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KR101171389B1 - Ｓｄｉ를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Ｓｄｉ를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR101171389B1
KR101171389B1 KR1020100053496A KR20100053496A KR101171389B1 KR 101171389 B1 KR101171389 B1 KR 101171389B1 KR 1020100053496 A KR1020100053496 A KR 1020100053496A KR 20100053496 A KR20100053496 A KR 20100053496A KR 101171389 B1 KR101171389 B1 KR 101171389B1
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홍근선
옹수환
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주식회사 대명엔터프라이즈
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Abstract

SDI를 이용한 압축 영상 전달 시스템에 있어서,
이러한 본 발명에 따른 SDI(Serial Digital Interface)를 이용한 압축 영상을 전달하는 영상 감시 시스템에 있어서, 촬영된 영상 데이터를 기초로 별도의 압축된 영상 데이터를 생성하고, 상기 압축된 영상 데이터를 상기 영상 데이터의 보조 데이터 패킷에 삽입하여 전송하는 적어도 하나의 카메라와 상기 카메라로부터 수신되는 상기 영상 데이터를 토대로 실시간 영상을 표시하고, 상기 영상 데이터에서 상기 압축된 영상 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 장치를 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면, 영상 압축의 부하를 적어도 하나의 카메라 단으로 분산시켜 디지털 영상 장치의 시스템 복잡도를 간소화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＳＤＩ를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR COMPRESSED VIDEO DATA TRANSMISSION USING SDI}
본 발명은 SDI(Serial Digital Interface)를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 SDI를 이용한 고화질의 영상 데이터를 전송시 블랭크 구간에 압축된 영상 데이터를 실어 전달함으로써 실시간 감시 및 압축된 영상을 용이하게 저장할 수 있는 SDI를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 범죄와 같은 사회적 불안요소 및 안전화 대책의 중요성에 따른 요구로 인해 보안시장의 활성화가 가중되고 있다. 그 일환으로 CCTV(Closed Circuit Television)와 같은 영상감시 시스템의 보급으로 범죄를 예방하거나 이를 이용하여 범죄자를 검거하는 등의 사례가 늘어나고 있어 보안시장에서의 CCTV 시스템의 중요성이 점차 대두되고 있다. CCTV 시스템에서 가장 중요한 것은 주야를 막론한 사물의 식별력을 들 수 있으며, 그에 따라 감시 대상을 정확하게 식별하기 위한 고해상도 기능이 요구되고 있다.
한편, 도 1은 일반적인 아날로그 카메라를 이용한 다채널 DVR 시스템의 구성을 나타낸다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 아날로그 카메라를 이용한 디지털 비디오 녹화(Digital Video Recorder, DVR) 시스템(10)은 복수의 아날로그 카메라(11)에서 동축(coaxial) 케이블을 통해 아날로그 비디오를 전송 받는다. 전송된 아날로그 신호는 비디오 복호기(12)를 통해 패러렐(parallel) 디지털 비디오 신호로 변환된다. 변환된 비디오 신호는 실시간 또는 재생영상을 표시하는 영상 표시부(13)로 입력됨과 동시에 영상 압축을 담당하는 블록으로 입력된다. 영상 압축부(14)에서는 각 채널의 비디오를 압축하고 이를 저장한다. 영상 표시부(13)에서는 라이브 비디오 신호와 동시에 영상 저장 및 재생 수단(15)에 저장되었다가 영상 복원부(16)에서 복원된 재생 비디오 신호를 입력 받아 영상을 디스플레이 한다.
그러나, 이러한 DVR 시스템(10)은 아날로그 카메라 영상 규격의 한계로 인해 SD(Standard Definition)급의 낮은 해상도의 카메라만을 지원하고 있다. 또한 영상 압축은 많은 양의 연산을 필요로 하기 때문에 하나의 칩으로 모든 채널을 압축할 수 없어 여러 개의 칩으로 구현하거나, 해상도를 CIF(Common Intermediate Format)급으로 낮추어 압축하는 방식을 취하고 있어 HD(High Definition)급의 고해상도 기능의 요구를 만족시킬 수 없는 문제점이 있다.
한편, 이러한 문제점을 극복하기 위해 고해상도 비디오 데이터를 전송하기 위해 카메라에서 영상을 압축하고, 동축케이블 대신 네트워크를 이용하여 압축된 영상 비트스트림을 전송하는 IP 카메라 방식과 압축되지 않은 디지털 영상을 전송하는 직렬 디지털 인터페이스(Serial Digital Interface, SDI)를 사용하는 기술이 개발되었으며 이를 다음의 도 2 및 3을 통해 소개한다.
도 2는 종래의 IP 카메라를 활용한 DVR 시스템의 구성을 나타낸다.
