KR100712809B1 - Apparatus for auto white balance control and method for control of auto white balance - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화이트 밸런스 조정 과정에서 흰색 영역의 변화를 방지하고 흰 피사체를 흰색으로 표현할 수 있는 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 아날로그 이미지 신호를 아날로그/디지털 변환하고 색상 보간을 실시하기 위한 아날로그 디지털 변환 및 보간부; 보간된 디지털 이미지 신호에 디지털 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하기 위한 디지털 화이트 밸런스 증폭부; 화이트 밸런스 게인이 인가된 디지털 이미지 신호를 색 공간 변환하기 위한 제1 색공간 변환부; 보간된 디지털 이미지 신호에 화이트 밸런스 게인을 인가하지 않고 색공간 변환하기 위한 제2 색공간 변환부; 화이트 밸런스 게인이 인가되지 않고 색공간 변환된 디지털 이미지 신호를 이용하여 화이트 화소 컨디션을 체크하기 위한 화이트 화소 컨디션 체크부; 상기 화소 컨디션 체크부의 출력을 이용하여 Cr과 Cb의 평균을 산출하기 위한 평균 산출부; 및 상기 평균 산출부의 출력을 이용하여 피드백 루프를 통해 디지털 화이트 밸런스 게인을 조절하기 위한 화이트 밸런스를 제어하기 위한 자동 화이트 밸런스 제어부를 포함하는 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 제공한다.The present invention is to provide an automatic white balance control device that can prevent the change of the white area in the white balance adjustment process and can represent a white subject in white. To this end, the present invention is to analog-to-digital conversion and color conversion of the analog image signal An analog-digital conversion and interpolation unit for performing interpolation; A digital white balance amplifier for amplifying the interpolated digital image signal by using digital white balance gain; A first color space converter for color space converting the digital image signal to which the white balance gain is applied; A second color space converter for converting the color space without applying a white balance gain to the interpolated digital image signal; A white pixel condition check unit for checking a white pixel condition using a digital image signal in which color balance is not applied and white balance gain is not applied; An average calculating unit for calculating an average of Cr and Cb by using the output of the pixel condition check unit; And an automatic white balance control unit for controlling a white balance for adjusting the digital white balance gain through a feedback loop by using the output of the average calculating unit.

CMOS 이미지 센서, AWB, WBG, WPC. CMOS image sensor, AWB, WBG, WPC.

Description

자동 화이트 밸런스 조절 장치 및 자동 화이트 조절 방법{APPARATUS FOR AUTO WHITE BALANCE CONTROL AND METHOD FOR CONTROL OF AUTO WHITE BALANCE}Automatic white balance control and automatic white adjustment {APPARATUS FOR AUTO WHITE BALANCE CONTROL AND METHOD FOR CONTROL OF AUTO WHITE BALANCE}

도 1은 종래기술에 따른 일반적인 이미지센서의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a general image sensor according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에지 검출 방법을 도식화한 플로우 챠트.2 is a flowchart illustrating an edge detection method according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 'S204' 단계를 구체적으로 도시한 플로우 챠트.3A and 3B are flowcharts specifically illustrating step S204 of FIG. 2.

도 4는 에지 검출을 위해 설정된 5*5의 커널에서 G컬러 성분에 강도값을 갖는 화소들을 이용해 R과 B의 컬러 성분에 강도값을 갖는 화소의 G강도값을 메디안 필터를 사용하여 보간하는 예를 도시한 도면.4 is an example of interpolating a G intensity value of a pixel having an intensity value in R and B color components using a median filter using pixels having an intensity value in a G color component in a 5 * 5 kernel configured for edge detection. Figure.

도 5는 R과 B의 컬러 성분에 강도값을 갖는 화소의 G 강도값을 수직 혹은 수평 라인 화소 평균값을 이용하여 보간하는 또 다른 예를 도시한 도면.FIG. 5 is a diagram showing another example of interpolating G intensity values of pixels having intensity values in color components of R and B using vertical or horizontal line pixel average values. FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 도시한 블럭 구성도.6 is a block diagram illustrating an automatic white balance adjustment apparatus of a CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 자동 화이트 밸런스 방식 적용에 따른 결과를 도시한 도면.7 is a view showing the results of applying the automatic white balance method of the present invention.

본 발명은 CMOS 이미지센서에 관한 것으로, 특히 CMOS 이미지센서의 자동 화이트 밸런스 조절 장치 및 자동 화이트 밸런스 조절 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CMOS image sensor, and more particularly, to an automatic white balance adjusting device and an automatic white balance adjusting method of a CMOS image sensor.

현재 이미지센서는 백만 화소 급이 주류를 이루고 있으며, 앞으로는 디지털 카메라(Digital still camera)의 범용화에 따라 300만개 이상의 화소를 갖는 ㅁ가 급의 이미지센서가 보편화될 전망이다. At present, the image sensor is the mainstream of 1 million pixels, and according to the generalization of digital still cameras, the K-class image sensor having more than 3 million pixels is expected to become common.

