KR20220079183A - Device for sensing image motion, apparatus and method for tracking target using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상 요동 감지기 및 이를 이용한 표적 추적 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 광학 추적 시스템에 사용되는 영상 요동 감지기 및 이를 이용한 표적 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기는, 영상에 요동이 발생하는지 여부를 감지하는 영상 요동 감지기로서, 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 요동 발생 여부를 감지한다.The present invention relates to an image fluctuation sensor and a target tracking apparatus and method using the same, and more particularly, to an image fluctuation sensor used in an electro-optical tracking system, and a target tracking apparatus and method using the same.
An image fluctuation detector according to an embodiment of the present invention is an image fluctuation sensor that detects whether fluctuation occurs in an image, and detects whether fluctuation occurs by calculating an amount of change in image entropy of sequentially input images.
Description
본 발명은 영상 요동 감지기 및 이를 이용한 표적 추적 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 광학 추적 시스템에 사용되는 영상 요동 감지기 및 이를 이용한 표적 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image fluctuation sensor and a target tracking apparatus and method using the same, and more particularly, to an image fluctuation sensor used in an electro-optical tracking system, and a target tracking apparatus and method using the same.
일반적으로 플랫폼 운용 시스템에는 이미지 센서에 의해 획득된 영상 정보를 이용하여 표적을 추적 및 탐지하는 전자 광학 추적 시스템(EOTS; Electro Optical Tracking System)을 이용한 표적 추적 장치가 탑재되어 있다.In general, a target tracking device using an Electro Optical Tracking System (EOTS) for tracking and detecting a target using image information acquired by an image sensor is mounted in a platform operating system.
표적 추적 장치는 전차, 함정 및 항공기 등에서 진동과 같은 외란이 존재하는 상황에서도 이동하는 목표물을 자동적으로 추적하면서 관측자에게 목표물에 대한 안정된 시선(line of sight)을 유지하고, 목표물의 위치, 속도, 각속도 등의 정보를 제공한다.The target tracking device automatically tracks a moving target even in the presence of disturbances such as vibration in tanks, ships, and aircraft, and maintains a stable line of sight for the observer, the position, speed, and angular velocity of the target. provide information such as
이러한 표적 추적 장치는, 일반적으로 영상 입력기 및 표적 탐지기를 포함할 수 있으며, 표적 탐지기는 계산된 표적의 위치 값을 기준으로 추적이 일어나도록 하는 기계적인 모든 장치와 전자적 제어 장치로 이루어진다. 따라서, 표적 탐지기를 구성함에 있어서는 비교적 이상적으로 모델링되고 계산되는 전자 부품뿐만 아니라 비선형적 효과를 포함하는 기계적 장치를 동시에 제어해야 하는 어려움을 동반하게 되며, 이동시에 발생되는 기계적인 진동에 의한 외란과 영상 처리에 따른 시간 지연 등이 전체 표적 추적 장치의 성능에 크게 영향을 주게 된다.The target tracking device may generally include an image input device and a target detector, and the target detector includes all mechanical devices and electronic control devices that allow tracking to occur based on the calculated target position value. Therefore, in composing the target detector, it is accompanied by difficulties in simultaneously controlling not only the electronic components modeled and calculated relatively ideally but also the mechanical device including non-linear effects, and disturbances and images caused by mechanical vibrations generated during movement. A time delay due to processing greatly affects the performance of the entire target tracking device.
표적 탐지기에 사용되는 표적 탐지 기술은 NCC(normalized cross correlation)로부터, DCF(Discriminative correlation filter)를 이용한 기술로 발전해 왔으며, 최근 MOSSE(Minimum output sum of squared error) 방법과 표적 추적 영역의 크기 가변이 가능한 DSST(Discriminative scale space tracking)의 개발은 다른 머신 러닝(machine learning) 기반의 알고리즘과 비교하여 획기적인 표적 추적 속도와 정확도의 향상을 보여주었다.The target detection technology used in the target detector has been developed from NCC (normalized cross correlation) to DCF (Discriminative correlation filter) technology, and recently the MOSSE (Minimum output sum of squared error) method and the size of the target tracking area can be varied. The development of discriminative scale space tracking (DSST) showed significant improvement in target tracking speed and accuracy compared to other machine learning-based algorithms.
그러나, 이와 같은 표적 탐지 기술은 일반적인 표적 추적 시나리오에서는 기존의 방법들보다 우수한 정확도와 성능을 나타내나, 실제의 험지 주행 조건과 급격한 카메라 시선의 이동 조건에서 추적 정확도가 현저하게 떨어지는 문제점을 나타낸다. 또한, 학습 과정을 이용한 표적 탐지 기술은 연산의 속도를 느리게 하는 한계점을 가지는 바, 실제 무인 감시 정찰 및 무인 이동체를 위한 전자 광학 추적 시스템의 실시간 표적 추적 기술로 적용되기 어려운 문제점이 있었다.However, such a target detection technology exhibits better accuracy and performance than the conventional methods in a general target tracking scenario, but has a problem in that the tracking accuracy is remarkably deteriorated under actual rough driving conditions and rapid camera gaze movement conditions. In addition, the target detection technology using the learning process has a limitation in slowing the operation speed, so it is difficult to be applied as a real-time target tracking technology of an electro-optical tracking system for unmanned surveillance and reconnaissance and unmanned moving objects.
본 발명은 급격한 카메라의 움직임이 발생하는 경우 이를 신속하고 정확하게 감지할 수 있는 영상 요동 감지기 및 이를 이용한 표적 추적 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides an image fluctuation detector capable of quickly and accurately detecting a sudden camera movement, and a target tracking apparatus and method using the same.
본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기는, 영상에 요동이 발생하는지 여부를 감지하는 영상 요동 감지기로서, 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 요동 발생 여부를 감지한다.An image fluctuation detector according to an embodiment of the present invention is an image fluctuation sensor that detects whether fluctuation occurs in an image, and detects whether fluctuation occurs by calculating an amount of change in image entropy of sequentially input images.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기는, 영상에 요동이 발생하는지 여부를 감지하는 영상 요동 감지기로서, 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피를 산출하기 위한 엔트로피 산출부; 산출된 영상 엔트로피의 변화량을 계산하기 위한 변화량 계산부; 및 상기 변화량 계산부로부터 계산된 영상 엔트로피의 변화량이 논리 조건을 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 신호 발생부;를 포함할 수 있다.In addition, the image fluctuation sensor according to an embodiment of the present invention is an image fluctuation detector for detecting whether fluctuation occurs in an image, comprising: an entropy calculator for calculating image entropy of sequentially input images; a change amount calculator for calculating a change amount of the calculated image entropy; and a signal generator for generating a shaking signal when the amount of change in image entropy calculated by the change amount calculator satisfies a logic condition.
상기 변화량 계산부는 단위 시간당 영상 엔트로피의 변화량을 계산할 수 있다.The change amount calculator may calculate a change amount of image entropy per unit time.
순차적으로 입력되는 영상은 적외선 영상 및 가시광선 영상을 포함하고, 상기 변화량 계산부는, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피의 변화량과, 가시광선 영상으로부터 산출된 가시광선 영상 엔트로피의 변화량을 각각 계산할 수 있다.The sequentially input image includes an infrared image and a visible ray image, and the change amount calculator may calculate an amount of change in an infrared image entropy calculated from the infrared image and a change amount of a visible ray image entropy calculated from the visible ray image, respectively. .
상기 엔트로피 산출부는 하기의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 영상 엔트로피를 산출할 수 있다.The entropy calculator may calculate the image entropy according to
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, Ii는 영상의 강도 값, │Ii│는 해당 강도 값을 가지는 영상의 픽셀 수, n은 영상의 전체 픽셀 수, L은 영상이 가질 수 있는 모든 강도 값, pdf(Ii)는 영상의 확률 밀도 함수, EI는 영상 엔트로피를 의미한다.)(where I i is the intensity value of the image, │I i │ is the number of pixels in the image having the corresponding intensity value, n is the total number of pixels in the image, L is all the intensity values that the image can have, pdf(I i ) is the probability density function of the image, and E I is the image entropy.)
