KR100219526B1 - Apparatus for extracting the video of moving materials - Google Patents
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Abstract
감시 공간에서 이동하는 물체의 전체 영상만을 추출하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for extracting only an entire image of an object moving in a surveillance space.
본 발명에 따른 이동 물체 영상 추출 장치는 기준 영상 신호를 저장하는 기준 영상 메모리; 상기 기준 영상 신호와 감시 공간을 촬상하여 얻어지는 영상 신호를 소정의 주기로 감산하여 차분값을 구하는 감산기; 상기 차분값의 절대값을 구하는 절대값 연산기; 상기 절대값을 이치화하고 이를 마스크 계수로서 출력하는 이치화 연산기; 상기 마스크 계수와 상기 영상 신호를 승산하는 승산기; 상기 승산기의 출력을 저장하며, 저장된 영상을 독출하여 출력하는 표시 영상 메모리; 상기 마스크 계수를 상기 주기로 누적하고, 누적값의 변화량을 산출하는 누적값 변화량 연산기; 상기 누적값의 변화량을 소정의 문턱 변화량과 비교하는 비교기; 상기 비교기의 비교 결과에 상응하여 상기 영상 신호가 상기 기준 영상 메모리에 저장되는 것을 제어하는 제1스위치; 상기 비교기의 비교 결과에 상응하여 상기 승산기의 출력이 상기 표시 영상 메모리에 저장되는 것을 제어하는 제2스위치를 포함함을 특징으로 한다.Moving object image extraction apparatus according to the present invention comprises a reference image memory for storing a reference image signal; A subtractor which obtains a difference value by subtracting the reference video signal and the video signal obtained by imaging the surveillance space at a predetermined period; An absolute value calculator for obtaining an absolute value of the difference value; A binarization operator which binarizes the absolute value and outputs it as a mask coefficient; A multiplier that multiplies the mask coefficient by the image signal; A display image memory configured to store an output of the multiplier and to read and output the stored image; A cumulative value change calculator for accumulating the mask coefficient at the period and calculating a change amount of the cumulative value; A comparator for comparing the change amount of the accumulated value with a predetermined threshold change amount; A first switch configured to control the image signal to be stored in the reference image memory according to a comparison result of the comparator; And a second switch for controlling the output of the multiplier to be stored in the display image memory corresponding to the comparison result of the comparator.
본 발명에 따른 이동 물체 추출 장치는 감시자가 이동 물체에 주목하여 감시할 수 있게 하는 효과를 가진다.The moving object extraction apparatus according to the present invention has an effect of allowing a monitor to pay attention to the moving object.
Description
본 발명은 감시용 카메라 시스템(surveillance system)에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 감시 공간에서 이동하는 물체의 전체 영상만을 추출하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a surveillance camera system (surveillance system), and more particularly to a device for extracting the entire image of the moving object in the surveillance space.
감시 공간에서 움직이는 물체를 포착하는 감시용 카메라에서는 배경 영역과 같은 고정된 물체에 비해 상대적으로 많은 정보량을 갖는 이동 물체의 움직임을 제대로 감지하고 검출하는 기능이 매우 중요하다.In surveillance cameras that capture moving objects in a surveillance space, the ability to properly detect and detect the movement of a moving object having a relatively large amount of information is very important compared to a fixed object such as a background area.
그러나, 종래의 감시용 카메라에서는 감시 공간에서 이동하는 물체만을 선별하여 디스플레이 해주는 기능이 없었기 때문에 감시자가 주목하고자 하는 이동 물체의 음직임에는 오히려 둔감해지는 문제점이 있다.However, in the conventional surveillance camera, since there is no function of selecting and displaying only objects moving in a surveillance space, there is a problem that the monitor is rather insensitive to the sound of moving objects to be noticed.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서 감시 공간을 촬상하여 얻어진 영상 신호로부터 이동 물체의 영상만을 선별적으로 추출하며, 또한 이동 물체의 전체적인 형상을 보일 수 있는 영상을 추출할 수 있는 이동 물체 검출 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been created to solve the above problems, and selectively extracts only the image of the moving object from the image signal obtained by capturing the surveillance space, and also the movement capable of extracting the image showing the overall shape of the moving object. It is an object to provide an object detecting apparatus.
도 1은 본 발명에 따른 이동 물체 검출 장치의 구성을 보이는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a moving object detection apparatus according to the present invention.
도 2는 시간에 따라 이동하는 물체를 촬상한 영상을 보이는 도면이다.2 is a diagram illustrating an image of an object moving with time.
도 3은 도 2에 도시된 영상들의 차분값을 보이는 도면이다.3 is a diagram illustrating difference values of the images illustrated in FIG. 2.