이미지센서는 들어오는 빛을 전기적 신호로 바꾸는 장치이기 때문에 광원에 따라 피사체의 색이 바뀌는 현상이 발생한다. 즉, 다른 광원 아레서는 같은 물ㅊ[가 다른 색깔을 가지게 되는 것이다. 피사체의 색을 보정하기 위해, 대표적으로 흰 피사체를 각 색정보에 곱해지는 계수 즉, 화이트 밸런스 게인(White Balance Gain; 이하 WBG라 함)을 조정하여 하얗게 표현하게 만드는 것이 자동 화이트 밸런스(Auto White Balance; 이하 AWB라 함)이다.Since the image sensor is a device that converts incoming light into an electrical signal, the color of the subject changes depending on the light source. That is, different light sources will have the same color in different colors. In order to correct the subject's color, it is typical to adjust the coefficient of the white subject to the color information, that is, white balance gain (hereinafter referred to as WBG) to make it appear white. (Hereinafter referred to as AWB).

AWB를 통한 이미지는 이상적으로는 하나의 피사체를 모든 광원에서 찍은 이미지의 결과가 사람의 눈으로 판단하기에 자연스러워야 한다.Images through AWB should ideally be natural for the human eye to judge the result of an image taken from a single light source.

도 1은 통상적인 CMOS 이미지센서의 구성을 개략적으로 도시한 블럭 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a conventional CMOS image sensor.

도 1을 참조하면, CMOS 이미지센서는 제어 및 외부시스템 인터페이스부(11)와, 화소 배열부(Pixel array, 10)와, 아날로그/디지털 변환부(12, Analog to Digital Converter; 이하 ADC라 함)와, 라인 메모리부(13)와 화상 신호 처리부(14)를 구비하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a CMOS image sensor includes a control and external system interface unit 11, a pixel array unit 10, and an analog-to-digital converter unit 12 (hereinafter referred to as an ADC). And a line memory section 13 and an image signal processing section 14.

이하, 전술한 구성을 갖는 CMOS 이미지센서의 각 구성 요소들의 동작을 자세히 살펴본다.Hereinafter, the operation of each component of the CMOS image sensor having the above-described configuration will be described in detail.

화소 배열부(10)는 빛에 반응하는 성질을 극대화시키도록 화소(Pixel)를 가로 N개, 세로 M개(N,M은 정수)로 배치하여 외부에서 들어오는 이미지에 대한 정보를 감지하는 부분으로 전체적인 이미지센서의 가장 핵심적인 부분이다.The pixel array unit 10 is a part that detects information about an image coming from the outside by arranging pixels (Pixel) horizontally and vertically (N, M are integers) in order to maximize the response to light. It is the most essential part of the overall image sensor.

제어 및 외부시스템 인터페이스부(11)는 FSM(Finite State Machine)을 이용하여 이미지센서의 이미지센서의 전체적인 동작을 제어하며, 외부 시스템에 대한 인터페이스 동작을 담당하는 바, 배치 레지스터(도시하지 않음)를 갖고 있어 여러가지 내부 동작에 관련된 사항에 대한 프로그램이 가능하며, 이 프로그램된 정보에 따라 전체 칩의 동작을 제어하는 역할을 한다.The control and external system interface unit 11 controls the overall operation of the image sensor of the image sensor by using a finite state machine (FSM), and is responsible for the interface operation to the external system, and includes a batch register (not shown). It can be programmed for various internal operations, and it controls the operation of the entire chip according to the programmed information.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 아날로그 라인 버퍼부는 선택된 한 로의 화소들의 전압을 감지하여 저장하는 역할을 하며, 아날로그 라인 버퍼부에 저장된 아날로그 데이터는 칼럼 디코더의 제어에 의해 선택된 칼럼의 데이터 값이 아날로그 버스를 통해 가변증폭부로 전송된다. On the other hand, although not shown in the figure, the analog line buffer unit serves to sense and store the voltage of the selected one pixel of the row, the analog data stored in the analog line buffer unit is the data value of the column selected by the control of the column decoder is analog It is sent to the variable amplifier via the bus.

가변증폭부 예컨대, PGA(Programmable Gain Amplifier)는 아날로그 라인 버퍼부에 저장된 화소 전압이 작은 경우 이를 증폭하는 역할을 하며, 가변증폭부를 거친 아날로그 데이터는 색상 보정 등의 과정을 거친 후, ADC(12)를 통해 디지털 값으로 변환된다. The variable amplifier, for example, a programmable gain amplifier (PGA) amplifies the pixel voltage stored in the analog line buffer unit when the pixel voltage is small. Is converted to a digital value through.

