KR0174038B1 - 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치 - Google Patents

감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비디오 카메라에서 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치에 관한 것이다. 본 발명의 비디오카메라에서는 렌즈 및 조리개를 통하여 결상되는 피사체의 상을 광전변환하여 영상신호를 출력하는 CCD와, 화상촬영시 촬영조건에 따라 CCD중심부와 CCD전체의 신호를 선택스위칭하기 위한 스위치와, 스위치에서 스위칭 선택된 CCD 중심부 또는 CCD전체의 신호를 입력하여 카메라의 노출량을 조절하는 조리개 및 조리개구동부와, CCD에서 출력되는 영상신호를 소정의 피드백신호에 의해 결정되는 감마보정계수로 감마보정하고 니이보정하여 출력하는 감마 및 니이보정부, 및 감마보정된 신호를 입력하여 화상의 어두운 부분의 양을 감지하고 그 감지결과에 따라 감마보정계수를 변화시키는 감마보정계수변경수단으로 구성된다.
따라서, 본 발명은 화상 촬영시 촬영화상의 명암차가 큰 경우에도 오토아이리스방식을 적용할 수 있으며, 감마보정계수를 변환하여 콘트라스트를 높이고 화면전체를 표현할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트 보정장치
제1도는 일반적인 비디오카메라의 일부분을 나타낸 구성도.
제2도는 중점측광의 CCD구조도.
제3도는 입력영상데이타에 대응하는 니이보정 및 감마보정된 데이타를 얻기 위한 특성곡선.
제4도는 본 발명의 비디오카메라에서 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치를 나타내는 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : 모드선택부 41 : 제어부
42 : 렌즈 43 : 조리개
44 : CCD 45 : 조리개구동부
46 : 감마 및 니이보정부 47,53 : A/D 변환기
48 : 롬 49 : 감마보정계수변경수단
50 : 레벨클립부 51 : DC-커플링부
52 : 적분기
본 발명은 비디오 카메라에 관한 것으로서, 특히 화면의 상태에 따라 감마(γ)보정계수를 변경시켜 콘트라스트를 조절할 수 있는 콘트라스트 보정장치에 관한 것이다.
일반적으로 비디오카메라에서 피사체의 화상을 아름답게 재현하기 위해서는 적정한 노출이 필요하다. 이를 위해 대부분의 카메라는 오토 아이리스(Auto Iris)방식을 채용하고 있다. 이것은 카메라의 영상신호 출력의 평균치, 혹은 피크치를 끌어내어 이것에 의해 렌즈의 조리개를 자동 조절하는 기능이다.
이와 같은 오토 아이리스방식을 채용하고 있는 비디오카메라의 장치를 제1도 내지 제3도를 참조하여 설명한다.
제1도는 종래의 기술에 따른 비디오카메라 장치를 보여준다. 피사체의 상을 결상시키기 위한 렌즈(11) 및 카메라의 노출량을 조절하는 조리개(12)를 통하여 결상되는 피사체의 상을 입력하는 CCD(13)는 광전변환하여 영상신호를 출력하게 된다. CCD(13)에서 광전변환된 영상신호를 입력하는 감마 및 니이보정부(15)는 제3도와 같이 감마보정 및 니이보정을 하여 출력하게 된다. 감마보정은, 카메라로 입력되는 광학 신호로부터 얻어지는 전기적 영상신호의 감마특성을 1이 되도록 보정하여 카메라로 입력되는 광학신호와 수상기에 의해 출력되는 광학 신호간에는 선형적인 관계를 유지해 주기 위한 기능이다. 니이보정은, 주로 사용하는 신호영역외에 과대하게 들어 온 빛에 의해 형성된 신호를 일정레벨 이하로 압축하는 기능이다. 그러므로, 감마 및 니이보정부(15)는 입력되는 영상신호가 0~100IRE 이내에서 존재하면 감마보정계수를 0.45 또는 0.5로 하여 제3도의 S1과 같이 감마보정을 수행하도록 한다. 감마 및 니이보정부(15)는 입력되는 영상신호가 100~600IRE 이내에서 존재하면 제3도의 S2와 같이 니이보정을 수행하여 출력되는 영상신호가 100~110IRE내에서 존재하도록 하여 어느 정도 밝은 부분의 화상도 표현될 수 있게 한다. 감마 및 니이보정부(15)는 600IRE이상의 신호에 대해서는 클리핑한다.
