KR20020092541A - long time recording and reproducing apparatus for digital image - Google Patents

Abstract

PURPOSE: An apparatus for long-time recording a digital video signal is provided to detect motion vectors of the current image and previous image to compare the motion vectors with each other, compress and store the current image only when a difference in the motion vectors is larger than a predetermined reference value, thereby reducing the quantity of consumption of a storage area of a recording medium. CONSTITUTION: An apparatus for long-time recording a digital video signal includes the first switch(31) for receiving the digital video signal to output the signal to the first and second frame memories(32,33) that store the video signal, a motion vector estimator(34) for receiving the outputs of the first and second frame memories to estimate a motion vector, and a controller(37) for accepting the motion vector from the motion vector estimator and comparing the motion vector with a reference motion vector to generate a control signal. The apparatus further includes the second and third switches(35,36) for determining whether the first and second frame memory output data or not according to the control signal, an encoder(38) for encoding the outputs of the second and third switches, and a storage medium(39) for storing the output of the encoder.

Description

디지털 영상신호의 장시간 기록장치{long time recording and reproducing apparatus for digital image}Long time recording and reproducing apparatus for digital image}

본 발명은 감시영역의 영상신호를 압축하여 저장하는 디지털 영상기록 장치및 방법에 관한 것이며, 특히 감시영상에 대한 움직임 벡터를 검출하여 움직임 벡터의 크기가 소정 기준치 이상일 경우에만 압축하여 기록하도록 하고 상기 소정 기준치이하일 경우에는 기록을 중단하여 장시간 기록이 가능한 기록방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a digital video recording apparatus and method for compressing and storing a video signal of a surveillance region. In particular, the present invention relates to a digital video recording apparatus and a method for detecting and recording a motion vector of a surveillance video. The present invention relates to a recording method and apparatus capable of recording for a long time by stopping recording when the reference value is less than the reference value.

일반적으로 영상신호의 장시간 기록을 위한 저장장치로서 감시용VCR이 있으며, 많은 제품이 개발 시판되고 있다. 이 제품들은 주로 아날로그 방식으로 기록하며, 장시간 기록을 위해서 테이프를 천천히 주행시키면서 입력 영상신호중에서 일정 시간마다 한 필드나 한 프레임을 선택하여 기록하는 방식을 택하고 있다. 테이프를 천천히 주행 시키는 것이 기구적으로 한계가 있기 때문에 더 장시간 기록을 하고자 할 경우에는 간헐적으로 테이프를 주행 시키면서 한 프레임씩 기록하거나, 기록하고자 하는 프레임들을 디지털화 하여 압축한 뒤 여러 프레임을 모아서 한 꺼번에 아날로그로 변환하여 기록하는 방식을 사용하고 있다. 이와같이 종래의 장시간 기록 저장장치는 화면의 변화가 없다고 하더라도 미리 설정된 일정 시간마다 기록을 하기 때문에 필요없는 화상의 기록을 위해 기록매체의 기록영역을 소비하는 문제가 있다. 또한 어떠한 사건이 발생하여 빠른속도로 대상화면의 내용이 변화한다 하더라도 미리 결정된 일정 시간마다 기록을 하기 때문에 필요 부분에 대한 기록이 없을수도 있는 문제점이 있다.In general, there is a surveillance VCR as a storage device for recording a long time of the video signal, and many products have been developed and marketed. These products record mainly in analog mode, and select a field or frame from the input video signal at a certain time from the input video signal while driving the tape slowly for long time recording. Running the tape slowly has mechanical limitations, so if you want to record longer, record one frame by intermittently driving the tape, or digitize and compress the frames you want to record, and then gather several frames at once. It converts to analog and records. As described above, the conventional long-term recording storage device records the recording area every predetermined time even if there is no change in the screen, thus consuming a recording area of the recording medium for recording unnecessary images. In addition, even if a certain event occurs, even if the contents of the target screen changes rapidly, there is a problem that there may be no recording of the necessary part because the recording is performed every predetermined time.