상기 변화량 계산부는 하기의 수학식 3에 의하여 영상 엔트로피의 변화량을 계산할 수 있다.The change amount calculator may calculate the change amount of image entropy by
[수학식 3][Equation 3]
(여기서, ΔEI(t)는 영상 엔트로피의 변화량, EI는 영상 엔트로피, t는 현재 영상이 입력되는 시간, t-1은 이전 영상이 입력되는 시간을 의미한다.)(Here, ΔE I (t) is the amount of change in image entropy, E I is the image entropy, t is the current image input time, and t-1 is the previous image input time.)
상기 신호 발생부는, 적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시킬 수 있다.The signal generator satisfies all of a first logic condition for a change amount of infrared image entropy, a second logic condition for a change amount of visible ray image entropy, and a third logic condition for a correlation value between infrared image entropy and visible ray image entropy In this case, it may generate an oscillation signal.
상기 신호 발생부는 하기의 수학식 4 및 수학식 5에 의하여 요동 신호를 발생시킬 수 있다.The signal generator may generate the shaking signal according to
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 5][Equation 5]
(여기서, GES(t)는 요동 신호, ΔEIR(t)는 적외선 영상 엔트로피의 변화량, ΔERGB(t)는 가시광선 영상 엔트로피의 변화량, R(t)는 순차적으로 입력되는 영상에 대한 추적 상관도 반응 값, TIR은 적외선 영상의 적분 시간, TRGB는 가시광선 영상의 초기화 프레임 속도를 의미한다.)(here, GES(t) is the fluctuation signal, ΔE IR (t) is the amount of change in the infrared image entropy, ΔE RGB (t) is the change amount of the visible light image entropy, and R(t) is the tracking correlation for sequentially input images Response value, T IR is the integration time of the infrared image, and T RGB is the initialization frame rate of the visible light image.)
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치는, 영상을 순차적으로 입력받기 위한 영상 입력기; 상기 영상 입력기로부터 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지하기 위한 영상 요동 감지기; 상기 영상 요동 감지기로부터 요동 신호가 입력되는 경우 영상의 이동 정보를 산출하기 위한 이동 추적기; 및 상기 이동 추적기로부터 산출된 이동 정보에 따라 영상 내에서 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지기;를 포함한다.In addition, the target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention, an image input device for receiving images sequentially; an image fluctuation detector for detecting whether or not fluctuation of the image occurs by calculating an amount of change in image entropy of the image input from the image input device; a movement tracker for calculating movement information of an image when a shaking signal is input from the image shaking sensor; and a target detector for detecting a target in an image according to the movement information calculated from the movement tracker.
상기 영상 입력기는, 적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기; 및 가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기;를 포함하고, 상기 영상 요동 감지기는, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피의 변화량과, 가시광선 영상으로부터 산출된 가시광선 영상 엔트로피의 변화량을 각각 계산하여, 적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시킬 수 있다.The image input unit may include: a first image input unit for receiving an infrared image; and a second image input unit for receiving a visible ray image, wherein the image fluctuation detector calculates an amount of change in infrared image entropy calculated from the infrared image and a change amount of visible ray image entropy calculated from the visible ray image, respectively. Thus, fluctuation occurs when the first logical condition for the change amount of the infrared image entropy, the second logical condition for the change amount of the visible ray image entropy, and the third logical condition for the correlation value between the infrared image entropy and the visible ray image entropy are all satisfied signal can be generated.
상기 이동 추적기는, 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 포함하는 벡터 형태로 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다.The movement tracker may calculate movement information of the image in the form of a vector including the movement direction and movement distance of the image.
상기 이동 추적기는, 영상 내의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다.The movement tracker may calculate movement information of the image by calculating the movement direction and movement distance of the feature point in the image.
상기 이동 추적기는, 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다.The movement tracker may calculate movement information of an image by adjusting the number of feature points according to image entropy.
상기 영상 입력기는, 적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기; 및 가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기;를 포함하고, 상기 이동 추적기는, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다.The image input unit may include: a first image input unit for receiving an infrared image; and a second image input unit configured to receive a visible ray image, wherein the movement tracker may calculate movement information of the image by adjusting the number of feature points according to the infrared image entropy calculated from the infrared image.
상기 표적 탐지기는 영상 내에서 표적을 기탐지한 영역을, 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 상쇄시키는 방향으로 이동시켜 표적을 탐지할 수 있다.The target detector may detect a target by moving a previously detected area within the image in a direction offsetting the moving direction and the moving distance of the image.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 방법은, 영상을 순차적으로 입력받는 과정; 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지하는 과정; 요동 발생이 감지되면 요동에 따른 영상의 이동 정보를 산출하는 과정; 및 산출된 이동 정보에 따라 영상 내에서 표적을 탐지하는 과정;을 포함한다.On the other hand, the target tracking method according to an embodiment of the present invention, the process of receiving images sequentially; Calculating the amount of change in the image entropy of the input image and detecting whether the fluctuation of the image occurs; calculating movement information of an image according to the shaking when the occurrence of shaking is detected; and detecting a target in the image according to the calculated movement information.
상기 영상을 순차적으로 입력받는 과정은, 적외선 영상을 순차적으로 입력받는 과정; 및 가시광선 영상을 순차적으로 입력받는 과정;을 포함하고, 상기 적외선 영상을 순차적으로 입력받는 과정 및 가시광선 영상을 순차적으로 입력받는 과정은 동시에 수행될 수 있다.The process of sequentially receiving the images may include: sequentially receiving infrared images; and sequentially receiving visible ray images, wherein the process of sequentially receiving the infrared image and the process of sequentially receiving the visible ray image may be performed simultaneously.
상기 영상의 이동 정보를 산출하는 과정은, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 결정하는 과정; 및 결정된 개수의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of calculating the movement information of the image may include: determining the number of feature points according to an infrared image entropy calculated from the infrared image; and calculating the movement direction and movement distance of the determined number of feature points to calculate movement information of the image.
상기 특징점의 개수를 결정하는 과정은, 영상 내의 모든 특징점에 개수에 적응형 스케일 인자를 곱하여 특징점의 개수를 결정할 수 있다.In the process of determining the number of feature points, the number of feature points may be determined by multiplying the number of all feature points in the image by an adaptive scale factor.
상기 스케일 인자는 하기의 수학식 6에 의하여 결정될 수 있다.The scale factor may be determined by
[수학식 6][Equation 6]
(여기서, qA는 상수, EIR은 적외선 영상 엔트로피, SF는 스케일 인자를 의미한다.)(Where q A is a constant, E IR is infrared image entropy, and SF is a scale factor.)
상기 qA는 0.01 내지 0.02 사이에서 선택된 값을 가질 수 있다.The q A may have a value selected from 0.01 to 0.02.
상기 표적을 탐지하는 과정은, 영상 내에서 표적을 기탐지한 영역을, 하기의 수학식 7에 의하여 산출되는 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 상쇄시키는 방향으로 이동시켜 표적을 탐지할 수 있다.In the process of detecting the target, the target may be detected by moving a previously detected area within the image in a direction offsetting the moving direction and moving distance of the image calculated by
[수학식 7][Equation 7]
(여기서, ut-1 x는 이동 전의 영상에 포함된 특징점의 X축 좌표 값, ut x는 이동 후의 영상에 포함된 특징점의 X축 좌표 값, ut-1 y는 이동 전의 영상에 포함된 특징점의 Y축 좌표 값, ut y는 이동 후의 영상에 포함된 특징점의 Y축 좌표 값, dx는 X축 방향의 이동 거리, dy는 Y축 방향의 이동 거리, T는 프레임 번호를 의미한다.)(here, u t-1 x is the X-axis coordinate value of the feature point included in the image before movement, u t x is the X-axis coordinate value of the feature point included in the image after movement, and u t-1 y is included in the image before movement The Y-axis coordinate value of the acquired feature point, u t y is the Y-axis coordinate value of the feature point included in the moved image, d x is the movement distance in the X-axis direction, d y is the movement distance in the Y-axis direction, and T is the frame number. it means.)
