KR0139833B1 - 해상도 향상기능을 갖는 디지탈 비데오 카메라 - Google Patents
해상도 향상기능을 갖는 디지탈 비데오 카메라Info
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Abstract
해상도 향상기능을 갖는 디지탈 비데오카메라는, 공간화소어긋남방식에 따라 고체촬상소자들로부터 얻어진 아날로그 색신호들을 수신하며 고체촬상소자에 의한 색신호의 전송주파수와 동일한 주파수로 샘플링 및 A/D변환하는 A/D변환기들을 구비한다. 지연기는 A/D변환된 적색·녹색·청색신호중에서 녹색신호를 한 화소시간간격만큼 시간지연시킨다. 제1가산기는 시간 지연되지 않은 적색신호와 청색신호 및 녹색신호를 가산하여 제1휘도신호를 발생하며, 제2가산기는 지연기에 의해 시간지연된 녹색신호를 대응하는 적색신호 및 청색신호와 가산하여 제2휘도신호를 발생한다. 멀티플렉서는 제1휘도신호 및 제2휘도신호를 색신호의 전송주파수에 대응하는 주기의 ½인 시간간격으로 번갈아 선택하여 출력한다. 따라서, 본 발명은 A/D변환시의 데이타손실에 의한 해상도 저하의 문제를 해결하면서도 생산비용을 줄일 수 있는 효과를 가져온다.
Description
제1도는 디지탈 비데오카메라에서의 종래의 해상도 향상장치를 나타낸 블록도.
제2도는 제1도 장치의 신호 타이밍도.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해상도 향상장치의 블록도.
제4도는 제3도의 장치의 신호 타이밍도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
42 ~ 44 : 촬상기 45 ~ 47 : A/D 변환기
48 : 지연기 49 : 멀티플렉서
M1 ~ M3 : 곱셈기 A1, A2 : 가산기
본 발명은 해상도 향상기능을 갖는 디지탈 비데오카메라에 관한 것으로, 특히, 고체촬상소자를 사용하는 디지탈 비데오카메라 등에 의해 촬영되어 현시(dispaly)되는 영상의 해상도를 향상시키는 디지탈 비데오카메라에 관한 것이다.
렌즈를 통해 들어온 피사체의 광학상을 텔레비젼 영상신호로 바꾸기 위해, 반도체로 만들어진 고체촬상소자가 이용되고 있다. 고체촬상소자는 광전효과를 이용하여 피사체의 광학상을 텔레비젼 영상신호로 변환시키는 것으로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device ; CCD), 금속산화물반도체(Metal Oxide Semi Conductor ; MOS) 등이 있다.
전하결합소자(CCD)를 이용하는 아날로그방식의 비데오카메라에서는, 적색 및 청색의 고체촬상소자들이 피사체로부터 전기적 영상신호를 획득할 때에 화소와 화소사이의 빛은 감지할 수 없는 문제를 극복하기 위해, 녹색 촬상소자의 화소를 적색촬상소자 및 청색소자의 화소에 대해 ½화소간격만큼 자리이동시킨 공간화소어긋남방식을 이용한다. 공간화소어긋남방식을 이용하면 4fsc(1fsc≒3.58MHz)의 전송주파수로 전하결합소자로부터 출력하는 데이타에 의한 영상의 해상도가 560개(本) 정도에서 약 750개 이상으로 증가하지만, 디지탈방식의 비데오카메라에서는 공간화소어긋남방식을 이용함에도 불구하고 아날로그/디지탈변환시의 데이타손실에 의해 해상도가 떨어지는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 디지탈방식 해상도 향상장치를 제1도 내지 제2도를 참조하여 설명한다.
제1도는 디지탈 비데오카메라에서의 종래의 해상도 향상장치를 나타낸 블록도로서, 3판식 고체촬상소자를 이용하는 비데오카메라의 해상도 향상장치를 나타낸 것이다.