이 때 CCD(13)에서 광전변화된 영상신호는 조리개구동부(14)에 입력되어 제2도와 같은 CCD중앙부(a)의 신호만을 선별하여 적분한 후 적분치와 기준전압차에 의하여 구동신호를 출력하게 된다. 그러므로, 순광상태에서는 제2도의 (b)부분과 (c)부분의 밝기는 별로 차이가 나지않아 (a)부분의 중점 측광에 의해 결정된 노출치에 의해 촬영화상이 잘 표현된다. 그러나, 역광 상태에서는 제2도의 (c)부분의 밝기에 비해 (b)부분의 밝기가 지나치게 밝아 (a)부분의 중점측광에 의해 결정된 노출치를 사용하면 중심 피사체는 제대로 표현되지만 주변은 너무 밝아 알아 볼수 없는 상태가 된다.
위와 같은 종래의 비디오카메라는 CCD(Charge Coupled Device; 이하 CCD라 함)의 중앙부의 신호크기를 이용한 중앙중점 측광을 하기 때문에 역광시 중앙부를 기준으로 노출이 결정되어 상대적으로 주변부가 너무 밝아져 주변화면의 표현이 새추레이션(Saturation)되는 문제점이 있다. 이 문제점을 해소하기 위해 수동으로 조절하면 반대로 중앙부가 너무 어두워져 화면을 알아 볼 수 없게 된다. 또한, 감마 및 니이보정부를 통해 니이보정을 하더라도 피사체의 일부분이 그늘진 경우는 이를 극복할 수 없으며, 감마보정계수도 0.45 및 0.5로 고정되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 조명의 상태가 균일한 경우는 그대로 종래의 오토 아이리스방식 및 감마보정을 수행하고 화면의 명암차가 많이 아는 경우는 CCD전체를 기준으로 노출을 결정하며 감마(γ)보정계수를 변경시켜 화면전테를 잘 표현할 수 있는 콘트라스트보정장치를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치응 비디오카메라에서 화상 촬영시 촬영화상 상태에 따라 콘트라스트를 조절하는 장치에 있어서, 촬영화상 상태에 따라 각 구성의 제반동작을 제어하기 위한 제어부와, 카메라의 노출량을 조절하는 조리개와, 상기 조리개를 통하여 결상되는 피사체의 상을 광전변환하여 영상신호를 출력하는 CCD와, 상기 제어부의 출력신호에 따라 상기 CCD의 중심부 신호와 전체신호중 하나만을 선택입력하여 상기 조리개를 구동시키는 조리개구동부와, 상기 제어부의 출력신호에 따라 감마 및 니이보정부에서 출력되는 영상신호의 레벨이 일정범위내에 존재하는 정도를 구하고, 그에 의해 감마보정계수를 변경할 수 있도록 디지탈데이타를 출력하는 감마보정계수변경수단, 및 감마보정 및 니이보정된 데이타를 얻기 위한 특성곡선에 대한 룩업 테이블을 저장하고, 상기 CCD에서 출력되는 영상신호와 상기 감마보정계수 변경수단에서 출력되는 디지탈데이타를 어드레스로 인식하며, 그 어드레스 신호에 저장된 룩업테이블정보를 보정된 데이타로 출력하기 위한 감마 및 니이보정부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
제4도는 본 발명에 따른 비디오카메라에서 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 비디오카메라는 제1도의 비디오카메라와 유사한 구성요소로 이루어지나, 제1도의 비디오카메라에서 감마 및 니이보정부(46)의 감마(γ)보정계수를 변결시키기 위한 감마보정계수변경수단(49)을 더 구비하고 있다. 감마보정계수변경수단(49)는 감마 및 니이보정부(46)에서 감마보정 및 니이보정된 영상신호를 입력하여 일정레벨 이상의 신호를 클릭하는 레벨클립부(50)와, 레벨클립부(50)에서 클립된 영상신호를 입력하여 교류(AC)성분만을 추출하는 DC-커플링부(51)와, 이 교류성분을 적분하여 출력하는 적분기(52), 및 적분기(52)에서 적분된 값을 디지탈데이타로 변환하여 감마 및 니이보정부(46)로 입력하기 위한 A/D변환기(53)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 비디오카메라에 대한 동작을 좀더 구체적으로 설명한다.