첨부된 도 2를 참조하면, 종래의 IP 카메라를 활용한 DVR 시스템(20)은 카메라(21)에서 영상을 압축하여 네트워크로 전송하며, 디지털로 압축되 영상 비트스트림을 전송하기 때문에 카메라의 이미지 센서에 따라 고해상도 지원이 가능하다. 그러나 IP 카메라를 활용한 DVR 시스템(20)에서는 기존에 설치된 동축 케이블을 활용할 수 없으며, 라이브 비디오가 압축되어 전송되는 비트스트림을 다시 복원하여 보여줌으로 인한 시간 지연, 영상 압축-복원 과정에 따른 화질 열화 등이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 실시간 모니터링을 위해서는 모든 영상을 복원해야 하므로 시스템의 복잡도가 늘어나는 단점이 있다.
다음, 도 3은 종래의 SDI를 이용한 고해상도 DVR 시스템의 구성을 나타낸다.
첨부된 도 3을 참조하면, 종래의 SDI를 이용한 고해상도 DVR 시스템(30)은 카메라(31)에서 고해상도의 패러렐 디지털 비디오 신호를 SDI 트랜스미터와 동축케이블을 이용해 DVR로 전송한다. DRV에서는 카메라에서 전달되는 디지털 비디오 신호를 SDI 리시버를 통해 다시 패러렐 디지털 비디오 신호로 변환한 다음 디스플레이, 압축, 저장, 재생 등의 동작을 수행한다. 이는 기존에 설치된 동축케이블을 활용하여 고해상도 비디오를 전송할 수 있는 장점이 있는 반면, 비디오의 해상도가 높아졌기 때문에 영상을 압축, 복원하기 위해서는 더 많은 수의 칩이 필요하며 시스템의 복잡도를 증가시키고, 고성능의 사양 요구에 따른 비용/가격이 증가하게 된다. DRV 시스템을 간소화 하기 위해 해상도를 낮추어 저장할 수도 있지만 이는 고해상도 DVR의 장점을 훼손시키는 문제점이 된다.
이와 같이 종래의 아날로그 카메라를 이용한 CCTV 시스템(10)은 해상도가 D1 급으로 제한되고 있어 HD(High Definition)급의 고해상도 기능의 요구를 만족시킬 수 없다. 그리고, 이를 대처하기 위한 종래의 IP 카메라를 이용한 DVR 시스템(20)은 설치의 복잡성과 라이브 모니터링 시 압축-복원에 따른 화질저하와 시간지연, 낮은 프레임 레이트, 네트워크 상태에 따른 끊김 현상 등의 단점으로 인해 기존 CCTV 시장에 진입이 어려운 실정이다. 또한, 종래의 SDI를 이용한 고해상도 DVR 시스템(30)은 여러 채널의 고해상도의 영상 데이터를 동시에 압축, 저장 및 재생해야 하므로 그 부하가 매우 커진다. 이는 시스템 설계를 어렵게 할 뿐만 아니라 시스템의 성능이 매우 높아져야 하며 전력소모 또한 매우 높아지게 되어 구현 및 운용에 많은 어려움이 따르는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제의 해결을 위해 영상감시 시스템에서의 감시 대상을 정확하게 식별하기 위한 고해상도 기능을 유지하면서 DRV 시스템의 복잡도를 낮출 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 감시카메라의 영상 데이터를 SDI을 이용하여 전송할 때 압축된 영상 데이터을 보조(ancillary) 데이터 패킷에 포함시켜 전송함으로써 시스템에서의 실시간 모니터링과 동시에 별도의 영상 압축엔진 없이 압축된 비트스트림을 저장할 수 있는 SDI를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 SDI(Serial Digital Interface)를 이용한 압축 영상을 전달하는 영상 감시 시스템은,
촬영된 영상 데이터를 기초로 별도의 압축된 영상 데이터를 생성하고, 상기 압축된 영상 데이터를 상기 영상 데이터의 보조 데이터 패킷에 삽입하여 전송하는 적어도 하나의 카메라; 및 상기 카메라로부터 수신되는 상기 영상 데이터를 토대로 실시간 영상을 표시하고, 상기 영상 데이터에서 상기 압축된 영상 데이터를 추출하여 저장하는 디지털 영상 장치를 포함한다.
여기서, 상기 카메라는, 상기 영상 데이터를 압축하여 상기 압축된 영상 데이터를 생성하는 적어도 하나의 압축 엔진을 갖는 압축 엔진부; 상기 압축된 영상 데이터를 비압축된 상기 영상 데이터의 블랭킹 구간에 미리 설정된 단위로 삽입하는 데이터 삽입부; 및 상기 영상 데이터를 동축케이블로 전송이 가능한 디지털 신호로 변환하여 상기 디지털 영상 장치로 전송하는 SDI 송신부를 포함한다.