라인 메모리부(13)는 디지털 변환된 RGB 영상 신호를 라인별로 저장하는 역할을 하며, 화상 신호 처리부(14)는 오류 보정(Error correction), 색상 보간(Color interpolation), 감마 보정(Gamma correction), 색 공간 변환(Color space conversion) 등의 기능을 수행한다.The line memory unit 13 stores the digitally converted RGB image signal for each line, and the image signal processor 14 may include error correction, color interpolation, gamma correction, Performs functions such as color space conversion.

한편, 이미지센서는 제조 공정 상의 미세한 차이에 의해 오프셋 전압(Offset voltage)에 의한 고정 패턴 잡음(Fixed pattern noise)이 발생한다. 이러한 고정 패턴 잡음을 보상하기 위해 이미지센서는 화소 배열부(11)의 각 화소에서 리셋 신호(Reset voltage signal)와 데이터 신호(Data voltage signal)를 차례로 읽은 후 그 차를 출력하는 상호 연관된 이중 샘플링(Correlated Double Sampling; 이하 CDS라 함) 방식을 사용한다.Meanwhile, in the image sensor, a fixed pattern noise is generated due to an offset voltage due to a slight difference in the manufacturing process. In order to compensate for the fixed pattern noise, the image sensor reads a reset voltage signal and a data voltage signal from each pixel of the pixel array unit 11 in turn, and outputs the difference. Correlated Double Sampling (hereinafter referred to as CDS).

센서 내부의 회로는 들어오는 각각의 데이터 만으로는 광원에 의한 왜곡인지의 여부를 판단하는 것이 힘들기 때문에, 일반적으로 전체 이미지의 평균값이 흰색에 수렴한다는 가정 아래 화이트 밸런스를 수행한다. Since the circuit inside the sensor is difficult to determine whether it is distortion caused by the light source with each incoming data alone, it generally performs white balance under the assumption that the average value of the entire image converges on white.

이러한 방식의 경우, 이미지 상에 특정 색이 많이 분포하는 경우에 잘못된 광원 보정으로 특정 색의 톤이 회색에 가까워지는 현상이 발생하게 된다. In this case, when a large number of specific colors are distributed on an image, a phenomenon in which a tone of a specific color approaches gray is caused by incorrect light source correction.

이러한 단점을 보완하기 위해 최근에는 광원에 의한 왜곡에 의해 흰색이 나타날 영역을 화이트 화소 컨디션 체커(White Pixel Condition Checker; 이하 WPC라 함)를 이용하여 예상하고, 그에 해당하는 이미지 데이터만을 이용하여 화이트 밸런스를 수행하는 방법도 개발되었다.In order to make up for this drawback, recently, a white pixel condition checker (WPC) is used to predict an area where white color may appear due to distortion caused by a light source, and white balance using only corresponding image data. A method of doing this was also developed.

그러나, 이 방법 또한 WBG의 변화에 따라 흰색 영역이 지속적으로 변하는 현 상이 발생하여, 흰 피사체의 색을 흰색으로 보내지 못하고 한색으로 쏠리는 현상이 발생한다.However, this method also produces a phenomenon in which the white area is continuously changed according to the change of WBG, so that the color of the white subject cannot be sent to white and is concentrated in one color.

한편, 상기한 종래의 문제점을 구체적으로 살펴본다.On the other hand, looks at the above-mentioned conventional problems in detail.

도 2는 화이트 화소 컨디션 체커를 도시한 도면이며, 도 3은 종래기술에 따른 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 도시한 블럭 구성도이며, 도 4는 종래의 문제점을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a white pixel condition checker, FIG. 3 is a block diagram illustrating an automatic white balance adjusting apparatus according to the prior art, and FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional problem.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 종래기술을 살펴본다.Hereinafter, the prior art will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 자동 화이트 밸런스 조절 장치는 ADC로부터 출력되는 이미지 정보를 입력받아 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하는 증폭부(30)와, 증폭부(30)의 출력을 이용하여 보간 및 색공간 변환을 실시하는 보간/색공간 변환부(31)와, 색공간 변환이 이루어진 이미지 정보를 이용하여 화이트 화소를 판별하는 화이트 화소 판별부(32)와, 화이트 화소로 판별된 화소에서 Cr 및 Cb의 평균값을 산출하는 평균 산출부(33)와, Cr 및 Cb의 평균값을 이용하여 화이트 밸런스 조절을 실시하고, 그 결과를 증폭부로 피드백 제공하는 제어부(34)를 구비하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the automatic white balance adjusting device according to the related art uses an amplifier 30 to receive image information output from an ADC and amplify it using a white balance gain, and an output of the amplifier 30. An interpolation / color space conversion unit 31 which performs interpolation and color space conversion, a white pixel determination unit 32 which determines a white pixel using image information which has been subjected to color space conversion, and a pixel determined as white pixel. And an average calculating unit 33 for calculating the average values of Cr and Cb, and a control unit 34 for performing white balance adjustment using the average values of Cr and Cb, and providing the feedback to the amplifier.

