KR100658600B1 - 움직임 감지 카메라 시스템 및 그 움직임 감지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 움직임 감지 카메라 시스템 및 그 움직임 감지 방법에 관한 것이다. 이 움직임 감지 카메라 시스템은 피사체 상을 촬상 처리하여 해당 영상 신호를 생성하는 촬영부; 상기 촬영부로부터 생성되는 영상 신호를 처리하여 사용자에게 표시될 수 있는 신호로써 출력하는 동시에, 상기 영상 신호 중 사용자에 의해 특정되는 창(window)에 해당하는 영상 신호로부터 자동 노출(Auto Exposure:AE) 데이터 및 자동 초점(Auto Focus:AF) 데이터를 생성하는 디지털 카메라 프로세서; 및 상기 디지털 카메라 프로세서에서 생성되는 AE 데이터 및 AF 데이터를 받아서 사용자에 의해 특정되는 AE 데이터 임계값 및 AF 데이터 임계값과 비교하여 피사체의 움직임을 감지하는 카메라 시스템 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 디지털 카메라 프로세서에서 생성되는 AE 데이터 및 AF 데이터를 사용하여 피사체의 움직임을 감지함으로써, 복잡한 회로 또는 알고리즘이 필요없고, 따라서 비용 또한 저렴하다.
카메라 시스템, 움직임 감지, 자동 노출, 자동 초점, 디지털 카메라 프로세서, CCD
Description
도 1은 복수의 감지 카메라 시스템이 사용되는 일반적인 형태가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 카메라 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 카메라 시스템의 움직임 감지 방법의 순서도이다.
본 발명은 움직임 감지 카메라 시스템 및 그 움직임 감지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 감시용 카메라 시스템에서 생성되는 자동 노출 데이터 및 자동 초점 데이터를 사용하여 피사체의 움직임을 감지하는 카메라 시스템 및 그 움직임 감지 방법에 관한 것이다.
촬상 소자를 통해 영상을 촬영하는 카메라 시스템, 특히 감시 카메라 시스템은 감시하고자 하는 위치에 각각 배치되고, 한 곳의 통제실에서 이들 감시 카메라 시스템을 감독하도록 되어 있다.
통제실에 있는 감독자는 한 곳에서 여러 위치에 설치되어 있는 감시 카메라 시스템을 통해 감시하므로 매우 편리하지만, 모든 감시 카메라 시스템을 동시에 관찰할 수 없으므로, 특정 카메라 시스템에 의해 촬영되는 영상에 움직이는 물체가 있는 경우 감시 카메라 시스템 스스로 이를 감지하여 감독관에게 각종 경보를 통해 알리는 기능이 필요하다.
따라서, 움직임 감지는 감시 카메라 시스템 분야에서 반드시 필요한 기능이고, 산업 공정 분야에서도 움직임을 감지할 필요가 있는 곳에 사용될 수 있다.
종래의 감시 카메라 시스템에서는 주로 촬상 장치를 통해 촬영되는 프레임 또는 필드 영상 데이터를 저장하는 메모리를 사용하여 시간차가 있는 두 개의 영상 데이터를 비교한 후, 두 영상의 차이를 계산하여 움직임을 검출하거나, 또는 움직임을 감지할 수 있는 집적 회로를 특별히 제작하여 감시 카메라 시스템에 내장시키거나, 또는 별도의 움직임 감지 장치를 감시 카메라 시스템에 접속하는 방법이 사용되고 있다.