본 발명의 실시 예에 따르면, 영상에 요동이 발생하는 경우 영상에 대한 영상 엔트로피의 변화량으로부터 신속하고 정확하게 요동의 발생 여부를 감지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when fluctuations occur in an image, it is possible to quickly and accurately detect whether fluctuations occur from the amount of change in image entropy with respect to the image.
또한, 요동 발생이 감지되는 경우 요동에 따른 모션 벡터를 산출하여 표적 탐지 영역을 보정할 수 있으며, 이에 따라 표적을 놓치지 않고 추적을 지속적으로 유지하고, 정확한 표적의 좌표 값을 계산할 수 있다.In addition, when the occurrence of the shaking motion is detected, the target detection area can be corrected by calculating a motion vector according to the shaking motion, thereby continuously maintaining tracking without missing the target, and calculating the correct target coordinate value.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 요동 신호를 발생시키는 모습을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 발생되는 요동 신호의 검증 결과를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 스케일 인자를 산출하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치에서 적응형으로 특징점을 추출하는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치의 동작 모습을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치의 성능을 나타내는 도면.1 is a view schematically showing an image fluctuation sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a state of generating a shaking signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a verification result of a shaking signal generated according to an embodiment of the present invention;
4 is a view schematically showing a target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a state in which a scale factor is calculated according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a state in which a feature point is adaptively extracted in a target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an operation state of the target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing the performance of the target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments of the present invention allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided to fully inform the In order to describe the invention in detail, the drawings may be exaggerated, and like reference numerals refer to like elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 요동 신호를 발생시키는 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 발생되는 요동 신호의 검증 결과를 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing an image fluctuation sensor according to an embodiment of the present invention. Also, FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a shaking signal is generated according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing a verification result of the shaking signal generated according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기(10)는 영상에 요동이 발생하는지 여부를 감지하는 영상 요동 감지기(10)로서, 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 요동 발생 여부를 감지한다.1 to 3 , the
보다 상세하게는, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기(10)는 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피를 산출하기 위한 엔트로피 산출부(110), 산출된 영상 엔트로피의 변화량을 계산하기 위한 변화량 계산부(120) 및 상기 변화량 계산부로부터 계산된 영상 엔트로피의 변화량이 논리 조건을 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 신호 발생부(130)를 포함한다.More specifically, the
일반적으로, 전차, 함정 및 항공기 등에서 표적 추적 장치는 긴 감시 거리로 인하여 정적 배경 이미지 조건에서 사용된다. 그러나, 이와 같은 표적 추적 장치는 빠른 카메라 움직임뿐만 아니라, 험지 주행 환경에서 급격한 카메라의 움직임이 발생하는 외란에서도 표적의 추적 임무를 수행하여야 한다. 여기서, 카메라의 움직임은 기계적 장치의 구동에 의한 것으로 구동 방향 및 거리 정보가 이미 제시되어 있으므로, 표적 추적에 별다른 영향을 미치지 않는다. 그러나, 급격한 카메라의 움직임이 발생하는 외란에서는, 이에 의하여 영상에 요동이 발생하였는지 여부를 정확하게 알 수 없는 문제점이 있다. 이에, 신뢰성있는 표적 추적을 위하여, 영상에 요동이 발생하였는지 여부를 신속하고 정확하게 감지할 필요가 있다.In general, target tracking devices such as tanks, ships, and aircraft are used in static background image conditions due to their long surveillance distances. However, such a target tracking device must perform a target tracking task in disturbances caused by rapid camera movement in rough terrain as well as rapid camera movement. Here, the movement of the camera is driven by a mechanical device, and since the driving direction and distance information have already been presented, it does not significantly affect the target tracking. However, there is a problem in that it is not possible to accurately determine whether an image is shaken due to a disturbance caused by a sudden camera movement. Accordingly, for reliable target tracking, it is necessary to quickly and accurately detect whether a fluctuation has occurred in an image.
본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기(10)는 센서로 구현될 수 있으며, 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 요동 발생 여부를 감지한다.The
이를 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 요동 감지기(10)는 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피를 산출하기 위한 엔트로피 산출부(110), 산출된 영상 엔트로피의 변화량을 계산하기 위한 변화량 계산부(120) 및 상기 변화량 계산부로부터 계산된 영상 엔트로피의 변화량이 논리 조건을 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 신호 발생부(130)를 포함한다.To this end, the
영상 요동 감지기(10)에 입력되는 영상은 적외선 영상, 가시광선 영상 또는 적외선 영상과 가시광선 영상을 포함할 수 있다. 전자 광학 추적 시스템(EOTS; Electro Optical Tracking System)은 일반적으로 적외선 영상과 가시광선 영상을 동시에 입력받아 획득된 영상 정보를 이용하여 표적을 추적 및 탐지하는바, 이하에서는 입력되는 영상이 적외선 영상과 가시광선 영상을 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명하나, 영상 요동 감지기(10)에서 입력되는 영상은 적외선 영상만이거나 가시광선 영상만일 수도 있음은 물론이다.The image input to the
엔트로피 산출부(110)는 영상을 입력받아 영상의 특징을 엔트로피(entropy)로 산출한다. 엔트로피는 일반적으로 열량과 온도에 관계되는 물질계의 상태를 나타내는 열역학적 양의 하나이지만, 본 발명의 실시 예에서는 영상에 엔트로피의 개념을 적용하여 영상의 특징을 산출한다.The
정보 이론의 엔트로피는 1948년 Claide Elwood Shannon에 의해 제안되었으며, 정보 혼돈에 대한 지표로 사용되었다. 이는 데이터 분석 및 통신 시스템에서 정보의 무손실 압축에 필요한 최소 비트 수를 계산하는데에도 사용되었다. Shannon이 제안한 엔트로피의 기본 수식은 하기의 수학식 1과 같다.Entropy of information theory was proposed by Claide Elwood Shannon in 1948 and used as an indicator for information chaos. It has also been used to calculate the minimum number of bits required for lossless compression of information in data analysis and communication systems. The basic formula for entropy proposed by Shannon is as
[수학식 1][Equation 1]
여기서, p(aj)는 상태 aj에 대한 확률을 나타내고, A는 모든 가능한 상태 MA의 유한 조합(finite set)을 의미한다.Here, p(a j ) denotes a probability for a state a j , and A denotes a finite set of all possible states MA .
이와 같은, Shannon이 제안한 엔트로피의 기본 수식을 영상에 적용하게 되면, 영상의 확률 밀도 함수는 하기의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.When the basic entropy equation proposed by Shannon is applied to an image, the probability density function of the image can be calculated as in
[수학식 2][Equation 2]
여기서, Ii는 영상의 강도 값, │Ii│는 해당 강도 값을 가지는 영상의 픽셀 수, n은 영상의 전체 픽셀 수, L은 영상이 가질 수 있는 최대 강도 값, pdf(Ii)는 영상의 확률 밀도 함수를 의미한다.Here, I i is the intensity value of the image, │I i │ is the number of pixels of the image having the corresponding intensity value, n is the total number of pixels in the image, L is the maximum intensity value that the image can have, and pdf(I i ) is It means the probability density function of the image.
영상의 강도(intensity) 값은, 예를 들어 8 비트 그레이 스케일의 영상인 경우 1 부터 256의 값을 가질 수 있다. 또한, 영상이 가질 수 있는 모든 강도 값(L)은 8 비트 그레이 스케일의 영상인 경우 256의 값을 가질 수 있다. 이를 이용하여 영상 엔트로피 값은 하기의 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.The intensity value of the image may have a value of 1 to 256, for example, in the case of an 8-bit gray scale image. In addition, all intensity values L that the image may have may have a value of 256 in the case of an 8-bit grayscale image. Using this, the image entropy value can be calculated as in
[수학식 3][Equation 3]
여기서, EI는 영상 엔트로피를 의미한다.Here, E I means image entropy.