기존의 흰색을 이용한 AWB의 경우 도 2의 Cb, Cr 축이 WBG의 변화에 따라 움직이는 단점이 있다. 이러한 단점에 의한 결과로 도 4에 도시된 바와 같이 특정 색 성분이 설계자에 의해 미리 정해진 WPC의 흰색 판단 영역으로 지속적으로 들어오는 단점이 생긴다.In the case of the conventional white AWB, the Cb and Cr axes of FIG. 2 move according to the change of the WBG. As a result of this disadvantage, as shown in FIG. 4, a specific color component continuously enters the white determination region of the WPC predetermined by the designer.

도 4의 (a)는 이미지 상에 흰색 피사체와 녹색 피사체가 있는 경우이다. 이 경우 설계자에 의해 정의된 흰색 판단 영역에는 흰색이 분포하고, 녹색의 경우는 노이즈나 센서에 의한 화상왜곡 등과 같은 센서의 특징이나 색의 연함에 따라 흰색 판단 영역에 일부분 분포하게 된다. 4A illustrates a case where a white subject and a green subject are on an image. In this case, white is distributed in the white determination region defined by the designer, and in the case of green, the white determination region is partially distributed in the white determination region according to the characteristic or color of the sensor such as noise or image distortion caused by the sensor.

여기서, 흰색 영역에 분포하는 정보의 평균은 침범한 녹색의 영역에 의해, Cb과 Cr가 모두 음(-)의 값을 가지게 되고, 이에 따라 알고리즘은 적색 게인과 청색 게인 값을 증가 시키게 된다. 이 증가분에 따라, 녹색 피사체의 이미지 정보는 R값과 B값의 증가로 회색(R,G,B가 비슷한 값을 가짐)에 가까운 색으로 변하게 되고, 이 과정의 반복에 따라, 도 4의 (b)와 같이 흰색은 자주색 쪽으로 쏠리고, 녹색은 회색 쪽으로 끌려들어오는 현상이 발생한다.Here, the average of the information distributed in the white area is a green area that is invasive, both Cb and Cr have a negative value, and accordingly the algorithm increases the red gain and blue gain values. According to this increase, the image information of the green subject is changed to a color close to gray (R, G, and B have similar values) due to the increase in the R value and the B value. As in b), white is pulled toward purple and green is pulled toward gray.