그러나 상기한 종래의 기술은 촬상되어 메모리에 저장된 영상의 프레임 또는 필드 데이터를 비교하기 위해서 복잡한 회로 또는 알고리즘이 필요하고, 비싸다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저비용으로 간단하게 외부 움직임을 감지하고, 움직임 감지 영역 또한 조정 가능한 카메라 시스템 및 그 움직임 감지 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은 피사체 상을 촬상 처리하여 해당 영상 신호를 생성하는 촬영부; 상기 촬영부로부터 생성되는 영상 신호를 처리하여 사용자에게 표시될 수 있는 신호로써 출력하는 동시에, 상기 영상 신호 중 사용자에 의해 특정되는 창(window)에 해당하는 영상 신호로부터 자동 노출(Auto Exposure:AE) 데이터 및 자동 초점(Auto Focus:AF) 데이터를 생성하는 디지털 카메라 프로세서; 및 상기 디지털 카메라 프로세서에서 생성되는 AE 데이터 및 AF 데이터를 받아서 사용자에 의해 특정되는 AE 데이터 임계값 및 AF 데이터 임계값과 비교하여 피사체의 움직임을 감지하는 카메라 시스템 제어부를 포함한다.
상기 카메라 시스템 제어부는 상기 디지털 카메라 프로세서로부터 생성되는 AE 데이터를 받아서 특정 시간 차이 동안의 AE 데이터 변화량을 계산하고, 상기 계산된 AE 데이터 변화량과 상기 AE 데이터 임계값을 비교하여 피사체의 움직임을 감지한다.
또한, 상기 카메라 시스템 제어부는 상기 디지털 카메라 프로세서로부터 생성되는 AF 데이터를 받아서 특정 시간 차이 동안의 AF 데이터 변화량을 계산하고, 상기 계산된 AF 데이터 변화량과 상기 AF 데이터 임계값을 비교하여 피사체의 움직임을 감지한다.
AE 데이터 변화량이 큰 경우는 휘도 변화가 큰 경우로써, 예를 들어 흰색 피사체가 검은 색 피사체로 변화되는 경우에 그 휘도 변화가 크므로 AE 데이터 변화량 또한 크게 나타나기 때문에 그 움직임이 감지될 수 있다.
한편, AF 데이터 변화량이 큰 경우는 피사체의 에지 성분의 변화가 큰 경우로써, 예를 들어 백지 형상의 피사체에 모눈 종이 형상이 겹쳐지는 경우 그 피사체의 에지 성분의 변화가 크므로 AF 데이터 변화량 또한 크게 나타나기 때문에 그 움직임이 감지될 수 있다.
따라서, 상기 카메라 시스템 제어부는 AE 데이터 변화량을 통해 피사체의 휘도 변화를 알 수 있고, AF 데이터 변화량을 통해 피사체의 에지 성분의 변화를 알 수 있으므로, 피사체의 휘도가 변하거나 에지 성분이 변화되는 경우 또는 모두 변화되는 경우 움직임이 감지된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 수단은 특정 감시 지역에 설치되어 상기 지역의 영상을 촬영하는 카메라 시스템에서 피사체의 움직임을 감지하는 방법에 있어서, 움직임 감시용 임계값 등 감시 동작에 필요한 변수 및 움직임 감지용 특정 창을 설정하는 단계; 상기 촬영되는 영상 중 상기 설정된 움직임 감지용 특정 창에 해당하는 영상으로부터 자동 노출 데이터 및 자동 초점 데이터를 생성하는 단계; 상기 생성되는 자동 노출 데이터들 간의 변화량 및 자동 초점 데이터들 간의 변화량을 계산하는 단계; 상기 단계에서 계산되는 자동 노출 데이터 변화량 및 자동 초점 데이터 변화량과 상기 설정된 움직임 감시용 임계값을 비교하여 움직임 감지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 단계에서 움직임이 감지되는 경우 경보를 발생하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적으로 복수의 감지 카메라 시스템이 사용되는 형태가 도시된 도 면이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 제1 카메라 시스템(1), ···, 제K 카메라 시스템(3), ···, 제M 카메라 시스템(5), ···, 제N 카메라 시스템(7)이 감시 지역에 각각 배치되어 있고, 이들 카메라 시스템(1, 3, 5, 7)은 통제실(10)에 접속되어 통제를 받는 동시에, 감시 지역의 영상을 통제실(10)로 보내고, 만일 움직임이 감지되는 경우 통제실(10)로 경보등을 사용하여 알릴 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 카메라 시스템의 블록도이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 카메라 시스템은 씨씨디(CCD:Charge Coupled Device, 20), 디지털 카메라 프로세서(DCP:Digital Camera Processor, 30), 카메라 시스템 제어부(40), 및 경보 발생부(50)를 포함한다.
