상데이터를 독출하는 것이므로, 배경화상의 움직임에 맞추어서 어긋나게 하면, 주목화상의 움직임을 바르게 재현할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 텔레비전카메라의 움직임 검출에 사용된 경우에, 주목화상의 열화가 생기지 않고, 타당한 움직임 검출을 행할 수 있는 텔레비전신호의 움직임 검출방법을 제공하는데 있다.
또, 본 발명은 움직임 조사범위에서 모든 프레임차(差)를 조사하여 극치를 검출하는 것과 달리, 처리시간이 단축화되어 하드웨어가 간단한 움직임 검출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 텔레비전신호의 움직임 검출방법은 화면을 다수의 작은 블록으로 분할하고, 전(前)프레임의 주목(注目)블록과 현프레임의 주목블록의 근방과의 비교를 행하여 가장 상관이 큰 블록을 검출하는 텔레비전신호의 움직임 검출방법에 있어서, 1화면을 복수의 블록으로 분할하며, 감산회로(2)에 의해 상기 블록마다 연속되는 2프레임간의 차를 연산하고, 상기 감사회로(2)의 출력을 변환회로(3)에 의해 절대치로 변환하는 스텝과, 이 절대치를 가산회로(4)에 공급하고, 이 가산회로(4)로부터 출력되는 상기 블록마다의 차의 절대치를 상기 1화면에 걸쳐서 제1그래프메모리(5) 및 제2그래프메모리(6)에 적산하여 블록매칭용의 테이블을 검출하는 스텝과, 상기 그래프메모리(5), (6)의 각각으로부터 독출된 프레임차 적분데이터를 CPU(7)에 공급하는 스텝과, 상기 블록매칭용의 테이블을 상기 블록의 원점으로부터 출발하여 상하 및 좌우의 각 4방향의 최대 경사로부터 직선으로 각 4방향의 화소와 비교하여 극치(極値)를 검출하는 스텝과, 상기 구해진 극치검출 좌표데이터와 상기 테이블의 경사방향의 4개의 프레임차 적분데이터의 크기를 비교함으로써, 상기극치의 타당성을 검증하는 스텝으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
블록매칭용의 테이블이 메모리에 기억되고, 이 테이블의 프레임차 적분데이터를 사용하여 극치검출 및 극치검증이 이루어진다. 극치 검출은 원점으로부터 출발하므로, 텔레비전카메라가 패닝할 때와 같이 주목화상이 중심에 위치하고 있을때에는 이 주목화상의 움직임을 검출할 수 있다. 원점으로부터 직선적으로 극치를 찾으므로, 프레임차 적분데이터를 비교하는 영역은 블록내의 극히 일부로 되며, 비교의 회수도 적어진다.
다음에, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
이 실시예는 기본적으로 블록매칭법이며, 텔레비전카메라의 움직임 검출에 본 발명을 적용한 예이다. 즉, 이 실시예는 적산의 회수를 감소시키기 위하여, 전(前)프레임의 블록의 공간상의 중심의 화소(대표점)와 현(現)프레임의 대응하는 블록의 각 화소와의 차를 구하고, 이와 같이 구해진 블록마다의 차를 1프레임에 걸쳐서 적산하여, 1화면의 움직임 즉 텔레비전카메라의 움직임을 검출하는 것이다.
제1도에 있어서, (1)은 입력화상데이터의 1프레임중의 각 블록의 대표점의 데이터를 기억하는 대표점 메모리이다. (2)로 나타낸 감사회로 SUB에 있어서, 전 프레임의 대표점과 현프레임의 대응하는 블록내의 화소와의 차가 연산된다. 감산회로(2)의 출력이 변환회로 ABS(3)에 의해 절대치로 변환되어, 가산회로 ADD(4)에 공급된다. 이 가산회로(4)의 출력이 제1의 그래프메모리(5) 및 제2의 그래프메모리(6)에 피일드마다 교대로 기입된다.
그래프메모리(5) 및 (6)은 CPU(7)의 데이터버스(8)와 결합되어 있는 동시에, 그래프메모리(5) 및 (6)의 출력이 셀렉터(9)에 공급된다. 이 셀렉터(9)의 다른 입력으로서 모두 ＂0＂의 데이터가 공급되어 있으며, 1피일드의 최초의 블록의 화소에 대해서는 ＂0＂의 데이터가 셀렉터(9)에 의해 선택되어 가산회로(4)에 공급된다. 그래프메모리(5) 및 (6)는 1블록의 화소에 데이터를 기억하고, 독출한 차(差)데이터의 절대치를 가산회로(4)에 공급하고, 이 가산회로(4)의 출력을 원래의 어드레스에 기입하는 것으로, 각각에 1피일드분의 차데이터의 적산치(프레임차 적분테이블)가 저장된다.