상기의 문제점을 극복하기 위해 제안된 본 발명은, 화이트 밸런스 조정 과정에서 흰색 영역의 변화를 방지하고 흰 피사체를 흰색으로 표현할 수 있는 자동 화이트 밸런스 조절 장치 및 자동 화이트 밸런스 조절 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention proposed to overcome the above problems, to provide an automatic white balance adjustment device and an automatic white balance adjustment method that can prevent the change of the white area in the white balance adjustment process and represent a white subject in white. It is done.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 아날로그 이미지 신호를 아날로그/디지털 변환하고 색상 보간을 실시하기 위한 아날로그 디지털 변환 및 보간부; 보간된 디지털 이미지 신호에 디지털 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하기 위 한 디지털 화이트 밸런스 증폭부; 화이트 밸런스 게인이 인가된 디지털 이미지 신호를 색 공간 변환하기 위한 제1 색공간 변환부; 보간된 디지털 이미지 신호에 화이트 밸런스 게인을 인가하지 않고 색공간 변환하기 위한 제2 색공간 변환부; 화이트 밸런스 게인이 인가되지 않고 색공간 변환된 디지털 이미지 신호를 이용하여 화이트 화소 컨디션을 체크하기 위한 화이트 화소 컨디션 체크부; 상기 화소 컨디션 체크부의 출력을 이용하여 Cr과 Cb의 평균을 산출하기 위한 평균 산출부; 및 상기 평균 산출부의 출력을 이용하여 피드백 루프를 통해 디지털 화이트 밸런스 게인을 조절하기 위한 화이트 밸런스를 제어하기 위한 자동 화이트 밸런스 제어부를 포함하는 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an analog-to-digital conversion and interpolation unit for analog-to-digital conversion and color interpolation; A digital white balance amplifier for amplifying the interpolated digital image signal by using digital white balance gain; A first color space converter for color space converting the digital image signal to which the white balance gain is applied; A second color space converter for converting the color space without applying a white balance gain to the interpolated digital image signal; A white pixel condition check unit for checking a white pixel condition using a digital image signal in which color balance is not applied and white balance gain is not applied; An average calculating unit for calculating an average of Cr and Cb by using the output of the pixel condition check unit; And an automatic white balance control unit for controlling a white balance for adjusting the digital white balance gain through a feedback loop by using the output of the average calculating unit.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 아날로그 이미지 신호에 아날로그 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하기 위한 아날로그 화이트 밸런스 증폭부; 아날로그 화이트 밸런스 게인이 인가된 아날로그 이미지 신호를 아날로그/디지털 변환하고 색상 보간을 실시하기 위한 아날로그 디지털 벼환 및 보간부; 아날로그 화이트 밸런스 게인이 인가된 보간된 디지털 이미지 신호를 색 공간 변환하기 위한 제1 색공간 변환부; 아날로그 화이트 밸런스 게인이 인가된 보간된 디지털 이미지 신호에 디지털 게인을 보상하기 위한 디지털 게인 보상부; 상기 디지털 게인 보상부의 출력을 색공간 변환하기 위한 제2 색공간 변환부; 상기 제2 색공간 변환부의 출력을 이용하여 화이트 화소 컨디션을 체크하기 위한 화이트 화소 컨디션 체크부; 상기 화소 컨디션 체크부의 출력을 이용하여 Cr과 Cb의 평균을 산출하기 위한 평균 산출부; 및 상기 평균 산출부의 출력을 이용하여 피드백 루프를 통해 디 지털 화이트 밸런스 게인과 디지털 게인을 조절하기 위한 화이트 밸런스를 제어하기 위한 자동 화이트 밸런스 제어부를 포함하는 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 제공한다.In addition, the present invention in order to achieve the above object, the analog white balance amplifier for amplifying the analog image signal using the analog white balance gain; An analog-digital converter and an interpolator for analog-to-digital conversion and color interpolation of an analog image signal to which analog white balance gain is applied; A first color space converter for color space converting the interpolated digital image signal to which the analog white balance gain is applied; A digital gain compensator for compensating digital gain on the interpolated digital image signal to which analog white balance gain is applied; A second color space converter for color space converting the output of the digital gain compensator; A white pixel condition checker for checking a white pixel condition using an output of the second color space converter; An average calculating unit for calculating an average of Cr and Cb by using the output of the pixel condition check unit; And an automatic white balance control unit for controlling a white balance for adjusting digital white balance gain and digital gain through a feedback loop using the output of the average calculator.

또한, 본 발명은, 흰색 영역을 구분짓는 블럭에서, 그 블럭에 해당하는 이미지 정보만을 이용하여 자동 화이트 밸런스 평균을 산출하고, 자동 화이트 밸런스 평균을 산출하고 피드백되는 경로가 존재하며, 흰색 영역을 구분짓는 블럭이 피드백 경로와 구분되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 화이트 밸런스 조절 방법을 제공한다.In addition, the present invention, in the block to distinguish the white region, using the image information corresponding to the block to calculate the automatic white balance average, calculate the automatic white balance average, there is a path that is fed back, and distinguish the white region It provides a method for automatic white balance adjustment, characterized in that the building block is separated from the feedback path.

본 발명에서는 평균을 산출해 WBG 피드백을 하는 데이타 경로와 흰색 영역을 판단하는 WPC로의 데이타 경로를 분리하여 처리한다. 즉, 피사체의 흰색 영역을 판단하는 정보는 WBG를 거치지 않은 이미지 정보를 사용하고, WBG를 거친 데이타를 이용하여 WBG에 피드백 되도록 한다. 이로 인해, 화이트 밸런스 조정 과정에서 흰색 영역의 변화를 방지하고, 흰 피사체를 흰색으로 표현할 수 있다.In the present invention, the data path for WBG feedback is calculated and the data path to the WPC for determining the white area is calculated and processed. That is, the information for determining the white region of the subject uses image information not passing through the WBG and is fed back to the WBG using the data passing through the WBG. As a result, the white region may be prevented from being changed during the white balance adjustment process, and the white subject may be expressed in white.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시 할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. do.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 도시한 블럭 구성도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating an automatic white balance adjusting device of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 자동 화이트 밸런스 조절 장치는 아날로그 이미지 신호를 아날로그/디지털 변환하고 색상 보간을 실시하기 위한 ADC 및 보간부(50)와, 보간된 디지털 이미지 신호에 디지털 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하기 위한 디지털 화이트 밸런스 증폭부(51)와, WBG가 인가된 디지털 이미지 신호를 색 공간 변환하기 위한 제1 색공간 변환부(52)와, 보간된 디지털 이미지 신호에 WBG를 인가하지 않고 색공간 변환하기 위한 제2 색공간 변환부(55)와, WBG가 인가되지 않고 색공간 변환된 디지털 이미지 신호를 이용하여 화이트 화소 컨디션을 체크하기 위한 화이트 화소 컨디션 체크부(56)와, 화소 컨디션 체크부(56)의 출력을 이용하여 Cr과 Cb의 평균을 산출하기 위한 평균 산출부(53)와, 평균 산출부(53)의 출력을 이용하여 피드백 루프를 통해 디지털 WBG를 조절하기 위한 화이트 밸런스를 제어하기 위한 자동 화이트 밸런스 제어부(54)를 구비하여 구성된다.Referring to FIG. 5, the automatic white balance adjusting device uses an ADC and an interpolator 50 for analog / digital converting an analog image signal and performing color interpolation, and amplifies the digital image signal using digital white balance gain. A digital white balance amplifying unit 51, a first color space converting unit 52 for color space converting a WBG-applied digital image signal, and color space conversion without applying WBG to the interpolated digital image signal. A second color space converter 55 for checking a white pixel condition using a digital image signal that is color space-converted without WBG applied thereto, and a pixel condition checker 56 for checking a white pixel condition. An average calculator 53 for calculating the average of Cr and Cb by using the output of 56) and a digital WBG through a feedback loop using the output of the average calculator 53. And an automatic white balance control unit 54 for controlling the white balance for adjustment.