제1도의 장치는, 촬영렌즈 및 색분리광학계를 통과한 적·녹·청의 광성분을 전기신호로 변환시키는 전하결합소자(CCD)를 구비한 세개의 촬상기들(1, 2, 3), 촬상기들(1, 2, 3) 각각의 출력단에 연결되며 4fsc의 클럭신호(ADCLK)에 따라 아날로그-디지탈변환을 실행하는 세개의 A/D변환기들(4, 5, 6), 4fsc의 쓰기클럭신호(W_CLK) 및 8fsc의 읽기클럭신호( R_CLK)에 따라 상술의 A/D변환기들(4, 5, 6) 각각의 출력데이타를 저장 및 출력하는 세개의 라인메모리들(7, 8, 9), 라인메모리들(7, 8, 9) 각각의 출력단에 연결되며 휘도신호를 만들기 위한 소정 계수들을 입력하는 신호에 각각 곱하여 출력하는 세개의 곱셈기들(M1, M2, M3), 곱셈기(M2)의 출력단에 연결되는 지연기(10), 및 세개의 곱셈기들(M1, M2, M3)의 출력을 가산하여 출력하는 가산기(A)로 구성된다. 그리고, 세개의 촬상기들(1, 2, 3)은 적색 및 청색화소에 대해 녹색화소가 ½화소간격만큼 어긋나게 배열되는 공간화소어긋남방식에 따라 구성된다.
제2도는 제1도 장치의 신호타이밍도이다. 제2도에서 데이타블록 및 펄스에 표시된 문자는 신호들의 시간적인 구분을 위한 것이다.
제1도의 장치에서, 적촬상기(1)에 의한 적색신호(R1), 녹촬상기(2)에 의한 녹색신호(G1) 및 청촬상기(3)에 의한 청색신호(B1)가 4fsc의 전송주파수를 갖는 아날로그신호형태로 해당 A/D변환기들(4, 5, 6)에 각각 입력하면, A/D변환기들(4, 5, 6)은 4fsc의 주파수를 갖는 클럭신호(ADCLK)에 따라 입력신호를 샘플링 및 디지탈 변환한다. 즉, 제2도(a)에서 클럭신호(ADCLK)의 폴링에지에서 아날로그신호를 샘플링 및 디지탈변환한다. A/D변환기들(4, 5, 6)로부터 출력하며 제2도(b)의 시간관계를 갖는 색신호들은 쓰기클럭신호(W_CLK)에 따라 라인메모리들(7, 8, 9)에 저장된다. 색신호들이 읽기클럭신호(R_CLK)에 의해 제2도(c)의 형태로 라인메모리들(7, 8, 9)로부터 출력하면, 곱셈기(M1)는 적색신호에 계수 0.3을 곱하여 출력하며, 곱셈기(M2)는 녹색신호에 계수 0.59를 곱하여 출력하고, 곱셈기(M3)는 청색신호에 계수 0.11을 곱하여 출력한다. 곱셈기들(M1, M2, M3)로부터 출력하는 제2도(c) 형태의 신호들 중 녹색신호(G3)는 지연기(10)에 의해 ½화소간격에 해당하는 35μsec정도의 시간만큼 지연되게 출력된다. 지연기(10)에 의한 제2도(d) 형태의 녹색신호(G4)와 곱셈기들(M1, M3)로부터 출력하는 색신호들(R3, B3)은 가산기(A)에 의해 가산되어 제2도(e)에서 보인 바와 같은 시간관계를 갖는 휘도신호(Y)로 출력된다.
이와 같은 경우, A/D변환기들(4, 5, 6)은 촬상기로부터 출력하는 색신호의 샘플링주파수와 동일한 4fsc의 샘플링주파수를 이용하기 때문에 신호변환시의 데이터 손실 없이 디지탈변환이 가능한 반면, 라인메모리와 같은 메모리소자를 추가로 사용해야만 고해상도의 휘도신호를 얻을 수 있다는 문제가 있다.