광전 소자인 CCD(20)는 외부 영상을 촬상하여 해당 전기 신호인 영상 신호로 변환하여 디지털 카메라 프로세서(30)로 출력한다.
디지털 카메라 프로세서(30)의 영상 처리부(310)는 CCD(20)로부터 출력되는 영상 신호를 신호 처리하여 통제실(10)로 보내고, 창 조정부(320)는 CCD(20)로부터 출력되는 영상 신호를 받아서 통제실(10)에 의해 특정된 창(window) 내의 영상 신호만을 선택하여 출력하며, 자동 노출(Auto Exposure:AE) 데이터 생성부(330)는 창 조정부(320)로부터 출력되는 영상 신호를 받아서 AE 데이터를 생성하고, 자동 초점(Auto Focus:AF) 데이터 생성부(340)는 창 조정부(320)로부터 출력되는 영상 신호를 받아서 자동 초점 데이터를 생성한다.
카메라 시스템 제어부(40)는 통제실로부터 움직임을 감지하기 위한 창을 조절하는 데이터를 받아서 디지털 카메라 프로세서(30)의 창 조정부(320)에게 전달하고, 디지털 카메라 프로세서(30)의 AE 데이터 생성부(330) 및 AF 데이터 생성부(340)에서 생성된 AE 데이터 및 AF 데이터를 받아서 촬영되는 지역의 움직임을 감지하며, 움직임이 감지되는 경우 경보 발생부(50)를 통해 통제실(10)로 경보를 발생시킨다.
카메라 시스템 제어부(40)는 촬상되는 영상의 각 필드마다 디지털 카메라 프로세서(30)로부터 AE 데이터 및 AF 데이터를 읽어 오며, 특정 시간 차이가 있는 영상으로부터 읽은 AE 데이터 및 AF 데이터 사이의 변화량과 통제실(10)에 의해 특정된 움직임 감지 임계값을 비교하여 움직임을 감지한다.
이 때, 움직임 감지 임계값은 통제실(10)에 의해 조정 가능하기 때문에 화면의 상태에 따른 움직임 감지 오류를 방지할 수 있고, 움직임 감지 감도 또한 조절할 수 있다.
이하, 첨부한 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 움직임 감지 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 통제실(10)은 감시 지역에 각각 설치된 카메라 시스템(1, 3, 5, 7)이 감시를 시작하기 전에 감시 동작에 필요한 변수, 예를 들면 움직임 감지 임계값 등을 각각 설정한다(S10). 이러한 변수 설정은 통제실(10)로부터 각 카메라 시스템(1, 3, 5, 7)의 카메라 시스템 제어부(40)로 전달되어 그 자신 내에 저장되거나 또는 이들을 저장하는 메모리가 사용될 수 있다.
다음, 설치된 카메라 시스템(1, 3, 5, 7) 모두 또는 특정의 카메라 시스템에 대해 움직임을 감시하고자 하는 창을 설정한다(S20).
예를 들어, 출입문이 있는 감시 지역에서 움직임이 감지될 수 있는 확률은 출입문을 포함하는 주변 지역이 되기 때문에 상기 지역에서 촬영되는 모든 창에서 움직임을 감지하기보다는 출입문을 포함하는 특정 창을 통제실(10)에서 설정함으로써 움직임 감지의 효율을 높일 수 있다. 이 때, 움직임을 감지하는 창 설정은 임의로 행해질 수 있다.
이러한 창 설정은 통제실(10)에서 각 카메라 시스템(1, 3, 5, 7) 중 창 설정이 필요한 카메라 시스템을 정한 후, 그 카메라 시스템의 카메라 시스템 제어부(40)와 통신하여 디지털 카메라 프로세서(30)의 창 조절부(320)를 통해 창을 설정한다.
