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고속 객체 탐지를 위한 배경화면 갱신 알고리즘에 관한 연구
A Study on the Background Image Updating Algorithm for Detecting Fast Moving Objects 원문보기

韓國ITS學會 論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.15 no.4, 2016년, pp.153 - 160  

박종범 (한양여자대학교 정보경영과)

초록
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영상취득 장치를 이용한 지능화된 감시 장치의 개발 기술 또한 발전하고 있다. 비교적 고속으로 움직이는 객체를 탐지해야 하는 분야에서 무엇보다 중요한 것은 배경영상 갱신에 대한 부하를 효과적으로 줄여서 실시간적으로 갱신할 수 있어야 하는데 현재 범용 컴퓨터 능력으로는 질감 등을 특징으로 추출하는 방법 등은 대부분 연산처리의 부하 때문에 적용상의 한계가 있다. 본 논문에서는 적어도 초당 30프레임의 카메라 영상에서 주행 중인 자동차와 같이 고속으로 움직이는 객체를 탐지하는 응용영역에서 실시간으로 배경 영상을 갱신하는 알고리즘을 제시하고, 실제 입력영상에서 객체 영역을 추출하는 시험을 통해 성능을 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A developed skill of an intelligent CCTV is also advancing by using its Image Acquisition Device. The most important part in the field of detecting comparatively fast moving objects is to effectively reduce the loads on updating the background image in order to achieve real-time update. However, the...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 실용화 가능성을 최우선 목표로 하여, 가장 중요한 요소인 처리 속도에 주안점을 두고 알고리즘을 설계하였으며, 부분적인 수정의 필요성에도 불구하고 처리 속도 면에서는 그 가능성에 근접한 효과를 입증하였다. 본론에서 지적한 바와 같이 배경 영상의 갱신 알고리즘은 크게 개선되어야 하며, 배경 갱신 문제는 차량 통행과 같이 수시로 변화하는 영상으로 배경을 갱신해 나가면서도 배경 자체의 특징을 유지해야 하는 데 있다.
  • 본 논문에서는 프레임의 고속 처리를 1차 목표로 하되 객체 검지를 동시에 최상으로 처리하기 위한 프로세스 개발에 필요한 알고리즘을 제시한 것으로 적어도 초당 30프레임의 카메라 영상에서 주행 중인 자동차와 같이 고속으로 움직이는 객체를 탐지하는 응용영역에서 실시간으로 배경 영상을 갱신하는 알고리즘을 제시하였다. 또한, 실제 도로 주행중인 차량의 입력영상에서 객체 영역을 추출하는 시험을 통해 성능을 분석 제시한다.