먼저, 사용자로 하여금 2가지 모드중 하나를 선택할 수 있도록 카메라의 적정위치에 모드선택부(40)를 설치한다. 이 모드선택부(40)는 키입력부의 스위치를 이용할 수도 있으며, 리모콘도 이용가능하다. 이 모드선택부(40)의 선택상태를 인식하는 제어부(41)에 의해 비디오카메라의 제반동작이 제어된다. 여기서는 조명이 균일한 상태인 경우 사용하는 모드A와, 촬영하려는 곳의 일부분이 그늘져 화면의 명암차가 많이 나는 경우 중앙부의 레벨을 약간 손해를 보더라도 어두운 부분과 밝은 부분의 콘트라스트(Contrast)를 강제로 높이는 모드B를 선택할 수 있다. 사용자가 모드A를 선택하는 경우 앞서 설명한 일반적인 처리와 동일하게 제2도와 같은 CCD 중앙부(a)의 신호만을 선별하여 오토아이리스방식의 기준레벨을 정하므로 언급하지 않는다. 하지만, 모드B를 선택하는 경우에 대해서는 다음과 같다.
렌즈(42) 및 조리개(43)를 통해 입사된 피사체 상을 입력하는 CCD(44)는 광전변환하여 영상신호를 출력하게 된다. CCD(44)에서 광전변환된 영상 신호를 입력하는 조리개구동부(45)는 제2도의 CCD전체를 적분한 후 기준 전압차에 의해서 조리개(43)를 구동시키는 구동신호를 출력하게 된다. 다시 말해, 종래의 오토아이리스방식보다 조리개(43)가 존더 닫아지기 때문에 어두운부분은 더 어두워진다. 그래서, 이를 보상하기 위해 CCD(44)에서 광전 변환된 영상신호와 감마보정계수변경수단(49)으로부터 피드백되는 신호를 어드레스로 입력하는 감마 및 니이보정부(46)는 CCD(44)에서 출력되는 영상 신호를 디지탈데이타로 변환하기 위한 A/D변환기(47)와, 제3도와 같은 감마보정 및 니이보정 특성곡선을 룩업테이블(Look-UP Table)로 저장하고 있는 롬(ROM)(48)으로 구성하여 입력되는 영상신호의 니이보정 및 감마보정을 동시에 수행한다. 여기서, 감마 및 니이보정부(46)는 CCD(44)에서 광전변환된 영상신호의 입력레벨이 0~100IRE내에서 존재하면 다음의 식1에 의해 감마보정된 영상신호를 얻게 된다.
Y=1001-γXγ…… 식1
여기서, Y는 출력, X는 입력, γ는 감마보정계수로 0.45 내지 0.5이며, 100은 상수이다.
상기 식1에서 감마(γ)보정계수를 크게 함에 따라 제3도와 같이 감마특성곡선S1이 가 → 나 → 다 방향으로 변환한다. 다시말해, 감마(γ)보정계수를 크게 함에 따라 어두운 부분이 좀더 넓게 표현되어 밝아지고 중간부분은 상대적으로 좁게 표현된다. 이렇게 감마(γ)보정계수를 변화시켜도 촬영화상이 그늘진 경우에는 화상이 어두운 부분과 밝은부분에 대부분 존재하므로 중간밝기 부분의 손해분은 감수할 수 있다. 그럼, 감마(γ)보정계수를 결정하는 구체적 동작을 설명한다.
먼저, 감마 및 니이보정부(46)의 롬(48)으로부터 감마 및 니이보정된 신호를 입력하는 감마보정계수변경수단(49)의 레벨클립부(50)는 제3도 출력축의 B레벨에서 클립(Clip)을 행하여 A~B내에 존재하는 신호만을 추출한다. 즉, 어두운부분만의 신호를 추출한다. 레벨클립부(50)에서 클립된 신호를 입력하는 DC-커플링부(51)는 직류(DC)전압이 다음 단의 입력에 걸리지 않고 교류적으로만 걸리도록 한다. 적분기(52)에서는 DC-커플링부(51)로부터 입력되는 교류전압을 적분하여 어두운 부분에 존재하는 화상의 밀도를 근사하게 구한다. 적분기(52)에서 적분된 값은 A/D 변화기(53)로 입력되어 디지탈데이타로 변환된다. 이 디지탈데이타는 롬(48)의 한 저장위치를 지시하는 어드레스의 상위비트로 표시되어 감마(γ)보정계수를 변화시킨다. 즉, 어두운부분의 양이 클수록(상위어드레스가 클수록이라 할 수 있다) 감마(γ)보정계수를 크게 한다. 상기 식1에서 계산된 데이타는 사전에 감마 및 니이보정부(45)에 순서대로 저장하고 있는 룩업테이블을 형성하여 상위어드레스가 클수록 감마(γ)보정계수를 크게하여 계산된 데이타를 저장함으로써 A/D변환기(53)에서 입력되는 디지탈데이타를 어드레스로 입력받아 감마(γ)보정계수가 다른 메모리영역이 선택되도록 한다.