이와 같은 영상 엔트로피는 카메라의 움직임으로 인한 영상의 번짐을 감지하는데 사용할 수 있음은 물론이다. 그러나, 영상이 순차적으로 입력되는 경우 각 영상은 서로 다른 영상 엔트로피를 가지므로, 영상 엔트로피의 변화량을 산출하는 경우 영상에 요동이 발생하였는지 여부를 감지할 수 있게 된다.Of course, such image entropy can be used to detect blurring of an image due to camera movement. However, when images are sequentially input, since each image has different image entropy, it is possible to detect whether fluctuations have occurred in the image when the amount of change in image entropy is calculated.
변화량 계산부(120)는 위와 같이 산출된 영상 엔트로피의 변화량을 계산하며, 여기서 영상 엔트로피의 변화량은 단위 시간당 영상 엔트로피의 변화량 즉, 영상 엔트로피의 기울기를 의미할 수 있다.The
여기서, 변화량 계산부(120)는 영상 엔트로피의 기울기를 하기의 수학식 4에 의하여 계산할 수 있다.Here, the
[수학식 4][Equation 4]
여기서, ΔEI(t)는 영상 엔트로피의 변화량, EI는 영상 엔트로피, t는 현재 영상이 입력되는 시간, t-1은 이전 영상이 입력되는 시간을 의미한다.Here, ΔE I (t) is the amount of change in image entropy, E I is the image entropy, t is the current image input time, and t-1 is the previous image input time.
즉, 영상이 순차적으로 입력되는 경우 현재 영상이 입력되는 시간 및 이전 영상이 입력되는 시간은 각각 t, t-1로 표시될 수 있고, 현재 시간 및 이전 시간에서의 영상 엔트로피는 각각 Et, Et-1로 표시될 수 있다. 영상 엔트로피는 모션 블러(motion blur)를 검출하기 위하여 사용된 예가 있으나, 본 발명에서는 영상 엔트로피의 변화량을 이용하여 영상 엔트로피의 변화량을 산출한다.That is, when images are sequentially input, the time at which the current image is input and the time at which the previous image is input may be expressed as t and t-1, respectively, and the image entropy at the current time and the previous time is E t , E , respectively. It can be expressed as t-1 . There is an example in which image entropy is used to detect motion blur, but in the present invention, the amount of change in image entropy is calculated using the amount of change in image entropy.
전술한 바와 같이, 순차적으로 입력되는 영상은 적외선 영상 및 가시광선 영상을 포함할 수 있다. 이 경우, 변화량 계산부(120)는 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피의 변화량과, 가시광선 영상으로부터 산출된 가시광선 영상 엔트로피의 변화량을 각각 계산할 수 있다. 즉, 적외선 영상 엔트로피는 EIR로 계산될 수 있으며, 가시광선 영상 엔트로피는 ERGB로 계산될 수 있다. 적외선 영상으로부터 적외선 영상 엔트로피의 기울기를 계산하는 과정과 가시광선 영상으로부터 가시광선 영상 엔트로피의 기울기를 계산하는 과정은 각 영상에 대하여 전술한 수학식 2 내지 수학식 4를 적용하여 계산될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 수식의 설명은 생략하기로 한다.As described above, the sequentially input images may include an infrared image and a visible ray image. In this case, the
신호 발생부(130)는 변화량 계산부(120)로부터 계산된 영상 엔트로피의 변화량이 논리 조건을 만족하는 경우 요동 신호를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 신호 발생부(130)는 디지털 신호로서 요동 신호를 발생할 수 있으며, 신호 발생부(130)는 논리 조건을 만족하는 경우 1의 값을 출력하여 요동 신호를 발생시키고, 논리 조건을 만족하지 않는 경우 0의 값을 출력하여 요동 신호를 발생시키지 않는다.The
여기서, 신호 발생부(130)는 하기의 수학식 5 및 수학식 6에 의하여 요동 신호를 발생시킬 수 있다.Here, the
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
여기서, GES(t)는 요동 신호, ΔEIR(t)는 적외선 영상 엔트로피의 변화량, ΔERGB(t)는 가시광선 영상 엔트로피의 변화량, R(t)는 순차적으로 입력되는 영상에 대한 추적 상관도 반응 값, TIR은 적외선 영상의 적분 시간, TRGB는 가시광선 영상의 초기화 프레임 속도를 의미한다.Here, GES(t) is the fluctuation signal, ΔE IR (t) is the amount of change in the infrared image entropy, ΔE RGB (t) is the change amount of the visible light image entropy, and R(t) is the tracking correlation for sequentially input images. The response value, T IR , is the integration time of the infrared image, and T RGB is the initialization frame rate of the visible light image.
신호 발생부(130)가 요동 신호를 발생시키기 위한 주요 인자는 영상의 적분 시간 및 영상의 프레임 속도이다. 여기서, 영상의 적분 시간은 영상 요동 감지기(10)가 감지하는 시간을 통합한 것이며, 영상의 프레임 속도는 영상 요동 감지기(10)로부터 순차적으로 입력되는 영상의 프레임 속도를 의미한다. 일반적으로 장파장 적외선(LWIR) 검출 센서 등의 비냉각 소자의 경우 적분 시간은 600s로 설정되고, 프레임 값은 50Hz로 설정되어 있는 바, aIR은 -0.06, aRGB는 0.01로 설정될 수 있다.The main factors for the
또한, R(t)는 순차적으로 입력되는 영상, 즉 적외선 영상 및 가시광선 영상을 입력으로 하여 도출된 추적의 상관도 반응 값을 의미한다. 추적 상관도 반응 값은 두 변량 x, y의 값을 좌표 평면 위의 (x, y)에 점으로 나타낸 상관도에서 상관 관계의 강약을 나타내는 값으로서, 그 값은 R(t)로 나타낼 수 있다. 즉, 순차적으로 입력되는 영상에 대한 추적 상관도 반응 값은 τR에 의하여 결정될 수 있으며, τR은 0.2의 값을 가질 수 있다.In addition, R(t) denotes a correlation response value of a trace derived by inputting sequentially input images, that is, an infrared image and a visible ray image. The tracking correlation response value is a value indicating the strength or weakness of the correlation in a correlation diagram in which the values of two variables x and y are plotted on (x, y) on the coordinate plane, and the value can be expressed as R(t). . That is, a tracking correlation response value for sequentially input images may be determined by τ R , and τ R may have a value of 0.2.
이때, 신호 발생부(130)는 적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시킬 수 있다.In this case, the
즉, 신호 발생부(130)는 하기의 수학식 7과 같은 적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 하기의 수학식 8과 같은 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 하기의 수학식 9와 같은 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시킬 수 있다.That is, the
[수학식 7][Equation 7]
[수학식 8][Equation 8]
[수학식 9][Equation 9]
신호 발생부(130)는 위와 같은 제1 논리 조건, 제2 논리 조건 및 제3 논리 조건을 모두 만족시키는 경우 디지털 신호로서 요동 신호를 발생할 수 있으며, 신호 발생부(130)는 제1 논리 조건, 제2 논리 조건 및 제3 논리 조건 중 어느 하나의 논리 조건이라도 만족하지 않는 경우 0의 값을 출력하여 요동 신호를 발생시키지 않는다.The
도 2는 수식으로 도출되는 요동 신호를 시각적으로 표현한 결과로써 영상에 요동이 발생한 타이밍을 하기의 GES(t)와 같은 디지털 신호로 검출할 수 있음을 나타낸다.2 is a result of visually expressing the shaking signal derived by the equation, and shows that the timing at which the shaking occurs in the image can be detected as a digital signal such as the following GES(t).
한편, 전술한 바와 같이, 요동의 검출 과정에서 적외선 영상 엔트로피의 변화량, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량, 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값의 파라미터가 각각 사용된다. 도 3은 요동의 검출 과정에서 이 중 하나의 파라미터라도 사용되지 않는 경우에는 정확한 요동을 검출할 수 없음을 보여주는 배제 시험 결과를 나타낸다. 즉, 적외선 영상 엔트로피의 변화량의 파라미터를 사용하지 않거나, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량의 파라미터를 사용하지 않는 경우 도 3의 실제 발생한 요동(GTFM)에 대하여 일치하지 않는 결과를 나타내며, 도 3의 세 가지의 파라미터를 모두 적용한 경우에 실제 발생한 요동(GTFM)과 요동 신호가 거의 일치함을 알 수 있다.Meanwhile, as described above, in the process of detecting the fluctuation, the parameters of the change amount of the infrared image entropy, the change amount of the visible ray image entropy, and the correlation value of the infrared image entropy and the visible ray image entropy are respectively used. 3 shows the results of the exclusion test showing that accurate fluctuations cannot be detected when even one of these parameters is not used in the detection of fluctuations. That is, when the parameter of the change amount of the infrared image entropy is not used or the parameter of the change amount of the visible ray image entropy is not used, the result that does not match the actual fluctuation (GT FM ) of FIG. 3 is shown, and the three It can be seen that when all of the parameters of the branches are applied, the actually generated shaking (GT FM ) and the shaking signal are almost identical.