본 발명에서는 감시영역에 대한 입력영상에 대하여 현재프레임과 이전프레임의 움직임 변화가 소정 기준치 이상인 프레임에 대하여 기록매체에 기록이 가능하도록 하여 기록매체의 소모를 줄이도록 하여 장시간 기록이 가능하도록 하며, 특히 현재프레임과 이전프레임의 움직임 벡터 크기를 검출 및 소정의 기준벡터값과 비교하여 상기 검출된 움직임 벡터가 소정 기준치 이상일 경우에만 기록매체에 기록이 가능하도록 하여 장시간 기록이 가능하도록 하였다.In the present invention, it is possible to record on the recording medium for a frame whose movement change of the current frame and the previous frame is greater than or equal to a predetermined reference value with respect to the input image of the surveillance area, so that the recording medium can be consumed for a long time. The motion vector magnitudes of the current frame and the previous frame are detected and compared with a predetermined reference vector value to enable recording on the recording medium only when the detected motion vector is greater than or equal to the predetermined reference value.

도1은 일반적인 MPEG2 픽쳐의 프레임 구성을 나타낸 예시도1 is an exemplary diagram showing a frame structure of a typical MPEG2 picture

도2는 일반적인 MPEG2 픽쳐의 전송순서를 나타낸 예시도2 is an exemplary diagram showing a transmission procedure of a general MPEG2 picture.

도3은 일반적인 MPEG2 엔코딩 블럭도를 나타낸 예시도3 is an exemplary diagram showing a general MPEG2 encoding block diagram

도4은 본발명의 디지털 영상신호의 장시간 기록장치를 나타낸 도면4 is a view showing a long time recording apparatus of a digital video signal of the present invention;

도5은 도4의 장치에 대한 동작 설명도5 is an operation explanatory diagram of the apparatus of FIG.

도1은 본 발명에 적용되는 일반적인 MPEG2 픽쳐의 프레임 구조를 보인것이며, 도2역시 본 발명에 적용되는 일반적인 MPEG2데이터의 압축방법이다. 이하 도1과 도2를중심으로 개략적인 기술을 설명하기로 한다.FIG. 1 shows a frame structure of a general MPEG2 picture applied to the present invention, and FIG. 2 is a general MPEG2 data compression method applied to the present invention. Hereinafter, a schematic technique will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