상기한 구성을 갖는 자동 화이트 밸런스 회로는 디지털 화이트 밸런스 증폭부(51)로 디지털 곱셈기 또는 디지털 신호 증폭 장치를 사용한다. WPC 경로는 WBG를 거치지 않은 정보를 사용하고, 평균 및 실제 출력 이미지를 만드는데 사용하는 정보는 WBG를 거친 정보를 사용함으로써, 피드백에 의한 WPC 공간의 변화를 방지한다.The automatic white balance circuit having the above-described configuration uses a digital multiplier or a digital signal amplifier as the digital white balance amplifier 51. The WPC path uses information that does not go through the WBG, and the information used to create the average and actual output images uses the information that goes through the WBG, thereby preventing changes in the WPC space due to feedback.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 자동 화이트 밸런스 조절 장치를 도시한 블럭 구성도이다.FIG. 6 is a block diagram illustrating an automatic white balance adjustment apparatus of a CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 자동 화이트 밸런스 조절 장치는 아날로그 이미지 신호에 아날로그 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하기 위한 아날로그 화이트 밸런스 증폭부(60)와, 아날로그 WBG가 인가된 아날로그 이미지 신호를 아날로그/디지털 변환하고 색상 보간을 실시하기 위한 ADC 및 보간부(61)와, 아날로그 WBG가 인가된 보간된 디지털 이미지 신호를 색 공간 변환하기 위한 제1 색공간 변환부(62)와, 아날로그 WBG가 인가된 보간된 디지털 이미지 신호에 디지털 게인을 보상하기 위한 디지털 게인 보상부(65)와, 디지털 게인 보상부(65)의 출력을 색공간 변환하기 위한 제2 색공간 변환부(66)와, 제2 색공간 변환부의 출력을 이용하여 화이트 화소 컨디션을 체크하기 위한 화이트 화소 컨디션 체크부(67)와, 화소 컨디션 체크부(67)의 출력을 이용하여 Cr과 Cb의 평균을 산출하기 위한 평균 산출부(63)와, 평균 산출부(63)의 출력을 이용하여 피드백 루프를 통해 디지털 WBG와 디지털 게인을 조절하기 위한 화이트 밸런스를 제어하기 위한 자동 화이트 밸런스 제어부(64)를 구비하여 구성된다.Referring to FIG. 6, the automatic white balance adjusting device performs analog / digital conversion of an analog white balance amplifier 60 for amplifying an analog image signal using analog white balance gain, and an analog image signal to which analog WBG is applied. ADC and interpolation unit 61 for performing color interpolation, a first color space conversion unit 62 for color space conversion of an interpolated digital image signal to which analog WBG is applied, and interpolated digital to which analog WBG is applied A digital gain compensator 65 for compensating digital gain in the image signal, a second color space converter 66 for color space conversion of the output of the digital gain compensator 65, and a second color space converter The average of Cr and Cb is calculated using the output of the white pixel condition check unit 67 and the pixel condition check unit 67 for checking the white pixel condition using the output. An average calculating unit 63 for calculating and an automatic white balance control unit 64 for controlling the white balance for adjusting the digital WBG and the digital gain through a feedback loop using the output of the average calculating unit 63; It is configured by.

상기한 구성을 갖는 자동 화이트 밸런스 회로는 WBG로 아날로그 증폭기를 사용하는 것으로써, WPC의 경로와 평균 및 실제 출력이미지를 만드는데 사용하는 경로는 모두 아날로그 증폭기를 거치지 않을 수 없다. 이 경우, WPC의 공간 좌표가 WBG의 변화에 움직이지 않게 하기 위하여 WBG에 적용된 게인을 보상하는 회로 즉, 디지털 게인 보상부(65)를 WPC 블럭 전단에 삽입하였다.The automatic white balance circuit having the above-described configuration uses an analog amplifier as the WBG, and the path of the WPC and the path used to generate the average and actual output image must all go through the analog amplifier. In this case, a circuit for compensating the gain applied to the WBG, that is, the digital gain compensator 65, is inserted in front of the WPC block so that the spatial coordinates of the WPC do not move with the change of the WBG.