그리고, 상기 디지털 영상 장치는, 상기 카메라에서 영상 데이터를 수신하여 패러렐(parallel) 영상 데이터로 변환하는 SDI 수신부; 상기 영상 데이터에 삽입되어 있는 상기 압축된 영상 데이터를 추출하여 채널 별로 정렬하는 데이터 추출부;
상기 압축된 영상 데이터를 저장 및 관리하는 제어부; 상기 제어부에서 전달되는 상기 압축된 영상 데이터를 읽어 들여 적어도 하나의 영상 복원장치를 통해 상기 압축된 영상 데이터를 비압축 영상 데이터로 복원하는 영상 복원부; 및 상기 SDI 수신부에서 전달되는 상기 영상 데이터와 상기 영상 복원부를 통해 복원된 비압축 영상 데이터를 모니터를 통해 실시간으로 디스플레이 하는 영상 표시부를 포함한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 적어도 하나의 카메라와 디지털 영상 장치를 포함하는 영상 감시 시스템에서 SDI(Serial Digital Interface)를 이용한 압축 영상 전달 방법은,
a) 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 기초로 별도의 압축된 영상 데이터를 생성하고, 상기 압축된 영상 데이터를 상기 영상 데이터의 보조 데이터 패킷에 삽입하여 전송하는 단계; 및 b) 상기 디지털 영상 장치에서 상기 카메라로부터 수신되는 상기 영상 데이터를 토대로 실시간 영상을 표시하고, 상기 영상 데이터를 분석하여 상기 압축된 영상 데이터를 추출하여 저장하는 단계를 포함한다.
전술한 구성에 의하여 본 발명에 따르면 영상 압축의 부하를 적어도 하나의카메라 단으로 분산시켜 디지털 영상 장치의 시스템 복잡도를 간소화 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 기존에 설치된 동축 케이블을 이용하여 고선명 영상을 실시간으로 모니터링 함과 동시에 재생 영상 데이터를 간단히 저장 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 아날로그 카메라를 이용한 다채널 DVR 시스템의 구성을 나타낸다.
도 2는 종래의 IP 카메라를 활용한 DVR 시스템의 구성을 나타낸다.
도 3은 종래의 SDI를 이용한 고해상도 DVR 시스템의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고해상도 영상 감시 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 ITU 656(BT.656) YCbCr 4:2:2 10비트 표준의 EAV, SAV를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 보조(ancillary)데이터 패킷의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 DID와 SDID를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라에서 압축된 영상 데이터를 삽입하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 보조(Ancillary) 데이터 패킷의 구조를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 원 영상 데이터에 압축된 비트스트림이 삽입된 상태를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 영상 장치의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 영상 장치에서 압축된 영상 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 SDI를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고해상도 영상 감시 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 감시 시스템은 촬영된 영상 데이터를 압축하고, 압축된 영상 데이터를 영상 신호의 블랭킹 구간에 실어서 SDI 트랜스미터와 동축케이블을 이용해 전송하는 적어도 하나의 카메라(100)와 수신되는 영상 신호를 패러렐(parallel) 디지털 비디오 데이터로 변환하고, 영상 데이터를 압축하는 대신 보조(ancillary) 데이터에서 압축된 영상 데이터를 추출하여 이를 저장함과 동시에 라이브 비디오를 디스플레이 하는 디지털 영상 장치(200)를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라(100)와 디지털 영상 장치(DVR)(200)의 세부 구성을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라(100)는 이미지 센서부(110), ISP(Image Signal Processor)(120), 압축 엔진부(130), 데이터 삽입부(140), SDI 송신부(150) 및 네트워크 송신부(160)를 포함한다.
이미지 센서부(110)는 빛을 전기적 신호로 변환하여 HD(High Definition)급의 해상도를 갖는 디지털 영상 데이터를 생성하고, 생성되는 디지털 영상 데이터를 ISP(120)로 입력한다.
ISP(120)는 입력되는 디지털 영상 데이터를 보정하여 깨끗한 화질의 영상 데이터로 변환한다. ISP(120)는 입력되는 영상 데이터의 휘도와 색처리를 보정하는 것을 기본으로 하며 추가적으로 포커스, 반전, 모자익, 영상포맷 등의 특수처리기능을 지원할 수 있다.
압축 엔진부(130)는 보정된 영상 데이터를 압축하여 압축된 영상 비트스트림데이터(이하, "압축된 영상 비트스트림 데이터"는 "압축된 비트스트림"및 "압축된 영상 데이터"과 동일한 의미로 사용된다)를 생성한다. 압축 엔진부(130)는 압축된 영상 데이터를 입력 영상 데이터(예; 비압축된 영상 데이터)와 동일한 해상도로 압축할 수 있으며, 이외에 필요에 따라 다양한 해상도로 스케일하여 압축할 수도 있다. 그리고, 압축 엔진부(130)는 하나의 압축 엔진으로 구성되거나 다양한 방식을 갖는 복수의 압축 엔진들로 구성될 수도 있다.
그래서, 압축 엔진부(130)는 비압축된 영상 데이터의 해상도와 동일한 해상도를 갖는 다양한 형태의 영상 압축 방식으로 압축된 영상 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 예컨대, MPEG4로 압축된 영상 데이터와 H.264로 압축된 영상 데이터를 동시에 전송하거나, 혹은 MPEG4, H.264 및 JPEG 형태로 각각 압축된 영상 데이터를 동시에 전송할 수 있도록 한다.