도 4는 이동체의 속도에 따른 필드간의 차분값과 그것의 절대치를 보이는 그래프이다.4 is a graph showing the difference between the fields according to the speed of the moving object and its absolute value.
도 5는 필드간의 차분값을 누적한 누적 차분량의 변화를 보이는 그래프이다.5 is a graph showing a change in the cumulative difference amount accumulated with the difference value between the fields.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 이동 물체 영상 추출 장치는 기준 영상 신호를 저장하는 기준 영상 메모리; 상기 기준 영상 신호와 감시 공간을 촬상하여 얻어지는 영상 신호를 소정의 주기로 감산하여 차분값을 구하는 감산기; 상기 차분값의 절대값을 구하는 절대값 연산기; 상기 절대값을 이치화하고 이를 마스크 계수로서 출력하는 이치화 연산기; 상기 마스크 계수와 상기 영상 신호를 승산하는 승산기; 상기 승산기의 출력을 저장하며, 저장된 영상을 독출하여 출력하는 표시 영상 메모리; 상기 마스크 계수를 상기 주기로 누적하고, 누적값의 변화량을 산출하는 누적값 변화량 연산기; 상기 누적값의 변화량을 소정의 문턱 변화량과 비교하는 비교기; 상기 비교기의 비교 결과에 상응하여 상기 영상 신호가 상기 기준 영상 메모리에 저장되는 것을 제어하는 제1스위치; 상기 비교기의 비교 결과에 상응하여 상기 승산기의 출력이 상기 표시 영상 메모리에 저장되는 것을 제어하는 제2스위치를 포함함을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a moving object image extracting apparatus comprising: a reference image memory configured to store a reference image signal; A subtractor which obtains a difference value by subtracting the reference video signal and the video signal obtained by imaging the surveillance space at a predetermined period; An absolute value calculator for obtaining an absolute value of the difference value; A binarization operator which binarizes the absolute value and outputs it as a mask coefficient; A multiplier that multiplies the mask coefficient by the image signal; A display image memory configured to store an output of the multiplier and to read and output the stored image; A cumulative value change calculator for accumulating the mask coefficient at the period and calculating a change amount of the cumulative value; A comparator for comparing the change amount of the accumulated value with a predetermined threshold change amount; A first switch configured to control the image signal to be stored in the reference image memory according to a comparison result of the comparator; And a second switch for controlling the output of the multiplier to be stored in the display image memory corresponding to the comparison result of the comparator. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이동하는 물체를 포함하는 영상 신호로부터 이동 물체의 존재 여부를 검출하는 것은 주지하는 바와 같이 시간적으로 인접된 필드 영상간의 차분을 통해 용이하게 달성될 수 있지만 이동 물체의 영상을 추출하는 것은 용이하지 않다. 그 이유는 이동 물체의 움직임 속도에 따라 필드 영상 간에 이동 물체가 중첩될 수 있기 때문이다. 본 발명의 장치에서는 차분하는 필드 영상간의 간격을 조절함에 의해 이동하는 물체의 영상만을 검출할 수 있게 한다.Detecting the presence or absence of a moving object from an image signal including a moving object can be easily achieved through the difference between temporally adjacent field images, but it is not easy to extract an image of the moving object. This is because the moving object may overlap between field images according to the moving speed of the moving object. In the apparatus of the present invention, only an image of a moving object can be detected by adjusting a distance between differential field images.
도 1은 본 발명에 따른 이동 물체 검출 장치의 구성을 보이는 블록도이다. 도 1에 도시된 장치에 있어서, 참조 부호 10은 기준 영상 메모리이고, 12는 감산기이고, 14는 절대값 연산기이고, 16은 이치화 연산기이고, 18은 승산기이고, 20은 표시 영상 메모리이고, 22는 누적값 변화량 연산기이고, 24는 비교기이고, 26은 제1스위치이며, 그리고 26은 제2스위치이다.1 is a block diagram showing the configuration of a moving object detection apparatus according to the present invention. In the apparatus shown in Fig. 1,
기준 영상 메모리(10)는 기준 영상 신호를 저장한다. 저장된 기준 영상 신호는 통상의 영상 메모리에서와 같이 필드 주기로 지속적으로 독출된다.The
여기서, 기준 영상 신호라는 것은 이동 물체의 여부를 판단하기 위한 기준이 되는 신호라는 의미로서 이동 물체와 배경 영상을 모두 포함하는 영상 신호이다. 이 기준 영상 신호는 이동 물체가 이동을 시작하기 전의 시점에서 혹은 이동 물체의 영상이 겹쳐지지 않도록 선택된 전후의 샘플링 시점들 중에서 전의 샘플링 시점에서 취해진 영상 신호가 된다.Here, the reference video signal means a signal that is a reference for determining whether or not the moving object is a video signal including both the moving object and the background image. The reference video signal is a video signal taken at the time before the moving object starts moving or at the previous sampling time point among the sampling time points before and after selected so that the images of the moving object do not overlap.