먼저 도1의 MPEG2 픽쳐 프레임에 대하여 살펴보면 픽쳐 시퀀스(Picture sequence)는 .... B,B,I,B,B,P,B,B,P,B,B....와 같은 구조를 갖게 되는 데 여기서 I Picture전전의 B Picture로 부터 그다음 I Picture전의 P Picture까지를 GOP(Group of Picture)라 한다. B Picture에서의 움직임 보상을 생각해 보면 B픽쳐는 시간적으로 뒤에 나오는 P또는 I픽쳐를 이용해야 디코딩 할 수 있다. 예를 들어서 도2와 같은 구조에서 제2프레임인 B픽쳐를 디코딩 하기 위해서는 먼저 제4프레임의 P픽쳐를 디코딩 해야 한다. 따라서 송신측에서는 I,P,B,B,P,B,B...의 순서로 전송해 주어야 제4프레임의 P픽쳐를 먼저 디코딩 할 수 있다. 디코더 측에서는 이 순서를 원래의 순서로 되돌려서 디스플레이 해야한다. 따라서 MPEG2에서는 B픽쳐때문에 디스플레이 되는 순서와 전송되는 순서가 다르게 된다. 다음으로 상기에서 설명한 MPEG프레임을 형성하기 위한 부호화 과정을 도3을 참조하여 설명하기로 한다. 압축하고자 하는 화상 프레임의 입력은 DCT블럭(17)과 움직임 예측부(10)으로 입력된다. DCT블럭(17)의 입력은 DCT된 후에 양자화 되며 이렇게 양자화된 계수는 가변장부호화(VLC: Variable Length Coding)한 후 버퍼에 넣어두고 순차적으로 출력한다. 버퍼가 차는 경우에는 양자화 블럭(18)으로 피드백되어 양자화 비트수를 줄임으로써 버퍼가 오버플로우 되는것을 방지한다. 상기 양자화된 계수는 역양자화기(14)와 IDCT(15)를 거쳐 프레임 메모리(11)에 저장한다. 다음에 입력되는 화상 프레임은 저장된 프레임과 움직임 예측부(10)에서 비교하여 움직임 벡터를 계산하게 된다. 상기 계산된 움직임 벡터를 이용하여 저장된 프레임으로 부터 예측부(12)에서 예측하여 예측된 프레임을 만든다. 상기 예측된 프레임과 입력된 프레임과의 차이를 DCT하여 코딩한다. DCT하여 코딩하는 차분영상은 역양자화기(14)와 IDCT(15)를 거쳐 예측된 프레임과 합해져서 다시 프레임메모리(11)에 저장한다. 도4는 본 발명의 구성도이며 및 도5는 도4의 동작을 나타낸 동작설명도로서 이하 도4및 도5을 중심으로 본 발명을 설명하기로 한다. 먼저 도4에 나타난 본 발명의 구성에 대하여 살펴보면 디지털화된 영상신호가 프레임(Frame)단위로 제1스위칭수단(31)에 입력되고, 상기 제1스위치의 입력은 제1프레임 메모리(32)와 제2프레임메모리(33)에 입력된다. 상기 제1 및 제2프레임 메모리의 출력을 입력받아 움직임 벡터를 추정하는 움직임벡터 추정부(34)와, 상기 움직임 벡터추정부(34)의 출력을 입력받아 제어신호를 발생하는 제어부(37)과 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 제1프레임메모리와 상기 제2프레임메모리의 출력을 선택적으로 출력하는 제2 스위칭수단(35) 및 제3스위칭수단(36) 및 상기 제2 및 제3스위칭수단의 데이터 출력을 입력받아 엔코딩 하는 엔코딩수단(38) 및 상기 엔코딩수단(38)의 출력을 저장하는 저장매체(39)로 구성된다. 이하 도5을 참조하여 상기 본발명의 구성에 대한 동작 흐름도를 살펴보기로 한다. 제어부(37)의 제어신호에 따라 제1스위칭 수단(31)에 입력된 영상프레임이 제1프레임메모리(32) 또는 제2프레임메모리(33)에 저장된다. 이어 움직임벡터 추정부(34)에서는 상기 제1프레임 메모리의 출력(32)과 제2프레임 메모리(33)의 출력을 참조하여 움직임벡터를 추정하여 제어부(37)으로 출력하고, 상기 제어부(37)에서는 소정의 기준움직임벡터값과 상기 움직임 벡터 추정부(34)의 출력을 비교하여 그 비교결과 움직임 벡터값이 소정의 기준움직임벡터값보다 작은 경우에는 제2프레임메모리(32)에 제3프레임의 영상을 저장되며, 동시에 움직임 벡터 검출부(34)에서 움직임벡터를 추정한다. 이때 제3프레임과 비교되는 대상은 제1프레임 메모리에 저장되어 있는 제1프레임 이다. 상기 비교에서 프레임 3의 움직임 벡터도 기준 움직임벡터값보다 작으면 상기와 동일하게 제2프레임메모리(33)에 제4프레임이 저장되면서 움직임 벡터 추정부(34)에서 움직임 벡터를 추출한다. 만일 이경우 움직임 벡터 추정치가 소정의 기준 움직임 벡터보다 크게되면 다음에 들어오는 제5프레임이 제1프레임메모리(32)에 저장되면서 제2프레임 메모리의 제4프레임과 제1프레임메모리의 제1프레임과 움직임추정을 수행하게 된다.First, referring to the MPEG2 picture frame of FIG. 1, a picture sequence has a structure such as B, B, I, B, B, P, B, B, P, B, B .... In this case, the B Picture before the I Picture to the P Picture before the next I Picture is called a GOP (Group of Picture). Considering the motion compensation in the B picture, the B picture can be decoded only by using a P or I picture following in time. For example, in order to decode the B picture which is the second frame in the structure as shown in FIG. 2, the P picture of the fourth frame must first be decoded. Therefore, the transmitting side must transmit I, P, B, B, P, B, B ... in order to decode the P picture of the fourth frame first. On the decoder side, this order must be returned to its original order and displayed. Therefore, in MPEG2, the display order and the transmission order are different because of B pictures. Next, the encoding process for forming the above-described MPEG frame will be described with reference to FIG. The input of the image frame to be compressed is input to the DCT block 17 and the motion predictor 10. The input of the DCT block 17 is quantized after DCT, and the quantized coefficients are put in a buffer after variable length coding (VLC) and sequentially output. If the buffer is full, it is fed back to the quantization block 18 to reduce the number of quantization bits to prevent the buffer from overflowing. The quantized coefficients are stored in the frame memory 11 via the inverse quantizer 14 and the IDCT 15. The next input image frame is compared with the stored frame by the motion predictor 10 to calculate a motion vector. The predicted unit 12 predicts the predicted frame from the stored frame by using the calculated motion vector. The difference between the predicted frame and the input frame is DCT coded. The differential image coded by DCT is combined with the predicted frame through the inverse quantizer 14 and the IDCT 15 and stored in the frame memory 11 again. 4 is a configuration diagram of the present invention, and FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing the operation of FIG. 4. FIG. 4 will be described below with reference to FIGS. Referring to the configuration of the present invention shown in FIG. 4, the digitized video signal is input to the first switching means 31 in units of frames, and the input of the first switch is input to the first frame memory 32 and the first switch. It is input to the two-frame memory 33. A motion vector estimator 34 for estimating a motion vector by receiving the outputs of the first and second frame memories; a controller 37 receiving an output of the motion vector estimator 34 and generating a control signal; The second switching means 35 and the third switching means 36 and the second and third switching means for selectively outputting the output of the first frame memory and the second frame memory according to the control signal of the controller It consists of an encoding means (38) for receiving a data output and encoding and a storage medium (39) for storing the output of said encoding means (38). Hereinafter, an operation flowchart of the configuration of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The video frame input to the first switching means 31 is stored in the first frame memory 32 or the second frame memory 33 in accordance with the control signal of the controller 37. Subsequently, the motion vector estimator 34 estimates a motion vector by referring to the output 32 of the first frame memory and the output of the second frame memory 33, and outputs the motion vector to the controller 37. Compares a predetermined reference motion vector value with an output of the motion vector estimating unit 34, and if the motion vector value is smaller than the predetermined reference motion vector value, the second frame memory 32 stores the third frame. The image is stored, and at the same time, the motion vector detector 34 estimates the motion vector. At this time, the target compared to the third frame is the first frame stored in the first frame memory. In the comparison, if the motion vector of frame 3 is also smaller than the reference motion vector value, the motion vector estimator 34 extracts the motion vector while the fourth frame is stored in the second frame memory 33 as described above. In this case, if the motion vector estimate is larger than the predetermined reference motion vector, the next incoming fifth frame is stored in the first frame memory 32, and the fourth frame of the second frame memory and the first frame of the first frame memory are moved. Estimation will be performed.