도 7은 본 발명의 자동 화이트 밸런스 방식 적용에 따른 결과를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a result of applying the automatic white balance method of the present invention.

상기한 두 실시예에서와 같이 두 경로를 분리함에 따라 도 7과 같은 결과를 얻을 수 있다. As in the above-described two embodiments, as shown in FIG. 7, the two paths are separated.

도 4의 경우 WBG의 변화에 따라 WPC의 흰색 영역에 들어오는 화소가 변화하게 되지만, 도 7의 경우 WBG의 변화에 무관하게 WPC의 흰색 영역에 들어오는 화소가 변화하지 않게 된다. In FIG. 4, the pixel entering the white region of the WPC changes according to the change of WBG. However, in FIG. 7, the pixel entering the white region of the WPC does not change regardless of the change of WBG.

도 7의 (a)와 (b)는 WPC에서의 화소의 분포를 나타내며, 본 발명에서는 자동 화이트 밸런스를 위한 피드백에 따라 WPC의 화소 분포가 변하지 않음을 나타낸다.7 (a) and 7 (b) show the distribution of pixels in the WPC, and in the present invention, the distribution of pixels in the WPC does not change according to feedback for automatic white balance.

도 7의 (c)와 (d)는 평균을 산출하여 자동 화이트 밸런스의 피드백을 계산하는 블럭으로, WPC에서 흰색 영역으로 판단되는 화소의 정보만을 평균으로 산출하므로, 종래에 비해 쏠림 현상이 현저히 감소하게 된다.7 (c) and 7 (d) are blocks for calculating an average of feedback of an automatic white balance by calculating an average, and calculating only an average of information of a pixel determined to be a white area in a WPC, thus significantly reducing the phenomenon of tilting. Done.

상기한 도 5 및 도 6에 도시된 자동 화이트 밸런스 조절 장치는 도 1의 CMOS 이미지센서 구조에서 화상 신호 처리부(14)에 해당하는 구성일 수도 있고, 그 외의 이미지센서의 자동 화이트 밸런스 데이터 처리 방식이 흰색 영역을 판별하여 이용하는 경우에 상기한 본 발명의 자동 화이트 밸런스 방식을 적절하게 변형하게 적용할 수 있다.5 and 6 may be a configuration corresponding to the image signal processor 14 in the CMOS image sensor structure of FIG. 1, and other automatic white balance data processing schemes of the image sensor may be used. When the white region is determined and used, the above-described automatic white balance method of the present invention can be appropriately applied.

전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 평균을 산출해 WBG 피드백을 하는 데이타 경로와 흰색 영역을 판단하는 WPC로의 데이타 경로를 분리하여 처리함으로써, 화이트 밸런스 조정 과정에서 흰색 영역의 변화를 방지하고, 흰 피사체를 흰색으로 표현할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.According to the present invention as described above, by processing the data path to the WPC that calculates the average and WBG feedback and the WPC to determine the white area, the white area is prevented from being changed during the white balance adjustment process, and the white subject It can be seen through the embodiment that can be expressed in white.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

상술한 본 발명은, 화이트 밸런스 조정 과정에서 흰색 영역의 변화를 방지하고, 흰 피사체를 흰색으로 표현할 수 있도록 함으로써, 이미지센서의 성능을 향상시키는 효과가 있다.The present invention described above has the effect of improving the performance of the image sensor by preventing a change in the white area and expressing a white subject in white during the white balance adjustment process.

Claims (7)