촬상기로부터 출력하는 아날로그신호의 디지탈변환에 의한 해상도저하를 극복하기 위한 종래의 또 다른 기술로는, 제1도의 장치에서 A/D변환기들의 클럭주파수를 8fsc로 하며 라인메모리의 쓰기클럭신호(W_CLK) 및 읽기클럭신호(R_CLK) 둘 다가 8fsc의 주파수를 갖도록 하고, 지연기를 사용하지 않는 시스템을 구성하는 것이다. 이와 같은 방법의 경우에는, A/D변환시의 샘플링주파수를 촬상기로부터 전송되는 신호의 주파수보다 높게 함으로써 A/D변환시의 신호손실을 최대한 방지하면서 고해상도의 휘도신호를 얻을 수 있다. 그러나, 이 경우, 전체 신호처리과정에서 8fsc의 고주파를 이용하기 때문에 회로설계시 생산비용이 상승할 뿐만 아니라 주변 아날로그회로에 영향을 주게되어 노이즈문제가 발생한다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 촬상기로부터 전송되는 아날로그 색신호를 그 신호와 동일한 샘플링주파수로 디지탈변환하며, 디지탈로 변환된 색신호들 중의 녹색신호를 한 화소에 해당하는 시간간격만큼 지연시킨 다음, 지연된 녹색신호를 이용하여 생성된 휘도신호와 지연되지 않은 녹색신호를 이용하여 생성된 다른 휘도신호를 샘플링시간간격의 ½배에 해당하는 시간간격마다 멀티플렉싱함으로써 아날로그-디지탈변환에 따른 해상도 저하문제를 해결함과 동시에 적은 비용으로 회로를 구성할 수 있는 디지탈 화상처리에서의 해상도 향상장치를 제공함에 있다.
이와 같은 본 발명의 목적은, 녹색신호에 대응하는 고체촬상소자를 적·청색신호들에 대응하는 고체촬상소자들로부터 ½화소간격만큼 어긋나게 배치하는 공간화소어긋남방식에 따라 구성된 고체촬상소자들을 이용하여 피사체로부터 영상을 획득하는 디지탈 비데오카메라에 있어서, 상기 고체촬상소자들로부터 적·녹·청색신호들을 수신하며, 수신된 색신호들을 상기 고체촬상소자가 갖는 색신호의 전송주파수와 동일한 주파수로 샘플링 및 아날로그-디지탈변환하여 출력하는 A/D변환수단; A/D변환수단으로부터 출력하는 적·녹·청색신호들에 휘도신호를 만들기 위한 소정 계수들을 각각 곱하여 출력하는 곱셈수단; 적색신호 및 청색신호 둘 다에 대하여 녹색신호가 한 화소간격만큼 시간간격을 유지하도록 상기 곱셈수단으로부터 출력하는 적·녹·청색신호들중에서, 적색신호 및 청색신호의 둘 다와 녹색신호중의 한 쪽을 시간지연시켜 출력하는 지연수단; 상기 곱셈수단으로부터 적·녹·청색신호들을 수신하며, 수신된 적·녹·청색신호들을 가산하여 제1휘도신호를 생성 및 출력하는 제1가산기; 상기 지연수단에 의해 지연된 색신호를 상기 지연수단으로부터, 상기 지연수단에 의해 지연되지 않은 색신호를 상기 곱셈수단으로부터 각각 수신하며, 수신된 색신호들을 가산하여 제2휘도신호를 생성 및 출력하는 제2가산기; 및 상기 제1가산기로부터의 제1휘도신호 및 제2가산기로부터의 제2휘도신호를 수신하며, 수신된 제1휘도신호 및 제2휘도신호를 상기 전송주파수에 대응하는 주기의 ½인 시간간격으로 번갈아 선택하여 출력하는 멜티플렉서를 포함하는 디지탈 비데오카메라에 의해 달성된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해상도 향상장치의 블록도이다.