또한, 압축 엔진부(130)는 복수의 다양한 해상도와 복수 형태의 영상 압축방식으로 압축된 복수의 영상데이터를 전송할 수 있다. 예컨대, 비압축된 영상 데이터와 동일한 해상도를 갖는 MPEG4로 압축된 영상 데이터와 상기 비압축된 영상 데이터의 1/4 해상도를 갖는 JPEG으로 압축된 비디오 데이터를 동시에 전송, 또는 비압축된 영상 데이터와 동일한 해상도를 갖는 H.264로 압축된 비디오 데이터와 1/4 해상도를 갖는 MPEG4로 압축된 비디오 데이터와 1/16 해상도를 갖는 JPEG으로 압축된 비디오 데이터를 동시에 전송할 수도 있다.
데이터 삽입부(140)는 압축된 영상 데이터를 비압축된 원 영상 데이터의 블랭킹(Blanking) 구간에 적절한 단위로 잘라내어 삽입한다. 이러한 데이터 삽입부(140)에서의 압축된 영상 데이터 삽입 방법은 뒤에서 자세히 설명하도록 한다.
SDI 송신부(150)는 압축된 영상 데이터가 삽입된 패러렐 영상 데이터를 동축케이블로 전송이 가능한 시리얼 디지털 신호로 변환하여 동축케이블을 통해 디지털 영상 장치(200)로 전송한다.
네트워크 송신부(160)는 압축된 영상 데이터가 삽입된 영상 데이터를 TCP/IP 인터넷 네트워크를 통해 디지털 영상 장치(200)로 전송한다.
여기서, 카메라(100)는 SDI 송신부(150)와 네트워크 송신부(160)를 구비하고 있음으로 다양한 해상도, 다양한 영상 압축방식으로 압축된 영상 데이터를 비압축된 영상신호와 함께 SDI 및 네트워크로 동시에 전송할 수도 있다.
이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 카메라(100)는 입력되는 영상을 처리하여 SDI를 이용한 동축케이블을 통한 전송과 네트워크를 통해 전송할 수 있으므로 SDI 카메라 겸 IP 카메라로 활용될 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 6 내지 도 8을 통해 카메라(100)의 데이터 삽입부(140)에서의 압축된 영상 데이터(압축된 비트스트림)를 삽입하는 기능을 구체적으로 설명한다.
도 6은 ITU 656(BT.656) YCbCr 4:2:2 10비트 표준의 EAV, SAV를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 보조(ancillary)데이터 패킷의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 DID와 SDID를 나타낸다.
ITU-R, SMTPE 같은 영상 표준단체에서의 디지털 비디오 신호 규격에 보면, 실제 영상 데이터가 포함되어 있지 않은 비활성(Inactive) 구간에 사용자가 임의의 보조 데이터를 삽입하는 방법을 표준으로 규격하고 있다.
이에 본 발명의 실시 예에 따른 카메라(100)는 영상 데이터를 SDI로 전송할 때 압축된 영상 비트스트림을 보조(ancillary) 데이터 패킷에 포함시켜 전송하여, 디지털 영상 장치(200)에서의 실시간 모니터링과 동시에 별도의 영상 압축 엔진 없이 압축된 영상 데이터를 저장하도록 하여 시스템 복잡도를 줄이면서 실시간 고화질 영상을 재생함과 동시에 저장하도록 지원하는 특징을 가진다.
첨부된 도 6을 참조하면, ITU 656 표준은 압축되지 않은 표준 영상을 스트리밍하기 위한 디지털 영상 프로토콜이다. 하나의 BT.656 데이터 스트림은 27 로 동작하는 신호에 따라 동시에 10(또는 8) 비트를 병렬로 전송한다. 스트림 내의 비디오 데이터의 수평 주사선은 SAV(Start of Active Video) 코드와 EAV(End of Active Video) 코드로 구분된다. 또한 SAV 코드는 비디오 필드 혹은 프레임 내의 라인 위치를 가리키는 상태 비트를 포함한다. 전체 프레임 내의 라인 정보는 SAV 상태 비트를 추적함으로써 알 수 있으며, 수신단에서 새로운 스트림과 (synchronize)되도록 한다. XYZ에는 필드(Field), 수직 동기화(Vsync), 수평 동기화(Hsync) 신호 정보가 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 카메라(100)는 SDI의 통해 실제 영상이 포함되어 있는 비디오 액티브 구간에 비압축된 비디오 신호를 전송하고, 실제 영상이 포함되어 있지 않은 블랭크 영역에 압축된 비디오 데이터를 실어 전송하는 것을 하나의 특징으로 한다. 즉, 카메라(100)의 데이터 삽입부(140)는 압축된 비트스트림 데이터들을 EAV와 SAV 사이의 블랭킹(blanking) 구간에 보조(ancillary) 데이터로 삽입할 수 있으며, 이 때 삽입되는 10 비트 보조 데이터 패킷은 도 7과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, ADF는 0x000 0x3FF 0x3FF으로 3 워드(10비트/워드)로 이루어져 있으며 DID, SDID는 도 8과 같이 표준에 타입이 정해져 있다. 이와 같이 표준에 정해진 방식을 따를 수도 있지만 이에 한정되지 않으며 사용자가 개별적으로 정의한 비표준 방식을 따를 수도 있다.