감산기(12)는 기준 영상 메모리(10)로부터 독출되는 기준 영상 신호와 감시 공간을 촬상하여 얻어지는 영상 신호를 소정의 주기로 감산하여 차분값을 구한다.The
절대값 연산기(14)는 감산기(12)에서 출력되는 차분값의 절대값을 구한다.The
이치화 연산기(16)는 절대값 연산기(14)에서 출력되는 차분값의 절대값을 소정의 문턱치와 비교하여 이치화된(binarized) 마스크 계수를 출력한다. 여기서, 차분값의 절대값을 소정의 문턱치와 비교하는 것은 차분값에 포함될 수 있는 잡음의 영향을 제거하기 위한 것이다.The
여기서, 마스크 계수는 0 혹은 1의 값을 가지는 것이다. 화면상 어떤 지점(화소)의 마스크 계수가 0의 값을 가지는 경우에는 이동 물체가 점유하는 영역에 포함되는 것이 아니라는 의미이고, 1인 경우에는 이동 물체가 점유하는 영역에 포함되는 것이라는 의미이다.Here, the mask coefficient has a value of 0 or 1. When the mask coefficient of a certain point (pixel) on the screen has a value of 0, it means that it is not included in the area occupied by the moving object, and when 1, it means that it is included in the area occupied by the moving object.
승산기(18)는 마스크 계수와 감시 공간을 촬상하여 얻어지는 영상 신호를 승산한다. 승산기(18)의 동작에 의해 감시 공간을 촬상하여 얻어지는 영상 신호중에서 이동 물체에 의해 점유되는 영역만이 추출된다. 만일 마스크 계수가 이동 물체가 서로 겹쳐지지 않는 샘플링 시점들의 필드 영상들에 의해 작성된 것이라면 승산기(18)에서 출력되는 영상 신호는 전후의 샘플링 시점들에서 이동 물체의 영상만을 가지는 신호가 된다.The
표시 영상 메모리(20)는 승산기(18)의 출력을 저장한다. 저장된 영상은 통상의 영상 메모리에서와 같이 필드 주기로 지속적으로 독출된다.The
누적값 변화량 연산기(22)는 마스크 계수를 누적하고, 누적값의 변화량을 산출한다. 누적값의 변화량가 0이 아닌 경우에는 차분값 산출시 고려된 두 필드 영상에 있어서 이동 물체의 영상이 겹쳐지는 것을 의미하고, 0일 경우에는 이동 물체의 영상이 겹쳐지지 않는 것을 의미한다.The cumulative
세부적으로 누적값 변화량 연산기(22)는 제1누적값 연산기(22a), 제2누적값 연산기(22b), 그리고 감산기(22c)를 포함한다. 제1누적값 연산기(22a)와 제2누적값 연산기(22b)의 연산은 한 필드 주기만큼 차이가 진다.In detail, the cumulative
비교기(24)는 누적값의 변화량을 소정의 문턱 변화량과 비교한다. 비교기(24)의 비교 결과에 따라 이동 물체가 서로 겹쳐지지 않는 지점까지 이동하였는 지의 여부를 나타내게 된다.The
1스위치(26)는 비교기(24)의 비교 결과에 상응하여 감시 공간을 촬상하여 얻어지는 영상 신호가 기준 영상 메모리(10)에 저장되는 것을 제어한다.The one
제2스위치(28)는 비교기(24)의 비교 결과에 상응하여 승산기(18)의 출력이 표시 영상 메모리(20)에 저장되는 것을 제어한다.The
도 1에 도시된 장치의 동작을 상세히 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이 샘플링 시점 t1과 t2에서 이동 물체가 겹쳐지는 부분이 있을 경우에 그 차분 영상은 도 3에 도시된 바와 같이 겹쳐진 성분(빗금친 부분)을 포함한다. 따라서, 이 차분 영상으로부터 이동 물체의 영상만을 검출할 수가 없다.The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be described in detail. As shown in FIG. 2, when there is a portion where the moving object overlaps at sampling times t1 and t2, the difference image includes overlapping components (hatched portions) as shown in FIG. 3. Therefore, only the image of the moving object cannot be detected from this difference image.
이동 물체의 영상만을 검출하기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 이동 물체가 겹쳐지지 않는 샘플링 시점 t1과 t3에서의 차분 영상이 필요하게 된다.In order to detect only an image of a moving object, as shown in FIG. 4, a difference image at sampling time points t1 and t3 in which the moving object does not overlap is required.