제3도의 장치는, 제1도에 관련하여 설명한 촬상기들(1, 2, 3)과 마찬가지로, 적색 및 청색화소에 대해 녹색화소가 ½화소간격만큼 어긋나게 배열되는 공간화소어긋남방식에 따라 구성되며 색분리광학계(41)에 연결된 적촬상기(42)와 녹촬상기(43) 및 청촬상기(44)와, 촬상기들(42, 43, 44) 각각의 출력단에 연결되며 4fsc의 아날로그 색신호들 중 적색신호를 입력받는 제1A/D변환기(45)와 녹색신호를 입력받는 제2A/D변환기(46) 및 청색신호를 입력받는 제3A/D변환기(47)와, A/D변환기들(45, 46, 47)의 출력단에 각각 연결되며 휘도신호를 만들기 위한 소정 계수들 각각을 곱하는 세개의 곱셈기들(M1, M2, M3)과, 곱셈기들(M1, M2, M3)의 출력을 입력받도록 연결된 제1가산기(A1)와, 제2곱셈기(M2)의 출력데이타를 한 화소간격(약 70μsec정도)만큼 지연출력하는 지연기(48)와, 제1곱셈기(M1)와 제3곱셈기(M3) 및 지연기(48)의 출력데이타를 가산 출력하는 제2가산기(A2), 그리고 제1가산기(A1)와 제2가산기(A2)의 출력데이타를 입력받아 상술의 A/D변환기들(45, 46, 47)에 인가되는 샘플링주파수와 동일한 주파수를 갖는 클럭신호(ADCLK)의 하이레벨과 로우레벨에서 각각 다른 입력단을 선택하도록 절환되는 멀티플렉서(49)로 구성된다. 그리고 A/D변환기들(45, 46, 47) 및 멀티플렉서(49)에 인가되는 클럭은 모두 4fsc이며 A/D변환기들(45, 46, 47)은 클럭신호(ADCLK)의 폴링에지에서 샘플링동작을 수행하도록 구성한다.
제4도는 제3도 장치의 신호 타이밍도이다. 제4도의 타이밍도는 제2도의 경우처럼 데이타블록 및 펄스에 표시된 문자를 이용하여 신호들간의 시간을 구분한다.
촬영렌즈(40)를 통해 입사한 다음 색분리광학계(41)에 의해 분리된 적색·녹색·청색광은 전하결합소자를 구비한 촬상기들(42, 43, 44)에 의해 각각 전기적 신호로 변환되며, 이 전기적 신호들은 제4도(a)와 같은 시간 관계를 유지하면서 A/D변환기들(45, 46, 47)에 각각 입력한다. 제1A/D변환기(45) 및 제3A/D변환기(47)는 제4도(a)에서 R1, G1로 표시된 아날로그 신호를 입력받아 클럭신호(ADCLK)의 폴링에지에서 샘플링하여 출력한다.
제2A/D변환기(46)는 제4도(a)의 G1신호를 입력받아 클럭신호(ADCLK)의 폴링에지에서 입력받은 G1신호를 샘플링한다. 따라서, A/D변환기들(45, 46, 47)로부터 출력하는 데이타들은 제4도(b)에서 보인 바와 같은 시간관계를 갖게 된다. 그리고, 적색, 녹색 및 청색 영상에 관련한 데이타들은 종래의 경우와 마찬가지로 곱셈기들(M1, M2, M3)에 의해 휘도신호를 만들기 위한 소정 계수들이 각각 곱해진다.
제2곱셈기(M2)로부터 출력하는 데이타(G2)는 지연기(48)에 의해 한 화소에 해당하는 시간간격만큼 지연출력된다. 제1가산기(A1)는 곱셈기들(M1, M2, M3)의 출력데이타를 가산하여 휘도신호(Y1)를 생성 및 출력하고, 제2가산기(A2)는 제1곱셈기(M1)와 제3곱셈기(M3) 및 지연기(48)의 출력 데이타를 가산하여 휘도신호(Y2)를 생성 및 출력한다. 제4도(a) 및 (d)를 통해 알 수 있는 것처럼, 제1가산기(A1)에 의해 생성된 휘도신호(Y1)는 클럭신호(ADCLK)의 폴링에지에서 얻을 수 있는 데이타에 해당되며, 제2가산기(A2)에 의해 생성된 휘도신호(Y2)는 클럭신호(ADCLK)의 라이징에지에서 얻을 수 있는 데이타에 해당한다. 따라서, 멀티플렉서(49)를 이용하여 Y1신호 및 Y2신호를 적절히 선택하여 출력하면 고해상도의 영상 획득을 가능케하는 휘도신호(Y)를 생성할 수 있다.