이하에서는, 전술한 영상 요동 감지기(10)를 이용하는 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 영상 요동 감지기(10)와 관련하여 전술한 내용은 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치에 포함되는 영상 요동 감지기(10)에 그대로 적용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention using the above-described
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 스케일 인자를 산출하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치에서 적응형으로 특징점을 추출하는 모습을 나타내는 도면이다. 한편, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치의 동작 모습을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치의 성능을 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention. Also, FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a scale factor is calculated according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a feature point is adaptively extracted in the target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, FIG. 7 is a diagram illustrating an operation of a target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram illustrating performance of the target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 장치는 영상을 순차적으로 입력받기 위한 영상 입력기(30), 상기 영상 입력기(30)로부터 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지하기 위한 영상 요동 감지기(10), 상기 영상 요동 감지기(10)로부터 요동 신호가 입력되는 경우 영상의 이동 정보를 산출하기 위한 이동 추적기(20) 및 상기 이동 추적기(20)로부터 산출된 이동 정보에 따라 영상 내에서 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지기(40)를 포함한다.4 to 8 , the target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention calculates the amount of change in image entropy of an
영상 입력기(30)는 전자 광학 추적 시스템에서 영상을 순차적으로 입력받는다. 영상 입력기(30)는 광학부 및 기타 구동부를 포함할 수 있으며, 광학부는 고배율의 망원 렌즈를 포함할 수 있다. 그리고, 기타 구동부는 광학부의 시선 방향을 변경 구동하도록 구성될 수 있다.The
여기서, 영상 입력기(30)는 적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기(30) 및 가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기(30)를 포함할 수 있다. 전자 광학 추적 시스템(EOTS; Electro Optical Tracking System)은 일반적으로 적외선 영상과 가시광선 영상을 동시에 입력받아 획득된 영상 정보를 이용하여 표적을 추적 및 탐지하는바, 이하에서는 입력되는 영상이 적외선 영상과 가시광선 영상을 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명하나, 영상 입력기(30)에 입력되는 영상은 적외선 영상만이거나 가시광선 영상만일 수도 있음은 물론이다.Here, the
영상 요동 감지기(10)는 영상 입력기(30)로부터 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지한다. 영상 요동 감지기(10)는 도 1 내지 도 3과 관련하여 전술한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 즉, 영상 요동 감지기(10)는 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피를 산출하기 위한 엔트로피 산출부(110), 산출된 영상 엔트로피의 변화량을 계산하기 위한 변화량 계산부(120) 및 상기 변화량 계산부로부터 계산된 영상 엔트로피의 변화량이 논리 조건을 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 신호 발생부(130)를 포함할 수 있으며, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피의 변화량과, 가시광선 영상으로부터 산출된 가시광선 영상 엔트로피의 변화량을 각각 계산하여, 적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시킬 수 있다.The
이동 추적기(20)는 영상 요동 감지기(10)로부터 요동 신호가 입력되는 경우 영상의 이동 정보를 산출한다. 여기서, 이동 추적기(20)는 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 포함하는 벡터 형태로 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다.The
즉, 이동 추적기(20)는 영상 요동 감지기(10)로부터 요동 신호를 입력받아 영상의 이동 정보를 산출한다. 영상의 이동 정보를 산출하는 대표적 기술로 상관 추적 방법이 있으나, 모션 블러(motion blur) 현상으로 왜곡된 영상의 상관도 출력 결과는 속도가 매우 느리고 정확도가 좋지않다. 본 발명의 실시 예에서는 왜곡된 영상의 고속 배경 추적을 위하여 가장 빠른 속도로 동작 가능한 Shi-Tomasi 특징점 검출 방법을 기반으로 특징점의 개수를 적응형으로 조절하여 배경 추적의 성능을 향상시켰다. 즉, 센서의 분해능에 따라 결정되는 스케일 인자의 최적화 과정에 따라, 스케일 인자 값을 결정하였다.That is, the
여기서, 전술한 바와 같이 영상 입력기(30)는 적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기(30) 및 가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기(30)를 포함할 수 있으며, 이동 추적기(20)는 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다. 이때, 영상 입력기(30)는 영상 내의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출하며, 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출한다.Here, as described above, the
Shi-Tomasi 특징점 검출 방법은 영상 내의 모든 특징점에 대하여 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 입력기(30)는 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 결정하고, 결정된 개수의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출한다.The Shi-Tomasi feature point detection method calculates the movement direction and movement distance of the feature point for all feature points in the image to calculate movement information of the image. However, the
여기서, 특징점의 개수를 결정하는 과정은 영상 내의 모든 특징점에 개수에 적응형 스케일 인자를 곱하여 특징점의 개수를 결정하며, 이때 스케일 인자는 하기의 수학식 10에 의하여 계산될 수 있다.Here, the process of determining the number of feature points determines the number of feature points by multiplying the number of all feature points in the image by an adaptive scale factor. In this case, the scale factor may be calculated by
[수학식 10][Equation 10]
여기서, qA는 상수, EIR은 적외선 영상 엔트로피, SF는 적외선 영상의 분해능에 따라 결정되는 스케일 인자를 의미한다.Here, q A is a constant, E IR is the infrared image entropy, and SF is a scale factor determined according to the resolution of the infrared image.
스케일 인자의 최적화 과정으로 스케일 인자 변화 조건에서 엔트로피 가변에 따른 qA 값의 반응을 확인하여 신뢰할 수 있는 특징 점을 1% 내지 0.5% 수준으로 결정하기 위한 qA=0.01 내지 qA=0.02 사이에서 분포된 수준의 스케일 인자를 결정한다. 도 5(a)는 이와 같이 결정된 최적의 스케일 인자 값이 SF=2×104으로 도출된 결과를 보여준다. 한편, 도 5(b)는 종래의 방법(파란 점선, 초록 점선, 검은 점선)과 비교하여, 본 발명의 실시 예에 따른 스케일 인자의 최적화 방법(붉은 실선)의 정밀도(Precision) 및 정확도(Success rate)가 현저하게 향상됨을 나타낸다.A scale factor optimization process between q A =0.01 and q A =0.02 to determine a reliable feature point at a level of 1% to 0.5% by confirming the response of the q A value according to the entropy variation under the scale factor change condition. Determines the scale factor of the distributed level. FIG. 5( a ) shows a result in which the optimal scale factor value determined as described above is derived as SF=2×10 4 . Meanwhile, FIG. 5(b) shows the precision and accuracy of the method (solid red line) for optimizing the scale factor according to the embodiment of the present invention compared to the conventional method (blue dotted line, green dotted line, black dotted line). rate) is significantly improved.
도 6은 배경의 복잡도가 높은 영상과 낮은 영상을 대표로 하여 배경 특징의 검출 결과를 보여주는 결과이다. 도 6(a)와 도 6(d) 결과는 과다한 특징의 검출 결과로 도 6(a)의 경우 배경 추적의 정확도가 떨어질 수 있음을 보여주며, 도 6(b)와 도 6(e)의 경우 부족한 특징의 검출 결과로 배경 추적의 정확도가 떨어질 수 있다. 반면, 본 발명의 실시 예가 적용된 적응형 특징 경계치 적용 결과는 특징 검출의 과부족이 해결되며 안정적인 배경 추적 동작이 가능하게 된다.6 is a result showing the detection result of a background feature by representing an image having a high background complexity and an image having a low background complexity. The results of FIGS. 6(a) and 6(d) show that the accuracy of background tracking may be lowered in the case of FIG. 6(a) as a result of detecting excessive features, and FIGS. 6(b) and 6(e) In this case, the accuracy of background tracking may decrease as a result of detecting insufficient features. On the other hand, in the result of applying the adaptive feature boundary value to which the embodiment of the present invention is applied, excess or deficiency of feature detection is resolved and a stable background tracking operation is possible.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 방법은 전술한 표적 추적 장치에 의하여 수행될 수 있으므로, 표적 추적 장치와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a target tracking method according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Since the target tracking method according to an embodiment of the present invention can be performed by the above-described target tracking apparatus, a description of the target tracking apparatus overlapping with the above description will be omitted.