한편, 제2스위칭수단(35)과 제3스위칭수단(36)은 입력되는 프레임을 저장하는 상기 제1프레임메모리(32)와 제2프레임메모리(33)가 바뀔때마다 상대 프레임메모리에 있는 프레임을 엔코딩수단(38)로 출력한다 즉, 처음 들어오는 제1프레임은제1프레임메모리에 저장되어 있다가 제2프레임이 제2프레임메모리에 저장되면서 제1프레임메모리에 있는 데이터를 출력하여 엔코딩수단(38)로 보내게 된다. 다음 제3프레임이 입력될때는 계속 제2프레임 메모리에 입력되기 때문에 제2,제3스위칭수단은 off상태를 유지한다. 이 과정을 거쳐 제5프레임이 입력될 경우 제1프레임메모리에 저장되므로제2프레임 메모리에 있는 제4프레임이 제3스위칭수단(36)을 통해 엔코딩수단(38)로 입력되게 된다. 이와같은 개념으로 상기 움직임 벡터 추정부(34)의 움직임벡터값이 소정 기준 움직임 벡터값보다 작을 때는 프레임데이터를 계속버리고, 움직임 벡터값이 소정 기준 움직임 벡터보다 클때는 프레임 데이터를 출력하여 엔코딩을 수행하여 저장매체(39)로 출력/저장되도록 한다. 상기 움직임 벡터 검출부의 검출결과가 소정의 기준 움직임벡터 보다 적은 시간이 정해진 소정의 기준시간보다 길 경우에는 제어부(37)의 제어신호에 따라 입력되는 상기 프레임 메모리를 변경하여 아이프레임(I-Frame)이 인코딩되도록 제어한다.On the other hand, the second switching means 35 and the third switching means 36 are frames in the relative frame memory whenever the first frame memory 32 and the second frame memory 33 for storing the input frame are changed. I.e., the first incoming first frame is stored in the first frame memory, and then the second frame is stored in the second frame memory and outputs data in the first frame memory. 38). When the next third frame is input, the second and third switching means remain off because they are continuously input to the second frame memory. When the fifth frame is input through this process, the fifth frame is stored in the first frame memory, so that the fourth frame in the second frame memory is input to the encoding means 38 through the third switching means 36. In this manner, when the motion vector value of the motion vector estimator 34 is smaller than a predetermined reference motion vector value, the frame data is continuously discarded. When the motion vector value is larger than the predetermined reference motion vector, the frame data is output and encoded. To be output / stored to the storage medium 39. When the detection result of the motion vector detector is longer than a predetermined reference time, the frame memory inputted according to the control signal of the controller 37 is changed to an i-frame. Control to be encoded.

