KR940003654B1 - 디지탈 데이타 처리방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

디지탈 데이타 처리방법

본 발명이 적용되는 영상운동감시검출기의 주요부분을 보인 블럭다이아그램.

본 발명은 디지탈 데이타 처리방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기억된 디지타이즈드 영상 매트릭스 내에 있는 디지탈 데이타 정보처리방법과, 기억된 정보내의 중요특성을 검출하는 방법과 장치에 관한 것이다.

특정 디지탈 영상을 자동적으로 조사하는 것이 요구될 때에는 통상적으로 코너와 엣지특성이 물체의 윤곽에 일치하고 기억된 영상내에 있는 현저한 표면마아킹에 일치하므로 이들 코너와 엣지특성을 식별하는 것이 필요하다. 이러한 작업은 다른 작업에 사용될 수 있는 많은 하위정보를 제공하나 이러한 초기단계에 추출된 데이타는 신뢰성이 있어야 하는 것이 가장 중요하다.

영상내에 있는 엣지특성의 묘사는 영상의 일부분에 대하여서만 도움이 될 수 있다. 영상의 다른 부분에 대하여서는 엣지접속부와 엣치의 첨예절곡부와, 독립된 점모양의 특성에 해당하는 소위 영상코너가 중요하다. 영상에서는 예상되는 특성의 종류가 예를들어 자연풍경의 묘사와 같이 어느 방법으로든지 제한되지 않는 경우에는 단순히 엣지만으로 또는 코노만으로 영상을 묘사하는 것이 모든 정보존재량을 이해하는데 불가능하다.

몇가지의 데이타 처리방법이 영상매트릭스로부터 엣지 또는 코너정보를 추출할 수 있도록 제안된 바 있다. 엣지추출기의 한 예로서 캐니 엣지 필터(Canny edge filter)가 있다. 그러나 이러한 장치는 엣지접속부를 형성할 수 없으며 이러한 문제를 해결하기 위하여 부가적인 경험적 처리작업을 수행하는 것이 필요하게 된다. 아울러, 영상의 텍스처영역(texured regions)에서 엣지는 때로는 열악하고 신뢰불가능한 묘사특성을 형성할 수 있고 이로써 코너묘사사 우선할 수 있도록 한다.

가장 유용한 몇가지 코너검출기가 모라벡, 내겔, 부니트와 키친 앤드 로전펠드(Moravec, Nagel, Beaudet and Kitchen & Rosenfeld)에 의해 제안된 바 있다. 그러나 이들 코너검출기는 이들이 잠정적으로 이들의 응답에 불일치하므로(즉, 이들이 신뢰 가능하지 않음) 이상적이지 못하고 이들이 강한 영상엣지에 있는 작은 결함에도 너무 쉽게 응답한다.

본 발명은 엣지 및 코너특성 검출기의 몇가지 결점을 해결하도록 창안된 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 영상을 나타내는 픽셀중에서 인접한 것에 있는 어떤 첨예강도변화의 상태를 검출하기 위하여 디지타이즈드 영상 매트릭스의 디지탈 데이타를 처리하는 방법이 제공되는바, 이 방법은 각 1차 픽셀의 강도를 주변의 2차 픽셀강도와 비교하는 단계, 상기 1차 픽셀이 상수값, 엣지형값 또는 코너형값을 갖는 것으로 분류될 수 있는 것인가 하는 것을 계산하는 단계와, 상기 영상 매트릭스내에 있는 엣지 및 코너특성의 위치를 결정하기 위하여 이러한 정보를 조합하는 단계로 구성된다.

상기 비교단계전에 본래의 영상 매트릭스가 불필요한 상세부분이 배제된 중간단순화 영상을 형성하도록 처리될 수 있다. 이 중간영상이 4요소영상(quaternary image)이다.

한 실시형태에서, 본 발명 방법은 주어진 시간이 경과한 후에 제2디지타이즈드 영상 매트릭스를 취하는 단계와, 상기 제2영상의 처리된 디지탈 영역을 제1영상의 영역과 비교하는 단계를 포함하므로서 영상의 선택된 특성의 위치에서 변화가 있다면 이러한 변화가 검출될 것이다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 검출기장치는 먼저 도면에 도시된 주요구성부분을 참조하여 설명될 것이며 이후에 특성추출단계의 동작이 설명될 것이다.