본 발명의 실시 예에 따른 표적 추적 방법은 영상을 순차적으로 입력받는 과정, 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지하는 과정, 요동 발생이 감지되면 요동에 따른 영상의 이동 정보를 산출하는 과정 및 산출된 이동 정보에 따라 영상 내에서 표적을 탐지하는 과정을 포함한다.The target tracking method according to an embodiment of the present invention includes a process of sequentially receiving images, a process of calculating an amount of change in image entropy of an input image to detect whether an image fluctuation occurs, and a process of detecting whether an image fluctuation occurs when the fluctuation occurs. It includes a process of calculating movement information and a process of detecting a target in an image according to the calculated movement information.
영상을 순차적으로 입력받는 과정은 영상 입력기(30)에 의하여 수행된다. 여기서, 영상 입력기(30)는 전자 광학 추적 시스템에서 영상을 순차적으로 입력받으며, 영상 입력기(30)는 광학부 및 기타 구동부를 포함할 수 있으며, 광학부는 고배율의 망원 렌즈를 포함할 수 있다. 그리고, 기타 구동부는 광학부의 시선 방향을 변경 구동하도록 구성될 수 있다.The process of receiving images sequentially is performed by the
영상을 순차적으로 입력받는 과정은, 적외선 영상을 순차적으로 입력받는 과정 및 가시광선 영상을 순차적으로 입력받는 과정을 포함하고, 상기 적외선 영상을 순차적으로 입력받는 과정 및 가시광선 영상을 순차적으로 입력받는 과정은 동시에 수행될 수 있다.The process of receiving images sequentially includes a process of sequentially receiving an infrared image and a process of receiving a visible ray image sequentially, a process of sequentially receiving the infrared image and a process of receiving a visible ray image sequentially can be performed simultaneously.
즉, 영상 입력기(30)는 적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기(30) 및 가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기(30)를 포함할 수 있다. 전자 광학 추적 시스템(EOTS; Electro Optical Tracking System)은 일반적으로 적외선 영상과 가시광선 영상을 동시에 입력받아 획득된 영상 정보를 이용하여 표적을 추적 및 탐지하는바, 이하에서는 입력되는 영상이 적외선 영상과 가시광선 영상을 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명하나, 영상 요동 감지기(10)에서 입력되는 영상은 적외선 영상만이거나 가시광선 영상만일 수도 있음은 물론이다.That is, the
영상의 요동 발생 여부를 감지하는 과정은 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지한다. 영상의 요동 발생 여부를 감지하는 과정은 영상 요동 감지기(10)에 의하여 수행되며, 영상 요동 감지기(10)는 영상 입력기(30)로부터 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지한다. 영상 요동 감지기(10)는 도 1 내지 도 3과 관련하여 전술한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 즉, 영상 요동 감지기(10)는 순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피를 산출하기 위한 엔트로피 산출부(110), 산출된 영상 엔트로피의 변화량을 계산하기 위한 변화량 계산부(120) 및 상기 변화량 계산부로부터 계산된 영상 엔트로피의 변화량이 논리 조건을 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 신호 발생부(130)를 포함할 수 있으며, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피의 변화량과, 가시광선 영상으로부터 산출된 가시광선 영상 엔트로피의 변화량을 각각 계산하여, 적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시킬 수 있다.In the process of detecting whether the image fluctuation has occurred, the amount of change in image entropy of the input image is calculated to detect whether the image fluctuation has occurred. The process of detecting whether the image fluctuation occurs is performed by the
영상의 이동 정보를 산출하는 과정은 요동 발생이 감지되면 요동에 따른 영상의 이동 정보를 산출한다. 여기서, 영상의 이동 정보를 산출하는 과정은, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 결정하는 과정 및 결정된 개수의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 특징점의 개수를 결정하는 과정은, 영상 내의 모든 특징점에 개수에 적응형 스케일 인자를 곱하여 특징점의 개수를 결정할 수 있다.The process of calculating the movement information of the image calculates the movement information of the image according to the shaking when the occurrence of the shaking is detected. Here, the process of calculating the movement information of the image includes the process of determining the number of feature points according to the infrared image entropy calculated from the infrared image, and calculating the movement direction and movement distance of the determined number of feature points to calculate the movement information of the image. process may be included. Also, in the process of determining the number of feature points, the number of feature points may be determined by multiplying the number of all feature points in the image by an adaptive scale factor.
즉, 이동 추적기(20)는 영상 요동 감지기(10)로부터 요동 신호가 입력되는 경우 영상의 이동 정보를 산출한다. 여기서, 이동 추적기(20)는 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 포함하는 벡터 형태로 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다.That is, the
즉, 이동 추적기(20)는 영상 요동 감지기(10)로부터 요동 신호를 입력받아 영상의 이동 정보를 산출한다. 영상의 이동 정보를 산출하는 대표적 기술로 상관 추적 방법이 있으나, 모션 블러(motion blur) 현상으로 왜곡된 영상의 상관도 출력 결과는 속도가 매우 느리고 정확도가 좋지않다. 본 발명의 실시 예에서는 왜곡된 영상의 고속 배경 추적을 위하여 가장 빠른 속도로 동작 가능한 Shi-Tomasi 특징점 검출 방법을 기반으로 특징점의 개수를 적응형으로 조절하여 배경 추적의 성능을 향상시켰다. 즉, 센서의 분해능에 따라 결정되는 스케일 인자의 최적화 과정에 따라, 스케일 인자 값을 결정하였다.That is, the
여기서, 전술한 바와 같이 영상 입력기(30)는 적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기(30) 및 가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기(30)를 포함할 수 있으며, 이동 추적기(20)는 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출할 수 있다. 이때, 영상 입력기(30)는 영상 내의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출하며, 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출한다.Here, as described above, the
Shi-Tomasi 특징점 검출 방법은 영상 내의 모든 특징점에 대하여 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 입력기(30)는 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 결정하고, 결정된 개수의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출한다.The Shi-Tomasi feature point detection method calculates movement information of the image by calculating the movement direction and movement distance of the feature point for all feature points in the image. However, the
여기서, 특징점의 개수를 결정하는 과정은 영상 내의 모든 특징점에 개수에 적응형 스케일 인자를 곱하여 특징점의 개수를 결정하며, 이때 스케일 인자는 전술한 수학식 10에 의하여 계산될 수 있다. 이때, 스케일 인자의 최적화 과정으로 스케일 인자 변화 조건에서 엔트로피 가변에 따른 qA 값의 반응을 확인하여 신뢰할 수 있는 특징 점을 1% 내지 0.5% 수준으로 결정하기 위한 qA=0.01 내지 qA=0.02 사이에서 분포된 수준의 스케일 인자를 결정할 수 있음은 전술한 내용과 동일하다.Here, the process of determining the number of feature points determines the number of feature points by multiplying the number of all feature points in the image by an adaptive scale factor, and in this case, the scale factor may be calculated by
표적을 탐지하는 과정은 산출된 영상의 이동 정보에 따라 영상 내에서 표적을 탐지한다. 이때, 표적을 탐지하는 과정은 도 7의 GES and BT Tracking 구간에 도시된 바와 같이 영상 내에서 표적을 기탐지한 영역을, 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 상쇄시키는 방향으로 이동시켜 표적을 탐지할 수 있다.In the process of detecting the target, the target is detected in the image according to the calculated movement information of the image. At this time, in the process of detecting the target, as shown in the GES and BT Tracking section of FIG. 7 , the target is detected by moving the previously detected area in the image in a direction that offsets the moving direction and moving distance of the image. can
즉, 표적을 탐지하는 과정은, 하기의 수학식 11에 의하여 산출되는 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 상쇄시키는 방향으로 이동시켜 표적을 탐지할 수 있다.That is, in the process of detecting the target, the target may be detected by moving it in a direction offsetting the moving direction and moving distance of the image calculated by Equation 11 below.