이와 같이, 각종 변수 및 창 설정 동작이 완료되어 각 감시 카메라 시스템(1, 3, 5, 7)이 감시 동작을 수행하면, CCD(20)는 감시 지역의 영상을 촬상하여 해당 영상 신호로써 디지털 카메라 시스템(30)으로 계속 출력한다.
디지털 카메라 시스템(30)은 CCD(20)로부터 출력되는 영상 신호를 영상 처리부(310)에서 신호 처리하여 통제실(10)로 해당 영상을 전송한다. 통제실(10)은 이와 같이 영상 처리부(310)를 통해 전송되는 영상을 보면서 감시 지역을 감시하게 된다.
창 조정부(320)는 CCD(20)로부터 출력되는 영상 신호를 받아서 통제실(10)에 의해 특정된 창에 해당하는 영상 신호만을 출력하며, AE 데이터 생성부(330)는 이 영상 신호를 사용하여 AE 데이터를 생성하고, AF 데이터 생성부(340)는 상기 영상 신호를 사용하여 AF 데이터를 생성한다. 결국, AE 데이터 및 AF 데이터는 각 필드 또는 각 프레임마다 계속 생성된다. 본 명세서에서는 각 필드마다 AE 데이터 및 AF 데이터가 생성되는 것으로 가정하여 설명한다.
한편, 카메라 시스템 제어부(40)는 디지털 카메라 프로세서(30)에 의해 계속 생성되는 AE 데이터 및 AF 데이터를 판독한다(S30).
이와 같이, AE 데이터 및 AF 데이터가 각 필드마다 판독되면, 카메라 시스템 제어부(40)는 특정 시간 차이가 있는 AE 데이터 및 AF 데이터를 비교하여 그 변화량을 계산한다(S40).
즉, 현재 필드에 해당하는 AE 데이터 및 AF 데이터를 저장한 후, 현재 필드로부터 특정 번째 후에 생성되는 AE 데이터 및 AF 데이터가 판독되면 이들 두 값들 사이의 변화량, 즉 AE 데이터들 간의 변화량 및 AF 데이터들 간의 변화량을 계산한다.
그 후, 카메라 시스템 제어부(40)는 상기 단계(S10)에서 설정된 변수, 특히 움직임 감지 임계값과 상기 단계(S40)에서 계산된 AE 데이터 변화량 및 AF 데이터 변화량을 비교하여 움직임 감지 여부를 판단한다(S50). 이 때, 움직임 감지 임계값은 AE 데이터와 AF 데이터 각각에 대해 설정되어 있다. 즉, AE 데이터들 간의 변화량과 AF 데이터들 간의 변화량에 대해 각각 적용될 임계값이 다르게 설정된다. AE 데이터 변화량이 AE 데이터 관련 움직임 감지 임계값보다 크면 움직임이 감지된 것으로 판단하고, 그 임계값보다 작으면 움직임이 감지되지 않은 것으로 판단한다. 마찬가지로, AF 데이터 변화량이 AF 데이터 관련 움직임 감지 임계값보다 크면 움직임이 감지된 것으로 판단하고, 그 임계값보다 작으면 움직임이 감지되지 않은 것으로 판단한다.
AE 데이터 변화량은 피사체의 휘도 변화에 따른 것이고, AF 데이터 변화량은 피사체의 에지 성분의 변화에 따른 것으로, 이들 두 값의 조합에 의해 피사체의 움직임이 감지될 수 있다. 즉, AE 데이터 변화량에 의한 움직임 감지와 AF 데이터 변화량에 의한 움직임 감지 중 하나만이 발생되더라도 움직임 감지가 있는 것으로 판단된다.
이 때, AE 데이터 변화량 및 AF 데이터 변화량을 통해 움직임 감지 여부를 판단하는 기준이 되는 움직임 감지 임계값은 통제실(10)에 의해 가변되므로써 움직임 감지 감도가 변화될 수 있다.
상기 단계(S50)에서 움직임이 감지되지 않는 경우(S60) 카메라 시스템 제어부(40)는 상기 단계(S30, S40, S50)를 반복하고, 만일 움직임이 감지되는 경우(S60) 카메라 시스템 제어부(40)는 경보 발생부(50)를 통해 경보를 발생하여 통제실(10)로 전달한다(S70).