멀티플렉서(49)는 4fSC의 주파수를 갖는 제어신호(CTL)를 입력받아 제어신호(CTL)의 하이레벨에서는 제2가산기(A2)에 연결된 데이타입력단을 선택하며 로우레벨에서는 제1가산기(A1)에 연결된 데이타입력단을 선택하고, 선택된 입력단의 데이타를 출력한다. 즉, 동일 시간에 멀티플렉서(49)로 입력하는 데이타중 제2가산기(A2)로부터 입력된 데이타가 먼저 출력한 다음 제1가산기(A1)로부터의 데이타가 출력한다. 따라서, 멀티플렉서(49)로부터 출력하는 휘도신호(Y)는 제4도(e)의 형태로 구성되며 아날로그/디지탈 변환에 의한 데이타손실이 보상된 휘도신호가 된다. 이 휘도신호는 종래의 경우 (제2도(e))와 동일한 해상도를 제공한다.
상술한 일 실시예에서는 샘플링클럭신호의 폴링에지에서 샘플링되는 녹색신호를 한 화소만큼 지연시켜 두 종류의 휘도신호를 생성함으로써 휘도신호의 해상도를 향상시켰다. 그러나, 샘플링클럭신호의 라이징에지에서 색신호들이 샘플링되는 A/D변환기를 사용하여 적색신호 및 청색신호를 한 화소만큼 지연시켜 두 종류의 휘도신호를 생성시킴으로써 휘도신호의 해상도를 향상시키는 것도 가능하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 디지탈 비데오카메라는, A/D변환시의 데이타손실에 의한 해상도저하의 문제를 해결하며 또한 제품의 생산비용을 줄일 수 있는 효과가 있다
Claims (3)
- 녹색신호에 대응하는 고체촬상소자를 적·청색신호들에 대응하는 고체촬상소자들로부터 ½화소간격만큼 어긋나게 배치하는 공간화소어긋남방식에 따라 구성된 고체촬상소자들을 이용하여 피사체로부터 영상을 획득하는 디지탈 비데오카메라에 있어서, 상기 고체촬상소자들로부터 적·녹·청색신호들을 수신하며, 수신된 색신호들을 상기 고체촬상소자가 갖는 색신호의 전송주파수와 동일한 주파수로 샘플링 및 아날로그-디지탈변환하여 출력하는 A/D변환수단; 상기 A/D변환수단으로부터 출력하는 적·녹·청색신호들에 휘도신호를 만들기 위한 소정 계수들을 각각 곱하여 출력하는 곱셈수단; 적색신호 및 청색신호 둘 다에 대하여 녹색신호가 한 화소간격만큼 시간간격을 유지하도록, 상기 곱셈수단으로부터 출력하는 적·녹·청색신호들중에서, 적색신호 및 청색신호의 둘 다와 녹색신호중의 한 쪽을 시간지연시켜 출력하는 지연수단; 상기 곱셈수단으로부터 적·녹·청색신호들을 수신하며, 수신된 적·녹·청색신호들을 가산하여 제1휘도신호를 생성 및 출력하는 제1가산기; 상기 지연수단에 의해 지연된 색신호를 상기 지연수단으로부터, 상기 지연수단에 의해 지연되지 않은 색신호를 상기 곱셈수단으로부터 각각 수신하며, 수신된 색신호들을 가산하여 제2휘도신호를 생성 및 출력하는 제2가산기; 및 상기 제1가산기로부터의 제1휘도신호 및 제2가산기로부터의 제2휘도신호를 수신하며, 수신된 제1휘도신호 및 제2휘도신호를 상기 전송주파수에 대응하는 주기의 ½인 시간간격으로 번갈아 선택하여 출력하는 멜티플렉서를 포함하는 디지탈 비데오카메라.
- 제1항에 있어서, 상기 지연수단은 상기 곱셈수단으로부터 출력하는 녹색신호를 지연출력하는 것을 특징으로 하는 디지탈 비데오카메라.
- 제2항에 있어서, 상기 멀티플렉서는 상기 전송주파수에 대응하는 한 주기에 대하여 앞의 ½시간간격에는 상기 제2가산기로부터 출력하는 제2휘도신호를 선택출력하며 뒤의 ½시간간격에는 상기 제1가산기로부터 출력하는 제1휘도신호를 선택출력하는 것을 특징으로 하는 디지탈 비데오카메라.
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