감시검출기는 디지탈 데이타 프로세서(2)에 정보를 제공하는 비데오 카메라(1)로 구성되며 이는 출력라인(3)에 출력신호를 공급하도록 작용한다. 프로세서(2)는 비데오 카메라로부터 입력신호를 수신하고 이들 신호는 영상 디지타이제이션 단(4)에 공급된다. 이러한 단계후에 입력정보가 프레임 기억장치(6)를 지나고 이 기억장치내의 픽셀이 코너/엣지특성 추출회로(7)에 의하여 처리된다.

그리고 특성추출회로(7)로부터 얻어진 데이타가 특성매칭블럭(8)에 공급된다. 이와 함께 이러한 데이타가 지연블럭(9)에도 공급되며 여기에서는 이 데이타가 특성매칭블럭(8)에 공급되기 전에 사전에 결정된 시간동안 이 데이타를 고정한다.

특정매칭블럭(8)에서, 데이타 스트림의 추출된 특성이 사전에 결정된 시간이 지난후에 컴파일되는 일련의 특성과 비교된다. 따라서 이와 같이 하여 얻어진 정보는 특정시간중에 발생된 선택추출특성의 어떠한 움직임도 보여질 수 있도록 한다. 이러한 정보로부터 비데오 카메라(1)에 의하여 감시되는 이동물체의 위치와 영상속도를 계산하는 것이 가능하다.

특성매칭블럭(8)에서 얻은 정보는 데이타처리블럭(11)에서 다음과 같이 처리되어 그 출력신호가 출력라인(3)으로 출력된다.

영상 매트릭스를 나타내는 픽셀에서 인접한 것의 첨예강도변화의 유무를 검출하기 위하여, 먼저 하나의 1차 픽셀에서 빛의 강도를 주위의 각 2차 픽셀의 강도와 비교하는 것이 필요하다. 2차 픽셀은 적어도 24개, 가능하다면 수백개일 수 있다.

따라서 각 1차 픽셀에 대한 국부자기상관기능이 요구되며 이는 총 25개의 픽셀로 나타낸 영상강도와 국부패치가 거의 불변값인가, 또는 엣지형 또는 코너형의 값인가하는 것을 묘사할 것이다. 코너는 첨예한 자기 상관기능에 의하여 나타나고 엣지는 완만한 형태인 자기상관기능으로 나타난다. 명백한 자기상관기능은 계산될 필요가 없으나 기점에 대한 그 2순위확장의 결정은 필요하다. 이들 조건의 수학적인 설명은 다음과 같다.

영상강도(가능하다면 사전에 간략하게 된 이미지강도)를 값 I_x,y의 어레이로 나타낸다고 하자(여기에서 x와 y는 데카르트 영상좌표이다). 이로부터 출발하여 두개의 제1그래디인트인가 계산된다.

X_x,y=I_x+1,y-I_x-1,y

Y_x,y=I_x+1-I_x,y-1

다음으로 간략화된 2차 그래디인트가 계산된다.

A=X²*W

B=Y²*W

C=(XㆍY)*W

여기에서 *는 콘볼루서늘 나타내고 W는 스므싱 필터이며 한 예로서는 다음과 같은 것이 있다.

(1 2 1)

W=(2 4 2)

(1 2 1)

끝으로, 코노/엣지 응답 R이 계산된다.

R=(AㆍB-C²)-k(A+B)²

0.1의 값은 매개변수 k에 대하여 전형적인 것이다.

코너영역의 존재는 큰 양수의 값 R에 의하여 나타낸다. 각 픽셀은 만약 그 응답 R이 8개의 인접한 픽셀의 응답보다 큰 경우에 코너인 것으로 간주된다. 마찬가지로 엣지영역은 큰 음수의 값 R에 대하여 나타난다. 픽셀은 만약 그 응답 R이 x 또는 y의 방향에서 인접한 두 픽셀보다 작은 경우(보다 음수가 큼) 엣지 픽셀인 것으로 간주되고 이에 따라서 제1그래디인트 X와 Y는 그 크기가 크다.

표준엣지 크린업 알고리즘(캐니 엣지필터에 사용된 것과 유사함)이 짧은 선이나 돌출된 부분을 제거하거나 엣지의 단선부분을 완성시키기 위하여 엣지영상에 적용된다. 그 결과가 제4요소(즉, 4-상태) 영상이며, 각 픽셀은 코너, 코너인접부분, 엣지 또는 백그라운드로서 분류된다. 엣지는 가늘고(즉, 이들은 1픽셀폭이다) 코너영역 사이에 연장된다. 접속부형성의 문제점은 코너를 둘러싸고 있는 코너영역의 존재에 의하여 극복되며 이 영역에서 엣지가 끝난다. 텍스처 영상영역에서 엣지불일치의 문제점은 코너를 포함하나 엣지는 거의 포함하지 아니하는 영역에 의하여 나타내므로서 극복될 수 있다.