CPU(7)는 그래프메모리(5) 및 (6)에 기억된 프레임차 적분테이블을 참조하여, 극치의 검출 및 검출된 극치가 타당한가의 여부를 검증한다. 이 경우, 그래프메모리(5)와 (6)는 기입동작(단, 전술한 바와 같이 프레임차를 적분하기 위하여 독출동작을 하고나서 기입동작을 함) 및 독출동작을 1피일드마다 교대로 행하는 동시에, 이들의 동작을 역상(逆相)으로 행하도록 제어된다.
제2도a는 그래프메모리(5), (6)측으로부터 수직블랭킹 기간내에 CPU(7)에 출력되는 플랙신호를 도시한 것이다. 제2도b는 그래프메모리(5)의 동작을 도시한 것으로서, 홀수 피일드에서 그래프메모리(5)가 독출동작을 하며, 짝수 피일드에서 그래프메모리(5)가 기입동작을 한다. 제2도c는 그래프메모리(6)의 동작을 도시한 것으로서, 홀수피일드에서 그래프메모리(6)가 기입동작을 하고, 짝수 피일드에서 그래프메모리(6)가 독출동작을 한다. 그래프메모리(5), (6)의 각각으로부터 독출된 프레임차 적분데이터가 CPU(7)에 공급되어, 극치의 검출 및 검증이 이루어진다.
대표점 메모리(1)와 감산회로(2)와 변환회로(3)에 의해, 블록마다 검출된 프레임차의 절대치를 프레임 전체로 적산하는데 1프레임의 시간을 요하므로, 입력화상데이터는 프레임메모리(10)에 기입되고, 구해지고 있는 움직임벡터가 CPU(7)로부터 부가회로(11)에 공급되며, 이 움직임벡터가 화상데이터에 부가되어 전송된다. 수신측에서는 움직벡터를 사용하여 좌표축을 어긋나게 하는 움직임 보정이 이루어진다.
제3도는 1피일드의 화면의 분할의 일예를 도시한 것이다. 이 실시예에서는 고품위 텔레비전신호의 처리를 행하도록 하고 있으며, 1블록(움직임량의 범위)의 크기가 종방향으로 8라인, 횡방향에서 32샘플로 되며, 따라서 1블록내에 256화소가 포함되어 있고, 1피일드가 세로로 64블록으로 분할되며, 가로로 44블록으로 분할된다.
그래프메모리(5), (6)의 각각에 기억되어 있는 프레임차 적분테이블은 제4도에 도시한 바와 같이, 원점(0, 0)을 중심으로 하는 X-Y좌표로 규정되는 것이다. 이 X-Y좌표는 X축에 관해 -16에서 15까지의 값을 취하며, Y축에 관해 -4에서 3까지의 값을 취하는 것이다. 그래프메모리(5), (6)에는 종축에 차분치(差分値)의 절대치를 취하면, 제5도에 모시적(模式的)으로 도시한 프레임차 적분테이블이 형성되어 있다. 이 프레임차 적분테이블중에서 최소치의 좌표데이터(Xmin, Ymin)가 CPU(7)에 의해 검출된다. 원점과 이 검출된(Xmin, Ymin)을 연결하는 벡터가 움직임 벡터이다.
다음에, CPU(7)가 그래프메모리(5), (6)에 기억되어 있는 프레임차 적분테이블의 데이터를 사용하여 행하는 움직임벡터의 검출 및 움직임벡터의 검증에 대하여 제6도, 제7도, 제8도, 제9도 및 제10도를 참조하여 설명한다.
제6도에 도시한 바와 같이, 움직임벡터검출의 최초는 원점으로부터 시작된다(스텝 21 및 22). 제7도는 원점의 상하 및 좌우의 4방향에 인접하여 위치하는 4개의 프레임차 적분데이터를 도시한 것이다. 이때의 극치검출은 프레임차 적분테이블의 (0,0), (0,-1), (1,0), (0,1)(-1,0)의 각 좌표의 데이터(제6도에서는 데이터를 나타내기 위해 TABLE의 표시를 부가하고 있음)중의 최소치를 검출함으로써 이루어진다. 이 최소치의 좌표(Xmin,Ymin)가 X 및 Y(지금의 경우에서는 (0,0))와 일치하는가의 여부가 조사된다(스텝 23). 일치하는 경우에는, 극치검증의 스텝 25으로 이행한다. 일치하지 않는 경우에는, 최소치의 좌표(Xmin,Ymin)가 X 및 Y로 치환되며(스텝 24), 다시 이 좌표(X,Y)를 중심으로 하는 4방향에서 위치하는 인접데이터에 관한 최소치의 검출(스텝 22)이 행해진다.