[수학식 11][Equation 11]
여기서, ut-1 x는 이동 전의 영상에 포함된 특징점의 X축 좌표 값, ut x는 이동 후의 영상에 포함된 특징점의 X축 좌표 값, ut-1 y는 이동 전의 영상에 포함된 특징점의 Y축 좌표 값, ut y는 이동 후의 영상에 포함된 특징점의 Y축 좌표 값, dx는 X축 방향의 이동 거리, dy는 Y축 방향의 이동 거리, T는 프레임 번호를 의미한다.Here, u t-1 x is the X-axis coordinate value of the feature point included in the image before movement, u t x is the X-axis coordinate value of the feature point included in the image after movement, and u t-1 y is the X-axis coordinate value of the feature point included in the image before movement. The Y-axis coordinate value of the feature point, u t y is the Y-axis coordinate value of the feature point included in the image after movement, d x is the movement distance in the X-axis direction, d y is the movement distance in the Y-axis direction, and T is the frame number do.
이를 정리하면, 종래에는 도 8(a)에 도시된 #092 프레임과 같이 급격한 카메라의 모션이 발생한 경우, 프레임 간 객체의 형상의 변화가 크게 발생되어 상관도 및 학습을 통한 표적의 좌표 값 계산에 문제가 발생되며, #120 프레임과 같이 표적 추적 기능을 상실하는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명의 실시 에에 따르면, 급격한 카메라의 모션이 발생된 경우에도 표적 및 전역 모션의 여부를 판단하고, 모션의 벡터를 예측하여 표적 추적의 상관도 및 학습이 이루어지는 영역을 보정하며 이에 따라 정확한 표적의 좌표 값 계산 결과가 도출될 수 있다. 즉, 도 8(b)에 도시된 #120 프레임과 같이 강인한 표적의 연속 추적이 가능하게 된다.To summarize, in the prior art, when a sudden camera motion occurs, such as
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 영상에 요동이 발생하는 경우 영상에 대한 영상 엔트로피의 변화량으로부터 신속하고 정확하게 요동의 발생 여부를 감지할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, when fluctuations occur in an image, it is possible to quickly and accurately detect whether fluctuations occur from the amount of change in image entropy with respect to the image.
또한, 요동 발생이 감지되는 경우 요동에 따른 모션 벡터를 산출하여 표적 탐지 영역을 보정할 수 있으며, 이에 따라 표적을 놓치지 않고 추적을 지속적으로 유지하고, 정확한 표적의 좌표 값을 계산할 수 있다.In addition, when the occurrence of the shaking motion is detected, the target detection area can be corrected by calculating a motion vector according to the shaking motion, thereby continuously maintaining tracking without missing the target, and calculating the correct target coordinate value.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated using specific terms, but such terms are only for clearly explaining the present invention, and the embodiments of the present invention and the described terms are the spirit of the following claims And it is obvious that various changes and changes can be made without departing from the scope. Such modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention, but should be said to fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 영상 요동 감지기
20: 이동 추적기
30: 영상 입력기
40: 표적 탐지기
110: 엔트로피 산출부
120: 변화량 계산부
130: 신호 발생부10: video motion detector 20: movement tracker
30: video input device 40: target detector
110: entropy calculation unit 120: change amount calculation unit
130: signal generator
Claims (22)
순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 요동 발생 여부를 감지하는 영상 요동 감지기.An image fluctuation detector for detecting whether fluctuation occurs in an image, comprising:
An image fluctuation detector that detects whether fluctuation occurs by calculating the amount of change in image entropy of sequentially input images.
순차적으로 입력되는 영상의 영상 엔트로피를 산출하기 위한 엔트로피 산출부;
산출된 영상 엔트로피의 변화량을 계산하기 위한 변화량 계산부; 및
상기 변화량 계산부로부터 계산된 영상 엔트로피의 변화량이 논리 조건을 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 신호 발생부;를 포함하는 영상 요동 감지기.An image fluctuation detector for detecting whether fluctuation occurs in an image, comprising:
an entropy calculator for calculating image entropy of sequentially input images;
a change amount calculator for calculating a change amount of the calculated image entropy; and
and a signal generator for generating a shaking signal when the amount of change in image entropy calculated by the change amount calculator satisfies a logic condition.
상기 변화량 계산부는 단위 시간당 영상 엔트로피의 변화량을 계산하는 영상 요동 감지기.3. The method according to claim 2,
The change amount calculator calculates the amount of change in image entropy per unit time.
순차적으로 입력되는 영상은 적외선 영상 및 가시광선 영상을 포함하고,
상기 변화량 계산부는, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피의 변화량과, 가시광선 영상으로부터 산출된 가시광선 영상 엔트로피의 변화량을 각각 계산하는 영상 요동 감지기.3. The method according to claim 2,
The sequentially input image includes an infrared image and a visible light image,
The change amount calculating unit is an image fluctuation sensor for calculating a change amount of the infrared image entropy calculated from the infrared image and the change amount of the visible ray image entropy calculated from the visible ray image, respectively.
상기 엔트로피 산출부는 하기의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 영상 엔트로피를 산출하는 영상 요동 감지기.
[수학식 1]
[수학식 2]
(여기서, Ii는 영상의 강도 값, │Ii│는 해당 강도 값을 가지는 영상의 픽셀 수, n은 영상의 전체 픽셀 수, L은 영상이 가질 수 있는 모든 강도 값, pdf(Ii)는 영상의 확률 밀도 함수, EI는 영상 엔트로피를 의미한다.)3. The method according to claim 2,
The entropy calculator calculates the image entropy according to Equations 1 and 2 below.
[Equation 1]
[Equation 2]
(where I i is the intensity value of the image, │I i │ is the number of pixels in the image having the corresponding intensity value, n is the total number of pixels in the image, L is all the intensity values that the image can have, pdf(I i ) is the probability density function of the image, and E I is the image entropy.)
상기 변화량 계산부는 하기의 수학식 3에 의하여 영상 엔트로피의 변화량을 계산하는 영상 요동 감지기.
[수학식 3]
(여기서, ΔEI(t)는 영상 엔트로피의 변화량, EI는 영상 엔트로피, t는 현재 영상이 입력되는 시간, t-1은 이전 영상이 입력되는 시간을 의미한다.)4. The method according to claim 3,
The change amount calculator calculates the change amount of image entropy according to Equation 3 below.
[Equation 3]
(Here, ΔE I (t) is the amount of change in image entropy, E I is the image entropy, t is the current image input time, and t-1 is the previous image input time.)
상기 신호 발생부는,
적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 영상 요동 감지기.5. The method according to claim 4,
The signal generator,
If the first logical condition for the change amount of the infrared image entropy, the second logical condition for the change amount of the visible light image entropy, and the third logical condition for the correlation value of the infrared image entropy and the visible light image entropy are all satisfied, the shaking signal is Video shake sensor that generates.
상기 신호 발생부는 하기의 수학식 4 및 수학식 5에 의하여 요동 신호를 발생시키는 영상 요동 감지기.
[수학식 4]
[수학식 5]
(여기서, GES(t)는 요동 신호, ΔEIR(t)는 적외선 영상 엔트로피의 변화량, ΔERGB(t)는 가시광선 영상 엔트로피의 변화량, R(t)는 순차적으로 입력되는 영상에 대한 추적 상관도 반응 값, TIR은 적외선 영상의 적분 시간, TRGB는 가시광선 영상의 초기화 프레임 속도를 의미한다.)5. The method according to claim 4,
The signal generator generates an image shaking signal according to Equations 4 and 5 below.