아날로그 이미지 신호를 아날로그/디지털 변환하고 색상 보간을 실시하기 위한 아날로그 디지털 변환 및 보간부;An analog-digital conversion and interpolation unit for performing analog / digital conversion of the analog image signal and color interpolation; 보간된 디지털 이미지 신호에 디지털 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하기 위한 디지털 화이트 밸런스 증폭부;A digital white balance amplifier for amplifying the interpolated digital image signal by using digital white balance gain; 화이트 밸런스 게인이 인가된 디지털 이미지 신호를 색 공간 변환하기 위한 제1 색공간 변환부;A first color space converter for color space converting the digital image signal to which the white balance gain is applied; 보간된 디지털 이미지 신호에 화이트 밸런스 게인을 인가하지 않고 색공간 변환하기 위한 제2 색공간 변환부;A second color space converter for converting the color space without applying a white balance gain to the interpolated digital image signal; 화이트 밸런스 게인이 인가되지 않고 색공간 변환된 디지털 이미지 신호를 이용하여 화이트 화소 컨디션을 체크하기 위한 화이트 화소 컨디션 체크부;A white pixel condition check unit for checking a white pixel condition using a digital image signal in which color balance is not applied and white balance gain is not applied; 상기 화소 컨디션 체크부의 출력을 이용하여 Cr과 Cb의 평균을 산출하기 위한 평균 산출부; 및An average calculating unit for calculating an average of Cr and Cb by using the output of the pixel condition check unit; And 상기 평균 산출부의 출력을 이용하여 피드백 루프를 통해 디지털 화이트 밸런스 게인을 조절하기 위한 화이트 밸런스를 제어하기 위한 자동 화이트 밸런스 제어부Automatic white balance control unit for controlling the white balance for adjusting the digital white balance gain through a feedback loop using the output of the average calculation unit 를 포함하는 자동 화이트 밸런스 조절 장치.Automatic white balance adjustment device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 디지털 화이트 밸런스 증폭부는 디지털 곱셈기 또는 디지털 신호 증폭 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 화이트 밸런스 조절 장치.And the digital white balance amplifier comprises a digital multiplier or a digital signal amplifier. 아날로그 이미지 신호에 아날로그 화이트 밸런스 게인을 이용하여 증폭하기 위한 아날로그 화이트 밸런스 증폭부;An analog white balance amplifier for amplifying the analog image signal using analog white balance gain; 아날로그 화이트 밸런스 게인이 인가된 아날로그 이미지 신호를 아날로그/디지털 변환하고 색상 보간을 실시하기 위한 아날로그 디지털 변환 및 보간부;An analog-digital conversion and interpolation unit for performing analog-to-digital conversion and color interpolation on an analog image signal to which analog white balance gain is applied; 아날로그 화이트 밸런스 게인이 인가된 보간된 디지털 이미지 신호를 색 공간 변환하기 위한 제1 색공간 변환부;A first color space converter for color space converting the interpolated digital image signal to which the analog white balance gain is applied; 아날로그 화이트 밸런스 게인이 인가된 보간된 디지털 이미지 신호에 디지털 게인을 보상하기 위한 디지털 게인 보상부;A digital gain compensator for compensating digital gain on the interpolated digital image signal to which analog white balance gain is applied; 상기 디지털 게인 보상부의 출력을 색공간 변환하기 위한 제2 색공간 변환부;A second color space converter for color space converting the output of the digital gain compensator; 상기 제2 색공간 변환부의 출력을 이용하여 화이트 화소 컨디션을 체크하기 위한 화이트 화소 컨디션 체크부;A white pixel condition checker for checking a white pixel condition using an output of the second color space converter; 상기 화소 컨디션 체크부의 출력을 이용하여 Cr과 Cb의 평균을 산출하기 위한 평균 산출부; 및An average calculating unit for calculating an average of Cr and Cb by using the output of the pixel condition check unit; And 상기 평균 산출부의 출력을 이용하여 피드백 루프를 통해 디지털 화이트 밸런스 게인과 디지털 게인을 조절하기 위한 화이트 밸런스를 제어하기 위한 자동 화이트 밸런스 제어부Automatic white balance control unit for controlling the digital white balance gain and the white balance for adjusting the digital gain through a feedback loop using the output of the average calculation unit 를 포함하는 자동 화이트 밸런스 조절 장치.Automatic white balance adjustment device comprising a. 흰색 영역을 구분짓는 블럭에서, 그 블럭에 해당하는 이미지 정보만을 이용하여 자동 화이트 밸런스 평균을 산출하고,In a block separating white areas, an automatic white balance average is calculated using only image information corresponding to the block, 자동 화이트 밸런스 평균을 산출하고 피드백되는 경로가 존재하며, 상기 흰색 영역을 구분짓는 블럭이 피드백 경로와 구분되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 화이트 밸런스 조절 방법.A path for calculating an automatic white balance average and being fed back exists, and allowing a block separating the white area to be separated from a feedback path. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 자동 화이트 밸런스 평균을 구하고, 그의 피드백이 아날로그 증폭기에 적용되는 것을 특징으로 하는 자동 화이트 밸런스 조절 방법.Obtaining said auto white balance average and applying feedback thereof to an analog amplifier. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 자동 화이트 밸런스 평균을 구하고, 그의 피드백이 디지털 증폭기에 적용되는 것을 특징으로 하는 자동 화이트 밸런스 조절 방법.Obtaining an average of the automatic white balance and applying the feedback thereof to a digital amplifier. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 자동 화이트 밸런스 평균을 구하고, 그의 피드백이 디지털 신호 처리 장치에 적용되는 것을 특징으로 하는 자동 화이트 밸런스 조절 방법.Obtaining an average of the automatic white balance and applying the feedback thereof to a digital signal processing apparatus.
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