데이터 삽입부(140)는 도 8에서와 같이 유저 어플리케이션(user application)에 해당하는 DID를 할당하고 비트스트림을 바이트 단위로 EAV와 SAV 사이에 256 바이트씩 삽입하여 압축된 영상 비트스트림을 전송할 수 있도록 지원한다. 또한, 데이터 삽입부(140)는 Y와 CbCr이 분리된 20비트 비디오인 경우에는 각 채널마다 보조 데이터를 삽입할 수도 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라에서 압축된 영상 데이터를 삽입하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라(100)는 상기 도 4 및 도5를 통해 설명된 구성을 가정함으로 압축된 영상 데이터를 삽입하기 이전의 영상압축 및 이후 영상 데이터 전송과정에 대한 설명은 생략한다.
데이터 삽입부(140)는 압축 엔진부(130)에서의 압축된 영상 비트스트림과 ISP(120)에서의 비압축된 원 영상 데이터를 입력 받는다.
데이터 삽입부(140)는 압축된 영상 데이터가 입력되면 이를 적당한 크기로 묶어서 패킷(packet)화 한다(S901). 예컨대, 표준 보조 데이터 삽입 방식을 따르면 H blanking 구간에 최대 256 바이트를 삽입할 수 있으므로 256 바이트 이하 단위로 압축된 영상 데이터를 패킷화 할 수 있다. 또한, 비표준 방식인 경우에는 H blanking인지 V blanking인지 등 상황에 맞게 별도로 약속한 단위로 패킷화 할 수도 있다.
그리고, 데이터 삽입부(140)는 순방향 에러 정정 코딩(Forward Error Correction Coding, FECC)을 수행한다(S902). 상기, FEC는 예컨대 리드 솔로몬(Reed Solomon) 코드를 통해 오류를 정정할 수 있으며, 만약 에러 정정(Error correction)을 원하지 않는 경우에는 생략될 수 있다.
데이터 삽입부(140)는 패킷화된 또는 FEC가 포함된 압축된 비트스트림을 버퍼링한다(S903). 여기서, 상기 S901 내지 S903 단계를 순차적으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 실제 시스템 설계를 효율적으로 할 경우 패킷화와 버퍼링을 동시에 수행할 수도 있다.
한편, 데이터 삽입부(140)는 압축된 비트스트림을 영상 데이터 사이에 삽입하기 위해 입력되는 원 영상 데이터를 일정량 버퍼링한다(S904).
이 때, 데이터 삽입부(140)는 입력된 원 영상 데이터의 헤더(EAV, SAV 등)를 분석하여(S905), 블랭킹 구간인지 여부를 판단한다(S906). 그리고, 블랭킹 구간이라고 판단되면, 비트스트림 버퍼에 패킷 단위로 데이터가 존재하는 지 확인하고(S907), 존재하는 경우 프로토콜 헤더를 생성한다(S908). 이 때, 비표준 방식일 경우 별도로 약속한 프로토콜 헤더를 생성할 수 있고, 표준방식일 경우 도 7, 도 8에 의거하여 적당한 DID, SDID, DC 등의 보조 데이터 헤더를 생성할 수 있다.
다음, 데이터 삽입부(140)는 원 영상 데이터, 즉 비압축된 영상 데이터의 블랭킹 구간에 상기 프로토콜 헤더와 압축된 영상 비트스트림 데이터를 삽입하고(S909), 필요에 따라 체크섬(Check sum)을 삽입한다(S910).
이 때, 표준화된 보조 데이터를 삽입하는 경우, 버퍼링된 원 영상 데이터에서 EAV 뒤쪽에 보조 데이터 헤더를 삽입하고 압축된 비트스트림 데이터를 삽입한 후 체크섬(check sum)을 구하여 도 10에서와 같이 맨 마지막에 삽입함으로 보조 데이터 구간에 압축된 비트스트림의 한 패킷을 삽입하는 동작을 완료할 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 표준 보조(Ancillary) 데이터 패킷의 구조를 나타낸다.
첨부된 도 10을 참조하면, 보조 데이터 헤더에는 0x000 0x3FF 0x3FF의 3 x 10비트로 구성된 ADF(ancillary data flag), DID(data ID), data block number(DBN) or SDID, DC(data count)로 구성된다. DID와 DBN(data block number)를 이용하여 하나의 H blanking 구간에 삽입되는 256 바이트의 데이터의 ID를 부여할 수 있다. DC는 8 비트이므로 하나의 H blank 구간에는 최대 256 바이트의 데이터를 실을 수 있기 때문에 상기 도 9의 S901 단계의 설명에서는 최대 256 바이트 단위로 패킷화를 수행 해야 한다.