[Equation 4]
[Equation 5]
(here, GES(t) is the fluctuation signal, ΔE IR (t) is the amount of change in the infrared image entropy, ΔE RGB (t) is the change amount of the visible light image entropy, and R(t) is the tracking correlation for sequentially input images Response value, T IR is the integration time of the infrared image, and T RGB is the initialization frame rate of the visible light image.)
상기 영상 입력기로부터 입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지하기 위한 영상 요동 감지기;
상기 영상 요동 감지기로부터 요동 신호가 입력되는 경우 영상의 이동 정보를 산출하기 위한 이동 추적기; 및
상기 이동 추적기로부터 산출된 이동 정보에 따라 영상 내에서 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지기;를 포함하는 표적 추적 장치.an image input device for sequentially receiving images;
an image fluctuation detector for detecting whether or not fluctuation of the image occurs by calculating an amount of change in image entropy of the image input from the image input device;
a movement tracker for calculating movement information of an image when a shaking signal is input from the image shaking sensor; and
Target tracking device comprising a; target detector for detecting a target in the image according to the movement information calculated from the movement tracker.
상기 영상 입력기는,
적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기; 및
가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기;를 포함하고,
상기 영상 요동 감지기는,
적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피의 변화량과, 가시광선 영상으로부터 산출된 가시광선 영상 엔트로피의 변화량을 각각 계산하여,
적외선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제1 논리 조건, 가시광선 영상 엔트로피의 변화량에 대한 제2 논리 조건 및 적외선 영상 엔트로피와 가시광선 영상 엔트로피의 상관 값에 대한 제3 논리 조건을 모두 만족하는 경우 요동 신호를 발생시키는 표적 추적 장치.10. The method of claim 9,
The video input device,
a first image input device for receiving an infrared image; and
Including; a second image input device for receiving a visible light image;
The video vibration detector,
By calculating the change amount of the infrared image entropy calculated from the infrared image and the change amount of the visible ray image entropy calculated from the visible light image, respectively,
If the first logical condition for the change amount of the infrared image entropy, the second logical condition for the change amount of the visible light image entropy, and the third logical condition for the correlation value of the infrared image entropy and the visible light image entropy are all satisfied, the shaking signal is generating target tracking device.
상기 이동 추적기는, 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 포함하는 벡터 형태로 영상의 이동 정보를 산출하는 표적 추적 장치.10. The method of claim 9,
The movement tracker, a target tracking device for calculating the movement information of the image in the form of a vector including the movement direction and the movement distance of the image.
상기 이동 추적기는, 영상 내의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출하는 표적 추적 장치.10. The method of claim 9,
The movement tracker, a target tracking device for calculating the movement information of the image by calculating the movement direction and movement distance of the feature point in the image.
상기 이동 추적기는, 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출하는 표적 추적 장치.13. The method of claim 12,
The movement tracker is a target tracking device for calculating movement information of an image by adjusting the number of feature points according to image entropy.
상기 영상 입력기는,
적외선 영상을 입력받기 위한 제1 영상 입력기; 및
가시광선 영상을 입력받기 위한 제2 영상 입력기;를 포함하고,
상기 이동 추적기는, 적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 조절하여 영상의 이동 정보를 산출하는 표적 추적 장치.13. The method of claim 12,
The video input device,
a first image input device for receiving an infrared image; and
Including; a second image input device for receiving a visible light image;
The movement tracker is a target tracking device for calculating movement information of the image by adjusting the number of feature points according to the infrared image entropy calculated from the infrared image.
상기 표적 탐지기는 영상 내에서 표적을 기탐지한 영역을, 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 상쇄시키는 방향으로 이동시켜 표적을 탐지하는 표적 추적 장치.10. The method of claim 9,
The target detector is a target tracking device for detecting a target by moving a previously detected area in the image in a direction offsetting the moving direction and the moving distance of the image.
입력되는 영상의 영상 엔트로피의 변화량을 산출하여 영상의 요동 발생 여부를 감지하는 과정;
요동 발생이 감지되면 요동에 따른 영상의 이동 정보를 산출하는 과정; 및
산출된 이동 정보에 따라 영상 내에서 표적을 탐지하는 과정;을 포함하는 표적 추적 방법.The process of receiving images sequentially;
Calculating the amount of change in the image entropy of the input image and detecting whether the fluctuation of the image occurs;
calculating movement information of an image according to the shaking when the occurrence of shaking is detected; and
A target tracking method comprising a; the process of detecting a target in the image according to the calculated movement information.
상기 영상을 순차적으로 입력받는 과정은,
적외선 영상을 순차적으로 입력받는 과정; 및
가시광선 영상을 순차적으로 입력받는 과정;을 포함하고,
상기 적외선 영상을 순차적으로 입력받는 과정 및 가시광선 영상을 순차적으로 입력받는 과정은 동시에 수행되는 표적 추적 방법.17. The method of claim 16,
The process of receiving the images sequentially,
a process of sequentially receiving infrared images; and
Including a process of sequentially receiving visible light images;
The process of receiving the infrared image sequentially and the process of receiving the visible light image sequentially are simultaneously performed.
상기 영상의 이동 정보를 산출하는 과정은,
적외선 영상으로부터 산출된 적외선 영상 엔트로피에 따라 특징점의 개수를 결정하는 과정; 및
결정된 개수의 특징점의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하여 영상의 이동 정보를 산출하는 과정;을 포함하는 표적 추적 방법.18. The method of claim 17,
The process of calculating the movement information of the image is,
determining the number of feature points according to the infrared image entropy calculated from the infrared image; and
The process of calculating movement information of an image by calculating movement directions and movement distances of the determined number of feature points.
상기 특징점의 개수를 결정하는 과정은,
영상 내의 모든 특징점에 개수에 적응형 스케일 인자를 곱하여 특징점의 개수를 결정하는 표적 추적 방법.19. The method of claim 18,
The process of determining the number of the feature points is
A target tracking method for determining the number of feature points by multiplying the number of all feature points in an image by an adaptive scale factor.
상기 스케일 인자는 하기의 수학식 6에 의하여 결정되는 표적 추적 방법.
[수학식 6]
(여기서, qA는 상수, EIR은 적외선 영상 엔트로피, SF는 스케일 인자를 의미한다.)20. The method of claim 19,
The scale factor is a target tracking method determined by Equation 6 below.
[Equation 6]
(Where q A is a constant, E IR is infrared image entropy, and SF is a scale factor.)
상기 qA는 0.01 내지 0.02 사이에서 선택된 값을 가지는 표적 추적 방법.21. The method of claim 20,
wherein q A is a target tracking method having a value selected from 0.01 to 0.02.
상기 표적을 탐지하는 과정은,
영상 내에서 표적을 기탐지한 영역을, 하기의 수학식 7에 의하여 산출되는 영상의 이동 방향 및 이동 거리를 상쇄시키는 방향으로 이동시켜 표적을 탐지하는 표적 추적 방법.
[수학식 7]
(여기서, ut-1 x는 이동 전의 영상에 포함된 특징점의 X축 좌표 값, ut x는 이동 후의 영상에 포함된 특징점의 X축 좌표 값, ut-1 y는 이동 전의 영상에 포함된 특징점의 Y축 좌표 값, ut y는 이동 후의 영상에 포함된 특징점의 Y축 좌표 값, dx는 X축 방향의 이동 거리, dy는 Y축 방향의 이동 거리, T는 프레임 번호를 의미한다.)17. The method of claim 16,
The process of detecting the target is
A target tracking method for detecting a target by moving a previously detected area within an image in a direction offsetting the moving direction and moving distance of the image calculated by Equation 7 below.
[Equation 7]
(here, u t-1 x is the X-axis coordinate value of the feature point included in the image before movement, u t x is the X-axis coordinate value of the feature point included in the image after movement, and u t-1 y is included in the image before movement The Y-axis coordinate value of the acquired feature point, u t y is the Y-axis coordinate value of the feature point included in the moved image, d x is the movement distance in the X-axis direction, d y is the movement distance in the Y-axis direction, and T is the frame number. it means.)
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- 2020-12-04 KR KR1020200168700A patent/KR102539001B1/en active IP Right Grant
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