한편, 통제실(10)에서는 감시 지역에 설치된 감시 카메라 시스템(1, 3, 5, 7)을 감시하고 있다가, 상기 단계(S70)에서 발생되는 움직임 감지 경보가 발생되면, 즉시 해당 감시 카메라 시스템을 통해 피사체의 움직임을 파악할 수가 있게 된다.
본 발명에 따르면, 디지털 카메라 프로세서에서 생성되는 AE 데이터 및 AF 데이터를 사용하여 피사체의 움직임을 감지함으로써, 복잡한 회로 또는 알고리즘이 필요없고, 따라서 비용 또한 저렴하다.
Claims (5)
- 피사체 상을 촬상 처리하여 해당 영상 신호를 생성하는 촬영부;상기 촬영부로부터 생성되는 영상 신호를 처리하여 사용자에게 표시될 수 있는 신호로 출력하는 동시에, 상기 영상 신호 중 사용자에 의해 특정되는 창(window)에 해당되는 영상 신호로부터 자동 노출 데이터 및 자동 초점 데이터를 생성하는 디지털 카메라 프로세서; 및상기 디지털 카메라 프로세서에서 생성되는 자동 노출 데이터 및 자동 초점 데이터를 받아서 사용자에 의해 특정되는 자동 노출 데이터 임계값 및 자동 초점 데이터 임계값과 비교하여 피사체의 움직임을 감지하는 카메라 시스템 제어부를 포함하는 카메라 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 디지털 카메라 프로세서가상기 촬영부로부터 생성되는 영상 신호를 처리하여 사용자에게 표시될 수 있는 신호로써 출력하는 영상 처리부;상기 촬영부로부터 생성되는 영상 신호 중 특정 창에 해당하는 영상 신호만을 선택하여 출력하는 창 조정부;상기 창 조정부로부터 출력되는 영상 신호로부터 자동 노출 데이터를 생성하는 자동 노출 데이터 생성부; 및상기 창 조정부로부터 출력되는 영상 신호로부터 자동 초점 데이터를 생성하는 자동 초점 데이터 생성부를 포함하는 카메라 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 카메라 시스템 제어부가 상기 디지털 카메라 프로세서로부터 생성되는 자동 노출 데이터와 자동 초점 데이터를 받아서 특정 시간 차이 동안의 자동 노출 데이터 변화량과 자동 초점 데이터 변화량을 계산하고, 상기 계산된 자동 노출 데이터 변화량과 상기 자동 노출 데이터 임계값을 비교하고, 상기 계산된 자동 초점 데이터 변화량과 상기 자동 초점 데이터 임계값을 비교하여 피사체의 움직임을 감지하는 카메라 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 카메라 시스템 제어부로부터 피사체의 움직임이 감지되는 경우 사용자에게 경보를 발생하는 경보 발생부를 추가로 포함하는 카메라 시스템.
- 특정 감시 지역에 설치되어 상기 지역의 영상을 촬영하여 송출하는 카메라 시스템에서 피사체의 움직임을 감지하는 방법에 있어서,움직임 감시용 임계값 등 감시 동작에 필요한 변수 및 움직임 감지용 특정 창을 설정하는 단계;상기 촬영되는 영상 중 상기 설정된 움직임 감지용 특정 창에 해당되는 영상으로부터 자동 노출 데이터 및 자동 초점 데이터를 생성하는 단계;상기 생성되는 자동 노출 데이터들 간의 변화량 및 자동 초점 데이터들 간의 변화량을 계산하는 단계;상기 단계에서 계산되는 자동 노출 데이터 변화량 및 자동 초점 데이터 변화량과 상기 설정된 움직임 감시용 임계값을 비교하여 움직임 감지 여부를 판단하는 단계; 및상기 단계에서 움직임이 감지되는 경우 경보를 발생하는 단계를 포함하는 피사체 움직임 감지 방법.
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