이와 같이, 극치검출은 원점으로부터 출발하여 상하 및 좌우의 4방향중에서 최대의 마이너스의 경사방향으로 나아가, 이 4방향에 관해 모두 마이너스의 경사가 아닌 곳을 극치로서 찾는다. 스텝 23에 있어서, 최소치의 좌표가 전의 것과 일치할 때 극치검증의 스텝 25으로 이행한다.
이 스텝 25은 제8도에 도시한 바와 같이, 검출된 극치의 좌표(X,Y)의 경사방향에 위치하는 (X+1,Y-1), (X+1,Y+1), (X-1,Y+1), (X-1,Y-1)의 좌표의 각 프레임차 적분데이터와 극치의 좌표(X, Y)의 프레임차 적분데이터중의 최소치를 검출하는 것이다.
이 검출된 최소치의 좌표(Xmin,Ymin)가 (X,Y)와 일치할때에는 검출된 극치가 타당한 것이라고 판정된다. 만일, 일치하지 않을 때에는 스텝 24으로 이행하여 다시 극치검출이 이루어진다.
제9도는 극치검출의 스텝 22의 보다 구체적인 플로차트를 도시한 것이며, 제10도는 극치검증의 보다 구체적인 플로차트를 도시한 것이다. 이 제9도 및 제10도에서, [:] 는 데이터의 크기의 비교를 의미한다. 또, 좌표의 데이터를 의미하는 [TABLE]의 표시는 이들 도면에서는 생략되어 있다.
극치검출은 상방향의 화소와의 비교를 최초에 행하고, 다음에 우방향의 화소와의 비교를 행하고, 그 다음에 하방향의 화소와의 비교를 행하며, 마지막으로 좌방향의 화소와의 비교를 화소와의 비교를 행하게 된다. 극치검출의 최초의 스텝 31에서, 좌표 Y가 -4와 일치하는가의 여부가 조사된다. 일치할때에는, 상방향에 위치하는 데이터가 없는 것을 의미하므로, 상방향에 관한 극치검출이 점프되며, 우방향에 관한 극치검출로 이행한다. 스텝 32은 최소치로서 검출되어 있는 (Xmin,Ymin)의 좌표의 데이터와 그 상방향에 위치하는 좌표(X,Y-1)의 데이터와의 비교의 스텝이다.
이 좌표(Xmin,Ymin)의 데이터쪽의 클때에는 Ymin대신에 (Y-1)의 프레임차 적분데이터가 치환된다(스텝 33). 만일, 좌표(Xmin,Ymin)의 데이터쪽이 좌표(X,Y-1)의 데이터보다 작을때에는 Ymin의 변경이 이루어지지 않는다.
이 상방향의 프레임차 적분데이터와의 비교가 종료되면, 우측의 프레임차 적분데이터와의 비교로 이행한다. 이 경우, 최초로(X=15)인가의 여부가 조사된다(스텝 34). 만일, 이 관계가 성립될때에는, 우측의 비교할 대상의 데이터가 없으므로, 우측의 데이터와의 비교의 스텝 35이 점프된다.
이 스텝 35은 스텝 32과 같은 것으로서, 지금까지의 검출에 의해 최소치로서 검출된 프레임차 적분데이터와 그 우측의 프레임차 적분 데이터와의 크기를 비교한다. 그리고, 우측의 데이터가 더 작을때에는 Xmin이 (X-1)의 좌표로 치환된다(스텝 36). 그렇지 않을때에는 이 치환이 이루어지지 않는다.
또한, 다음에 스텝 37, 38, 39으로 이루어지는 하측의 프레임차 적분데이터와의 크기의 비교가 이루어지며, 마지막으로 스텝 40, 41, 42으로 이루어지는 좌측의 프레임차 적분데이터와의 크기의 비교가 이루어진다. 이와 같이 하여, 극치검출의 최초의 좌표위치의 상하좌우의 4방향중에서 최소치의 좌표가 구해진다.