필요한 계산방법의 하나가 오프-더-셀프(off-the-self) 마이크로컴퓨터에 의해 데이타를 처리하므로서 수행될 수 있으며, 알고리즘은 하이 또는 로우-레벨 소프트웨어에서 이행된다. 마이크로컴퓨터에 대한 입력은 디지타이즈드영상이고 출력은 요구된 특성조합의 위치와 영상속도이다. 그러나 관련된 계산수에 의하여 마이크로컴퓨터의 사용은 비교적 느리며 이러한 느린 작동은 시간한정분야에서는 바람직하지 않을 것이다.

시간한정분야에 대하여서는 특수목적의 하드웨어가 중간이미지 X, Y, A, B, C 및 R을 계산하고, 코너 또는 엣지픽셀로서 코노/엣지응답 R의 적당한 국부최대 또는 최소값을 선택하도록 구성될 수 있다. 이러한 특수목적 하드웨어가 연결되고 콘볼루선 칩과 다른 전용 VLSI 회로의 사용이 가능하도록 한다. 이러한 단계에 이어서 하나 이상의 마이크로컴퓨터에서 엣지크린업과 특성트래킹을 위한 단계가 수행된다.

비데오 카메라를 통하여 본 장면이 시간의 경과로 변화될 것이라도 기대되는 경우, 본 발병은 주어진 시간이 경과된 후에 2차 디지타이즈드 영상 매트릭스를 처리하는데 이용된다. 그리고 상기 제2영상의 처리 데이타는 제1영상의 것과 비교되어 영상의 선택된 특성의 위치변화가 검출된다.

디지탈 데이타 처리방벅의 도난경보기와 같이 어떠한 장면을 감시하기 위한 수동장치의 구조에 사용되도록 제안되었다. 정적인 감시 카메라로부터 얻은 영상으로 엣지와 코너특성의 일치하는 운동이 이동목표물을 나타내는 반면에 불일치하는 운동은 영상잡음, 바람에 날리는 식물체등을 나타낼 것이다. 교통제어분야에서, 본 발명의 방법은 이동차량의 유무를 탐지하는데 이용될 수 있다. 디지타이즈드 영상이 가시광선보다도 적외선으로 발생되므로 이 장치는 야간 또는 일기가 불순시에도 사용할 수 있다.

또한 세포물질의 자동스캐닝을 위한 데이타 처리방법의 이용이 제안된 바 있다.

이와 같은 본 발명의 실시형태는 예시적으로 기술된 것으로 본 발명은 청구범위에서 한정된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 많은 수정이 이루어질 수 있다. 예를들어 비록 본 발명이 단일영상 매트릭스의 데이타 처리방법에 관하여서 설명되었으나 둘 이상의 영상 매트릭스로부터 데이타를 처리하는데 적용하여 입체효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 영상을 나타내는 픽셀중에서 인접한 것에 있는 어떤 첨예강도 변화의 위치를 검출하기 위하여 디지타이즈드 영상 매트릭스의 디지탈 데이타를 처리하는 방법에 있어서, 이 방법이 각 1차 픽셀의 강도를 주변의 2차 픽셀강도와 비교하는 단계, 상기 1차 픽셀이 상수값, 엣지형값 또는 코너형값을 갖는 것으로 분류될 수 있는 것인가 하는 것을 계산하는 단계와, 상기 영상 매트릭스내에 있는 엣지 및 코너특성의 상태를 결정하기 위하여 이러한 정보를 조합하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 데이타 처리방법.
2. 청구범위 1항에 있어서, 상기 비교단계전에 본래의 영상 매트릭스가 단순화된 중간영상을 얻도록 처리되고 불필요한 상세부분은 제거됨을 특징으로 하는 방법.
3. 청구범위 2항에 있어서, 상기 중간영상이 4요소 영상임을 특징으로 하는 방법.
4. 청구범위 1-3항의 어느 한 항에 있어서, 주어진 시간의 경과후 제2디지타이즈드 영상 매트릭스를 취하는 단계와, 상기 제2영상의 처리된 디지탈 데이타를 제1영상의 것과 비교하여 영상의 선택된 특성의 위치변화가 검출되게 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.

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