상기에서 설명한 바와같이 본 발명은 감시용 장시간 영상 기록장치에서 필요한 장면만을 선택하여 기록하도록 하므로서 기록매체의 소모량을 최소화 할 수있고 또한 필요한 장면만을 기록하였기 때문에 검색소요시간을 줄일 수 있다.As described above, the present invention minimizes the consumption of the recording medium by recording only the necessary scenes in the long-term video recording apparatus for monitoring and reduces the search time because only the necessary scenes are recorded.

Claims (4)

디지털 영상신호를 입력받아 제1 및 제2 프레임 메모리로 출력하는 제1스위칭부와A first switching unit which receives a digital video signal and outputs the digital video signal to the first and second frame memories; 상기 스위칭부를 통해 출력된 영상을 저장하는 제1 및 제2 프레임 메모리와,First and second frame memories for storing an image output through the switching unit; 상기 제1 및 제2 프레임 메모리의 출력을 입력받아 움직임 벡터를 추정하여 추정된 움직임 벡터값을 출력하는 움직임 벡터 추정부와A motion vector estimator which receives the outputs of the first and second frame memories and estimates a motion vector to output an estimated motion vector value; 상기 움직임벡터 추정부의 출력을 입력받아 기준 움직임 벡터와의 비교하여 제어신호를 출력하는 제어부와,A control unit which receives the output of the motion vector estimator and outputs a control signal by comparing with a reference motion vector; 상기 제어부의 제어신호에 의해 상기 제1 및 제2 프레임메모리의 데이터 출력 여부를 결정하는 제2 및 제3 스위칭부와,Second and third switching units configured to determine whether data is output from the first and second frame memories according to a control signal of the controller; 상기 제2 및 제3 스위칭로 부터의 출력을 엔코딩하는 엔코딩부와,An encoder which encodes an output from the second and third switches; 엠펙 엔코딩부의 출력을 저장하는 저장메체로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털영상신호의 장시간 기록장치.Long time recording apparatus of a digital video signal, characterized in that consisting of a storage medium for storing the output of the MPEG encoding unit. 디지털 영상신호의 현재영상과 이전영상의 비교에 의해 움직임 벡터를 추정하는 단계와,Estimating a motion vector by comparing the current video with the previous video of the digital video signal; 상기 움직임 벡터의 추정값을 소정의 기준 움직임 벡터와 비교하여 현재영상의 메모리 저장여부를 결정하는 단계와,Determining whether to store the current image in memory by comparing the estimated value of the motion vector with a predetermined reference motion vector; 현재영상의 움직임 벡터가 소정 기준치 이상일 경우 상기 메모리의 현재영상을 압축하는 단계와Compressing the current image of the memory when the motion vector of the current image is greater than or equal to a predetermined reference value; 상기 압축된 디지털 영상데이터를 저장장치에 저장하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 영상신호의 장시간 기록방법.And storing the compressed digital video data in a storage device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제어부는 움직임 벡터의 추정결과 소정의 기준시간 동안 추정된 움직임 벡터값이 소정의 기준 움직임벡터값을 넘지 못할경우 현재영상을 압축하여 저장하도록 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상신호의 장시간 기록장치.The controller generates a control signal for compressing and storing the current image when the estimated motion vector value does not exceed the predetermined reference motion vector value for a predetermined reference time, as a result of the motion vector estimation. Device. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 움직임 벡터추정값이 소정시간동안 소정의 움직임 벡터기준값을 넘지 못할 경우 현재영상을 압축하여 저장하는 단계인것을 특징으로 하는 디지털 영상신호의 장시간 기록방법.And compressing and storing the current video when the motion vector estimation value does not exceed a predetermined motion vector reference value for a predetermined time.