압축된 비트스트림은 유저 데이터 워드(user data word)에 삽입하는데 헤더와 중복되는 것을 피하기 위해서 가질 수 있는 값(value)이 00 0000 0100 ~ 11 1111 1011 사이의 값으로 할당되어야 한다. 따라서 유저 데이터 워드(user data word)의 2,3번째 비트를 10으로 고정시켜(xx xxxx 10xx) x에 해당하는 8 비트에 비트스트림을 할당시켜 사용할 경우 중복을 손쉽게 피할 수 있다.
체크섬(Check sum)은 DID부터 유저 데이터 워드(user data word)까지의 모든 데이터의 합(sum)으로 표현된다. 이는 전송된 데이터에 에러(error)가 있는지를 판별할 수 있게 한다. 예컨대, 유저 데이터 워드가 256인 경우 EAV 뒤에 헤더와 체크섬을 포함하여 최대 263 바이트의 데이터가 원 영상 데이터를 대체하게 된다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 원 영상 데이터에 압축된 비트스트림이 삽입된 상태를 나타낸다.
첨부된 도 11을 참조하면, 원 영상 데이터에 보조 데이터가 삽입된 후에 원 영상 데이터가 어떻게 바뀌는지를 보여주며, 이때의 원 영상 데이터는 BT.656을 예로 하였다.
블록1은 버퍼링 되는 압축된 비트스트림(Packet 단위)을 나타낸다.
블록2는 원 영상 디지털 데이터를 나타낸다. EAV 뒤의 음영된 부분은 블랭킹(blanking) 구간으로 검은 색을 의미하는 0x200, 0x040으로 채워져 있다.
블록3은 원 영상 디지털 데이터에 비트스트림이 삽입된 상태를 나타낸다.
블록2에서 음영 처리된 블랭킹(blanking) 구간에 ADF, DID, DBN(data block number), DC(data count)로 구성된 보조 데이터 헤더를 삽입하고, 256 바이트(또는 그 이하) 단위로 패킷화 된 비트스트림의 한 패킷을 삽입한 후 CS(Check Sum)를 삽입한다. 해상도에 따라 블랭킹 구간은 달라지는데, 남는 영역은 기존의 0x200 0x040의 데이터가 남아 있게 된다.
비표준 방식을 따를 경우에는 ADF, DID, DBN, DC, 비트스트림(bitstream) P1, CS 등의 구간에 별도로 약속한 프로토콜 헤더와 그에 상응하는 적정 크기의 압축 비트스트림 패킷(bitstream packet)을 삽입할 수도 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 영상 장치의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 영상 장치(200)는 SDI 수신부(210), 데이터 추출부(220), 제어부(230), 저장부(240), 영상 복원부(250) 및 영상 표시부(260)를 포함한다.
SDI 수신부(210)는 카메라(100)의 출력을 동축케이블을 통해 수신하여 패러렐(parallel) 영상 데이터로 변환하는 역할을 한다. 변환된 상기 패러렐 영상 데이터에는 비압축된 영상 데이터와 압축된 비트스트림(압축된 영상 데이터)을 모두 포함하고 있으며, 상기 영상 데이터는 실시간 재생을 위해 영상 표시부(260)로 전달된다.
데이터 추출부(220)는 SDI 수신부(210)에서 수신된 영상 데이터에 포함되어 있는 압축된 비트스트림을 추출하여 채널 별로 정렬하는 역할을 한다. 여기서, 압축된 비트스트림을 추출하는 방법에 대해서는 뒤에서 구체적으로 설명하도록 한다.
제어부(230)는 디지털 영상 장치(200)를 구성하는 각부의 전반적인 동작을 제어하는 메인 CPU일 수 있으며, 추출된 상기 압축된 비트스트림을 저장부(240)에 저장한다. 또한, 제어부(230)는 저장된 영상을 재생하는 경우 압축된 영상 데이터를 읽어 들여 영상 복원부(250)로 전달한다.
또한, 도면에서는 생략되었으나 디지털 영상 장치(200)는 네트워크 인터페이스를 더 구비하여, 제어부(230)가 상기 압축된 비트스트림을 네트워크 인터페이스를 통해 외부 연관된 장치로 재전송 하도록 제어할 수 있다. 이러한 동작은 저장부(240)에 기 저장되어 있는 압축된 영상 데이터를 네트워크를 통해 전송하는 기능을 모두 포함한다.
저장부(240)는 하드디스크드와 같은 데이터 저장장치로 디지털 영상 장치(200)를 구동하기 위한 각종 프로그램 및 데이터를 저장하며, 특히, 데이터 추출부(220)에서 추출된 압축된 영상 데이터를 저장한다.