본 발명에서는 다음과 같은 방법을 통하여 이동 물체가 겹쳐지지 않는 샘플링 시점 t1과 t3을 구한다.In the present invention, the sampling time points t1 and t3 where the moving objects do not overlap are obtained by the following method.
먼저, 기준 영상 신호를 기준 필드 메모리(10)에 저장한 후 하기의 수학식 1로 보이는 바와 같이 다음 필드 영상과의 차분값을 구한다.First, after storing the reference video signal in the
[수학식 1][Equation 1]
여기서,는 i번째 필드의 x,y좌표에서의 영상 신호를 나타내고,here, Denotes a video signal at x, y coordinates of the i th field,
는 (i-1)번째 필드의 x,y좌표에서의 영상 신호를 나타낸다. Denotes a video signal in x, y coordinates of the (i-1) th field.
차분값의 절대값을 취하여 양(plus)의 값으로 나타낸 후, 하기의 수학식 2에 나타낸 바와 같이 0과 1로 이치화(binarization)하여 현재 입력되는 영상에 곱해지게 될 마스크 계수를 구한다.Difference Take the absolute value of and represent it as a positive value, then binarize it to 0 and 1 as shown in Equation 2 below to multiply the currently input image by the mask coefficient. Obtain
[수학식 2][Equation 2]
여기서,는 차분 영상에서 발생할 수 있는 배경 영역의 잡음 등을 제거하고 이동 물체만의 차이값을 표현하기 위한 문턱값이다.here, Is a threshold for removing the noise of the background region that may occur in the differential image and expressing a difference value of only the moving object.
이치화를 통해 정규화된 차분값을 하기의 수학식 3에 의해 보여지는 바와 같이 필드마다 누적하여 누적 차분량을 구한다.The cumulative difference is accumulated for each field by accumulating the normalized difference value through binarization as shown by Equation 3 below. Obtain
[수학식 3][Equation 3]
누적 차분량을 하기의 수학식 4에 의해 보여지는 바와 같이 필드마다 누적하고 서로 차분하여 누적 차분량의 변화량를 구한다.Cumulative difference As shown by Equation 4 below, the cumulative difference is accumulated for each field and the difference is accumulated. Obtain
[수학식 4][Equation 4]
가 0이 되는 최초의 필드와 기준 영상과의 차분값를 구하면, 이 차분값에 의해 이동 물체의 전체 영역을 표시할 수 있게 된다. The difference between the first field where 0 is 0 and the reference image If you find, this difference By this, the entire area of the moving object can be displayed.
다시 말해서, 일단 이동 물체의 움직임이 검출되면 필드간 차분 영상에서 이동 물체의 전체 영역이 표시되는 지점 즉, 이동 물체가 이동을 시작한 후부터 차분 영상에서 서로 겹쳐지는 부분이 사라지는 지점을 찾아 원래의 기준 영상과의 차분을 구하게 된다. 이를 이용하여 이동 물체만을 선택적으로 출력하도록 입력 영상을 스위칭하게 된다.In other words, once the movement of the moving object is detected, the original reference image is found by finding the point where the entire area of the moving object is displayed in the inter-field difference image, that is, the point where the overlapping portions disappear from the difference image after the moving object starts to move. To find the difference. By using this, the input image is switched to selectively output only the moving object.
도 5는 이동 물체의 움직임에 따른 누적 차분량의 변화를 보이는 것이다. 도 5에서 t3 지점이 차분량이 포화되는 지점으로 이동 물체의 전체 영역이 표시되는 지점이 되며, 이 지점의 필드 영상과 기준 영상과의 차분을 구하고, 이를 수학식 2의 마스크 계수로하여 현재 입력되는 영상 신호에 곱하게 된다. 이는 이동 물체의 전체 영역이 나타나는 시점 이전까지의 영상은 출력하지 않고, 이동 물체의 전체 영역이 나타나는 시점에서의 이동 물체의 전체 영상만을 출력함으로써 이동 물체의 움직임 속도에 관계없이 이동 물체의 전체 영상만을 표시할 수 있다.5 is a cumulative difference amount according to the movement of a moving object Will change. In FIG. 5, the point t3 is a point at which the difference amount is saturated, and the entire area of the moving object is displayed. The video signal is multiplied. It outputs only the entire image of the moving object when the entire area of the moving object appears. I can display it.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 이동 물체 추출 장치는 감시 공간에서 이동하는 물체의 움직임 속도에 상관없이 이동하는 물체의 전 영역을 검출함으로써 감시자가 이동 물체에 주목하여 감시할 수 있게 하는 효과를 가진다.As described above, the apparatus for extracting a moving object according to the present invention has the effect of allowing the monitor to pay attention to the moving object by detecting the entire area of the moving object regardless of the moving speed of the moving object in the monitoring space.
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