가설 설정

  • 먼저 입력 영상과 배경 영상에 대한 edge 검출을 하고 이 Edge 영상의 차를 구하여 차량 객체의 Edge 영상을 얻는다. 위 과정에서 각 영상의 노이즈는 가우시안 분포를 이룬다고 가정하여, 가우시안 필터를 적용하였다.
  • 이와 같이 번호판 후보를 추출하고 평가하여 올바른 번호판에 대해 각 심볼 특징(Feature)을 추출하여 인식하는 과정은 일반적으로 매우 큰 부하를 가지나, 동영상 기법을 사용하기 위해서는 이를 경감 시킬 목적으로 각 프레임에서 차량 이미지영역을 Clip하고, 이 영역에서 차량 번호판을 인식하게 함으로서 프레임 전 화면을 대상으로 한 Trigger방식에 비해 부하를 줄이려는 시도를 한다. 차량번호 인식과 같이 이미지 영역이 큰 객체가 고속으로 움직이는 동영상 처리 응용에서 위 첫 번째 객체 트래킹의 경우와 다른 문제는 처리할 프레임레이트가 크다는 문제 말고도 연속 프레임간의 화소 값 차이를 유발할 잡음효과가 크다는 것이다. 특히 비교적 고속으로 움직이는 객체를 탐지해야 하는 분야에서 무엇보다 중요한 것은 배경영상 갱신에 대한 부하를 효과적으로 줄여 실시간으로 갱신할 수 있어야 하는데, 현재 범용 컴퓨터 능력으로는 질감 등을 특징으로 추출하는 방법 등은 대부분 연산처리의 부하 때문에 적용상의 한계가 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영상취득 장치를 이용한 지능화된 감시 장치는 어디에 활용되고 있는가? ICT의 발전으로 영상취득 장치를 이용한 지능화된 감시 장치의 개발 기술 또한 발전하고 있으며, 이는 무인단속, 사생활 보호, 개인 및 공공 기관의 보안등 생활 속 여러 분야에서 범죄 증거 및 억제 효과로 다양하게 활용되고 있다. 지능화된 영상취득 장치는 다양한 요구를 충족시키기 위하여 이 분야의기술 영역은 감시하는 장소에 어떤 사람이나 물체를 탐지하는 전경 분리 기술과 사람이나 물체의 이동 경로를 파악하는 추적 기술로 나누어진다.
동영상 기반 차량번호 인식기술은 무엇인가? 동영상 기반 차량번호 인식기술은 기존에 센서(Loop, 레이저 센서 등)에 의한 Trigger신호로 한 컷의 영상을 캡쳐하여 차량 번호를 인식하던 Trigger방식에 비해 연속되는 영상의 모든 프레임에 대한차량 번호를 인식하여 각 결과에 대한 신뢰성을 계산하여 최상의 인식률을 도출하려는 것이다. 따라서 인식 엔진에 대한 부하는 프레임레이트 만큼 증가한다.
차영상의 문제점은 무엇인가? 정확한 전경물체 인식을 위한 방법은 일반적으로 차영상이 많이 이용되고 있고, 이 방법은 모델링된 영상과 입력영상을 픽셀단위로 비교하여 전경물체를 추출하는 방법이다[3]. 그러나 이런 방법의 문제점은 잡음이나 대비(Contrast)가 낮은 배경 영역에서는 잘못된 전경이 추출되는 경우가 발생 할 수도 있다[4]. 이로 인해 다시점 영상에 전경물체를 추출하는 방법들이 최근 다양하게 연구되고 있다[5-7].
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참고문헌 (8)

  1. Park J. B.(2013), "A Study on the Revised Method using Normalized RGB Features in the Moving Object Detection by Background Subtraction," Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol. 12, no. 6, pp.108-115. 

  2. Jang T. W.(2013), "A Study on Intelligent CCTV Surveillance System Based on Realtime Tracking Technology," University of Soongsil, Ph. D. Dissertation. 

  3. Kim Y. J. and Kim D. H.(2013), "Smart Phone Based Image Processing Methods for Motion Detection of a Moving Object via a Network Camera," Journal of Control. Robotics and Systems, vol. 19, no. 1, pp.65-71. 

  4. Stauffer C. and Grimson W. E. L.(1999), "Adaptive Background Mixture Models for Real-Time Tracking," Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp.246-252. 

  5. Image Processing Toolbox, Chapter 9.(2001), Morphological Operations, The Mathworks. 

  6. GoldluFcke B. and Magnor M. A.(2003), "Joint 3D Reconstruction and Background Separation in Multiple Views using Graph Cuts," Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, vol. 1, pp.683-688. 

  7. Sormann M., Zach C. and Karner K.(2006), "Graph Cut based Multiple View Segmentation for 3D Reconstruction," Proceedings of IEEE International Symposium on 3D Data Processing, Visualization, and Transmission, pp.1085-1092. 

  8. Min B. M. and Oh S.(2006), "A Study on Object Tracking using Variable Search Block Algorithm," The KIPS Transactions. Part B Part B / v.13B, no. 4, pp.463-470. 

관련 콘텐츠

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