Real-Time Tracking of Moving Object by Adaptive Search in Spatial-temporal Spaces

시공간 적응탐색에 의한 실시간 이동물체 추적

This paper describes the real-time system which, through analyzing a sequence of images, can extract motional information on a moving object and can contol servo equipment to always locate the moving object at the center of an image frame. An image is a vast amount of two-dimensional signal, so it takes a lot of time to analyze the whole quantity of a given image. Especially, the time needed to load pixels from a memory to processor increase exponentially as the size of an image increases. To solve such a problem and track a moving object in real-time, this paper addresses how to selectively search the spatial and time domain. Based on the selective search of spatial and time domain, this paper suggests various types of techniques which are essential in implementing a real-time tracking system. That is, this paper describes how to detect an entrance of a moving object in the field of view of a camera and the direction of the entrance, how to determine the time interval of adjacent images, how to determine nonstationary areas formed by a moving object and calculated velocity and position information of a moving object based on the determined areas, how to control servo equipment to locate the moving object at the center of an image frame, and how to properly adjust time interval(${\Delta}$t) to track an object taking variable speed.

본 논문에서는 연속적으로 입력되는 영상에서 이동물체에 대한 정보를 추출하고 카메라의 시계(field of view)를 변경시키는 서보기기를 제어하여, 이동물체가 항상 영상의 중심에 위치하도록 하는 작업을 실시간에 수행하는 시스템에 대하여 기술한다. 영상은 방대한 양의 2차원적인 신로이므로 주어진 영상 잔체에 필요한 연산(operation)을 수행하는 것은 방대한 계산시간을 필요로 한다. 특히, 메모리에서 화소들의 값을 처리기로 로딩(loading)하는데 소요되는 시간은 영상의 크기에 비례하여 기하급수적으로 증가한다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제를 해소하고 이동물체에 대한 추적을 실시간에 수행하기 위하여 영상공간 및 시간공간을 선별적으로 탐색하는 방안에 초점을 맞춘다. 영상공간 및 시간공간을 선별적으로 탐색하면서 이동물체를 추적하기 위하여 본 논문에서는 물체가 카메라의 시계에 진입하는 것과 진입방향을 감지하는 방법, 진입방향에 따라 이동물체를 효과적으로 탐색하는 방법, 물체의 이동속도와 중심을 산출하는 방법, 서보기기의 성능과 물체의 속도 및 처리시간을 고려하여 소보기기를 제어하는 방법, 그리고 변화하는 속도의 물체를 추적하기 위하여 영상간의 시간간격(${\Delta}$t)을 적당히 조절하는 방법에 대해서 기술한다.