영상 복원부(250)는 제어부(230)에서 전달되는 압축된 영상 데이터를 읽어 들여 적어도 하나의 영상 복원장치를 통해 압축된 영상 데이터를 비압축된 영상 데이터로 복원하여 영상 표시부(260)로 전달한다.
영상 표시부(260)는 SDI 수신부(210)를 통해 입력되는 라이브 영상 데이터와 압축된 비트스트림에서 복원된 재생 영상 데이터를 영상 복원부(250)에서 입력 받아 모니터에 디스플레이 하는 역할을 한다. 즉, 영상 표시부(260)는 SDI 수신부(210)에서 전달되는 영상 데이터의 비압축된 영상 데이터를 이용하여 실시간 영상을 모니터를 통해 디스플레이 한다. 또한, 영상 복원부(250)에서 전달되는 압축 해제된 영상 데이터를 이용하여 재생 비디오 영상으로 모니터에 디스플레이 하는 역할을 한다.
한편, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 영상 장치에서 압축된 영상 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 영상 장치(200)의 데이터 추출부(220)는 SDI를 통해 입력되는 영상 데이터의 헤더를 분석하여(S1301), 블랭킹 구간인지 여부를 판단한다(S1302). 상기 판단결과 블랭킹 구간이면 프로토콜 헤더를 분석하여 압축된 영상 데이터가 포함되어 있는지를 판단한다(S1303). 상기 S1302 단계 및 S1303 단계에서 만약 블랭크 구간이 아니거나 프로토콜 헤더가 존재하지 않으면 압축된 영상 데이터가 없는 것으로 판단하여 다음 블랭크가 나올 때까지 대기한다.
반면, 상기 S1303 단계에서 프로토콜 헤더가 존재하는 경우에는 프로토콜을 분석하여, 블랭킹 구간에 포함되어 있는 압축된 영상 데이터의 유형과 데이터의 개수 등을 확인한다(S1304). 그리고, 그 개수만큼의 압축된 영상 데이터를 추출한다(S1305). 여기에, 체크섬(Check sum)이 포함되어 전송된 경우 추출한 압축된 영상 데이터의 체크섬(Check sum)을 계산하고, 입력된 체크섬과 비교하여 에러(Error)가 있는지의 여부를 확인한다(S1306). 또한, 만약 카메라(100)의 송신부에서 FEC coding을 삽입했다면 수신단 에서도 에러 정정(Error Correction)을 수행하여 오류를 정정한다(S1307). 이렇게 추출되는 압축된 영상 데이터는 제어부(230)를 통해 저장부(240)에 저장된다.
전술한 본 발명의 실시 예에 따르면 카메라(100)는 SDI를 이용하여 실제 영상이 포함되어 있는 비디오 액티브 구간에 비압축된 영상 데이터를 삽입하고, 실제 영상이 포함되어 있지 않은 블랭크 구간에 압축된 영상 데이터를 삽입하여 전송한다. 그리고, 디지털 영상 장치(200)는 SDI를 통해 수신되는 영상 데이터의 압축과정을 생략하고 블랭크 구간에서 기 압축된 영상 데이터를 추출하여 저장하여 추후 재생 영상 데이터로 활용한다.
따라서, 영상 압축의 부하를 카메라(100) 단으로 분산시켜 디지털 영상 장치(200)의 시스템을 간소화 할 수 있는 효과가 있으며, 기존에 설치된 동축 케이블을 이용하여 고선명 영상을 실시간으로 디스플레이 함과 동시에 재생 영상 데이터를 간단히 저장 할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (17)

  1. SDI(Serial Digital Interface)를 이용한 압축 영상을 전달하는 영상 감시 시스템에 있어서,
    촬영된 영상 데이터를 기초로 별도의 압축된 영상 데이터를 생성하고, 상기 압축된 영상 데이터를 상기 영상 데이터의 보조 데이터 패킷에 삽입하여 전송하는 적어도 하나의 카메라; 및
    상기 카메라로부터 수신되는 상기 영상 데이터를 토대로 실시간 영상을 표시하고, 상기 영상 데이터에서 상기 압축된 영상 데이터를 추출하여 저장하는 디지털 영상 장치를 포함하되,
    상기 카메라는 상기 영상 데이터를 압축하여 상기 압축된 영상 데이터를 생성하는 적어도 하나의 압축 엔진을 갖는 압축 엔진부, 상기 압축된 영상 데이터를 비압축된 상기 영상 데이터의 블랭킹 구간에 미리 설정된 단위로 삽입하는 데이터 삽입부 및 상기 영상 데이터를 동축케이블로 전송이 가능한 시리얼 디지털 신호로 변환하여 상기 디지털 영상 장치로 전송하는 SDI 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라는,
    빛을 전기적 신호로 변환하여 HD(High Definition)급의 해상도를 갖는 상기 영상 데이터를 생성하는 이미지 센서부;
    상기 영상 데이터의 화질을 보정하는 ISP(Image Signal Processor); 및
    상기 영상 데이터를 인터넷 네트워크를 통해 전송하는 네트워크 송신부를 더 포함하는 영상 감시 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 데이터와 동일한 해상도를 갖는 압축된 영상 데이터 및 상기 영상 데이터와 상이한 해상도를 갖는 압축된 영상데이터 중 적어도 하나를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압축 엔진부는,
    상기 영상 데이터에 기초하여 복수 형태의 영상 압축 방식으로 복수의 압축된 영상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 삽입부는,