제10도는 제6도에 있어서의 극치검증의 스텝 25의 보다 구체적인 수순을 도시한 플로차트이다. 극치검증은 전술한 극치검출의 좌표(X,Y)의 데이터와 그 우측경사 위쪽의 좌표(X+1,Y-1)의 프레임차 적분데이터와의 크기의 비교가 최초에 행해진다. 이 경우, (X=15) 또는 (Y=-4)가 성립되는가의 여부가 조사되며(스텝 43 및 스텝 44), 이들의 관계가 성립될때에는 우측경사 위쪽의 데이터가 없으므로, 비교의 스텝 45 및 치환의 스텝 46이 점프된다.
다음에, 우측경사 아래쪽의 프레임차 적분데이터와의 크기의 비교가 행해진다. 이 경우에는 (Y=3)일때에는 우측경사 아래쪽의 데이터와의 비교의 스텝 48 및 치환의 스텝 49이 점프된다.
그리고, 다음에 좌측경사 아래쪽의 프레임차 적분데이터와의 크기의 비교가 행해진다. 이 경우, (X=-16) 또는 (Y=3)의 관계가 성립하는가의 여부가 조사되고(스텝 50 및 스텝 51), 이들이 성립될 때에는 비교의 대상으로서의 좌측경사 아래쪽의 데이터가 없으므로, 이 비교의 스텝 52 및 치환의 스텝 53이 점프된다.
마지막으로, 좌측경사 위쪽의 프레임차 적분데이터와의 크기의 비교가 행해진다. 이 경우, (Y=-4)가 성립하는가의 여부가 조사된다(스텝 54). 이 관계가 성립될때에는 비교의 대상의 데이터가 없으므로, 비교의 스텝 55 및 치환의 스텝 56이 점프된다.
이상과 같이 하여, 검출된 극치가 타당한 극치인가의 여부가 검증되며, 잘못된 극치검출이 방지된다.
본 발명에 의하면, 프레임차 적분테이블의 모든 데이터를 조사하여 극치를 검출하는 것과는 달리, 원점과 극치를 직선으로 연결하는 극히 일부의 영역에서 비교하면 되며, 처리시간이 대폭 단축되는 동시에, 검출된 극치를 검증하는 것이 가능하게 된다. 또, 본 발명은 고속동작이 그다지 요구되지 않으므로, CPU의 제어에 의해 간단히 극치를 검출할 수 있으며, 하드웨어의 규모를 작게 할 수 있다.
또, 프레임차 적분테이블중에 극치가 복수개 있을때에, 단순히 최소치의 것을 선택하는 것이 아니고, 타당한 것을 선택할 수 있다.
즉, 본 발명은 주목화상의 움직임에 맞추어서 검출이 가능하며, 주목화상의 열화를 피할 수 있고, 또 텔레비전카메라가 움직이지 않을때에, 원점에 치우친 극치검출을 함으로써, 움직이는 물체의 영향을 제거할 수 있다.

Claims (1)

  1. 화면을 다수의 작은 블록으로 분할되고, 전(前)프레임의 주목(注目)블록과 현(現)프레임의 주목블록의 근방과의 비교를 행하여, 가장 상관이 큰 블록을 검출하는 텔레비전신호의 움직임 검출방법에 있어서, 1화면을 복수의 블록으로 분할하며, 감산회로(2)에 의해 상기 블록마다 연속되는 2프레임간의 차를 연산하고, 상기 감산회로(2)의 출력을 변환회로(3)에 의해 절대치로 변환하는 스텝과, 이 절대치를 가산회로(4)에 공급하고, 이 가산회로(4)로부터 출력되는 상기 블록마다의 차의 절대치를 상기 1화면에 걸쳐서 제1그래프메모리(5) 및 제2그래프메모리(6)에 적산하여 블록매칭용의 테이블을 검출하는 스텝과, 상기 그래프메모리(5), (6)의 각각으로부터 독출된 프레임차 적분데이터를 CPU(7)에 공급하는 스텝과, 상기 블록매칭용의 테이블을 상기 블록의 원점으로부터 출발하여 상하 및 좌우의 각 4방향의 최대 경사로부터 직선적으로 각 4방향의 화소와 비교하여 극치(極値)를 검출하는 스텝과, 상기 구해진 극치검출좌표데이터와 상기 테이블의 경사방향의 4개의 프레임차 적분데이터의 크기를 비교함으로써, 상기 극치의 타당성을 검증하는 스텝으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 텔레비전신호의 움직임 검출방법.
KR1019850006775A 1984-10-27 1985-09-17 텔레비젼신호의 움직임 검출방법 KR930010841B1 (ko)

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