    상기 압축된 영상 데이터의 비트스트림을 미리 설정된 바이트 단위로 구분하여 EAV(End of Active Video)와 SAV(Start of Active Video)사이에 삽입하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 영상 장치는,
    상기 카메라에서 영상 데이터를 수신하여 패러렐(parallel) 영상 데이터로 변환하는 SDI 수신부;
    상기 영상 데이터에 삽입되어 있는 상기 압축된 영상 데이터를 추출하여 채널 별로 정렬하는 데이터 추출부;
    상기 압축된 영상 데이터를 저장 및 관리하는 제어부;
    상기 제어부에서 전달되는 상기 압축된 영상 데이터를 읽어 들여 적어도 하나의 영상 복원장치를 통해 상기 압축된 영상 데이터를 비압축 영상 데이터로 복원하는 영상 복원부; 및
    상기 SDI 수신부에서 전달되는 상기 영상 데이터를 모니터를 통해 실시간으로 디스플레이 하는 영상 표시부
    를 포함하는 영상 감시 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    영상 표시부는,
    상기 영상 복원부에서 복원된 상기 비압축 영상 데이터를 이용하여 재생 비디오 영상을 모니터에 디스플레이 하는 영상 감시 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    외부 연동장치와 연결되는 네트워크 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 제어부가 상기 압축된 영상 데이터를 상기 네트워크 인터페이스를 통해 재전송 하는 것을 특징으로 하는 영상 감시 시스템.
  10. 적어도 하나의 카메라와 디지털 영상 장치를 포함하는 영상 감시 시스템에서SDI(Serial Digital Interface)를 이용한 압축 영상 전달 방법에 있어서,
    a) 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 기초로 별도의 압축된 영상 데이터를 생성하고, 상기 압축된 영상 데이터를 상기 영상 데이터의 보조 데이터 패킷에 삽입하여 전송하는 단계;
    b) 상기 디지털 영상 장치에서 상기 카메라로부터 수신되는 상기 영상 데이터를 토대로 실시간 영상을 표시하고, 상기 영상 데이터를 분석하여 상기 압축된 영상 데이터를 추출하여 저장하는 단계; 및
    c) 저장된 상기 압축된 영상 데이터를 복원하고, 복원된 비압축 영상 데이터를 이용하여 재생 비디오 영상을 모니터에 디스플레이 하는 단계
    를 포함하는 압축 영상 전달 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    상기 영상 데이터와 동일한 해상도를 갖는 압축된 영상 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 영상 데이터와 상이한 해상도를 갖는 압축된 영상 데이터를 생성하는 단계
    중 적어도 하나의 단계를 수행하는 압축 영상 전달 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 압축된 영상 데이터는,
    상기 영상 데이터에 기초하여 적어도 하나의 영상 압축 방식으로 상기 압축된 영상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 압축 영상 전달 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    상기 압축된 영상 데이터를 미리 설정된 단위로 패킷화 하고, 패킷화된 압축된 영상 데이터의 버퍼링을 수행하는 단계;
    상기 영상 데이터의 헤더를 분석하여 블랭킹 구간 여부를 판단하고, 블랭킹 구간으로 판단되면 프로토콜 헤더를 생성하는 단계; 및
    상기 블랭킹 구간에 상기 프로토콜 헤더와 상기 패킷화된 압축된 영상 데이터를 삽입하는 단계
    를 포함하는 압축 영상 전달 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 패킷화한 압축된 영상 데이터의 에러 정정 코딩을 수행하는 단계; 및
    상기 압축된 영상 데이터를 삽입한 후에 체크섬을 구하여 삽입하는 단계를 더 포함하는 압축 영상 전달 방법.
  16. 제 10 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 카메라로부터 수신되는 상기 영상 데이터의 블랭킹 구간의 프로토콜 헤더를 분석하여 상기 압축된 영상 데이터가 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 압축된 영상 데이터의 유형과 개수를 확인하고 그 개수만큼 상기 압축된 영상 데이터를 추출하는 단계
    를 포함하는 압축 영상 전달 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 압축된 영상 데이터에 체크섬이 존재하면 추출한 상기 압축된 영상 데이터의 체크섬을 계산하고 비교하고 에러여부를 판단하는 단계; 및
    상기 압축된 영상 데이터에 에러 정정 코딩이 존재하면 상기 압축된 영상 데이터의 에러 정정을 수행하는 단계
    를 포함하는 압축 영상 전달 방법.
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