감마 및 니이보정부(46)에서는 A/D변환기(53)로부터 인가되는 디지탈데이타에 의해 감마보정된 데이타를 얻기 위한 특성을 달리 하는 감마(γ)보정계수가 결정된다. 즉, A/D변환기(53)의 디지탈데이타값이 크면 클수록 제3도의 A~B내에 존재하는 어두운부분의 화상이 많은 것으로 감마(γ)보정계수를 크게하여 그 감마보정계수로 감마보정을 수행한다. 그래서, 그늘진 화상 촬영시 CCD전체를 통해 노출치를 결정하므로 인하여 화면의 어두운 부분이 더욱 어두워진 것에 대해 감마보정계수를 크게 하여 그 어두운부분이 넓게 표현되도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치에 관한 것으로 비디오카메라에서 화상 촬영시 촬영화상의 명암차가 큰 경우 오토아이리스방식을 사용할 수 없고 수동조정을 하더라도 화상의 밝은 부분이 새추레이션되거나 화상의 어두운 부분이 너무 어두워지는 경향이 있었던 종래에 비해 오토아이리스방식을 사용할 수 있으며 감마보정계수를 변환하여 콘트라스를 높이고 화상의 어두운 부분과 밝은 부분을 모드 넓게 표현할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

  1. 비디오카메라에서 화상 촬영시 촬영화상 상태에 따라 콘트라스트를 조절하는 장치에 있어서, 촬영화상 상태에 따라 각각 구성의 제반동작을 제어하기 위한 제어부; 카메라의 노출량을 조절하는 조리개; 상기 조리개를 통하여 결상되는 피사체의 상을 광전변환하여 영상신호를 출력하는 CCD; 상기 제어부의 출력신호에 따라 상기 CCD의 중심부 신호와 전체 신호중 하나만을 선택 입력하여 상기 조리개를 구동시키는 조리개구동부; 상기 제어부의 출력신호에 따라 감마 및 니이보정부에서 출력되는 영상신호의 레벨이 일정범위내에 존재하는 정도를 구하고, 그에 의해 감마보정계수를 변경할 수 있도록 디지탈데이타를 출력하는 감마보정계수변경수단; 및 감마보정 및 니이보정된 데이타를 얻기 위한 특성곡선에 대한 룩업테이블을 저장하고, 상기 CCD에서 출력되는 영상신호와 상기 감마보정계수변경수단에서 출력되는 디자탈데이타를 어드레스로 인식하며, 그 어드레스신호에 저장된 룩업테이블정보를 보정된 데이타로 출력하기 위한 감마 및 니이보정부를 포함하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 촬영화상의 명암차가 작은 경우에는 상기 조리개구동부가 상기 CCD의 중심부신호를 선택하도록 하고, 촬영화상의 명암차가 큰 경우에는 CCD의 전체신호를 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감마 및 니이보정부는 상기 CCD에서 출력되는 영상신호를 디지탈데이타로 변환하기 위한 제1A/D변환기; 및 감마보정 및 니이보정된 데이타를 저장하며, 상기 제1A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타를 하위비트로, 상기 감마보정계수변경수단에서 출력되는 디자탈데이타를 상위비트로 조합하여 하나의 저장위치를 지시하는 어드레스로 입력받아 그 어드레스에 저장된 데이타를 보정된 영상신호로 출력하는 롬을 구비함을 특징으로 하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트 보정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감마보정계수변경수단은 보정된 영상신호를 입력하여 일정레벨 이상의 신호를 클립하는 레벨클립부; 상기 레벨클립부에서 클립된 신호를 입력하여 직류(DC)전압이 다음 단의 압력에 걸리지 않고 교류적으로만 걸리도록 교류성분을 추출하는 DC-커플링부; 상기 DC-커플링부로부터 입력되는 교류전압을 적분하여 출력하는 적분기; 및 상기 적분기에서 적분된 값을 디지탈데이타로 변환하기 위한 제2A/D변환기를 구비함으로 특징으로 하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 레벨클립부의 클립레벨은 촬영화상의 어두운 부분에 존재하는 신호만을 추출하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적분기의 적분값은 촬영화상의 어두운 부분에 존재하는 화상밀도에 대한 근사치를 나타내는 것을 특징으로 하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치.
  7. 제3항 또는 제6항에 있어서, 상기 롬은 상기 제2A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타값이 클수록 감마보정계수가 크게 설정되어 있는 특성곡선이 선택되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 롬은 상기 CCD로부터 인가되는 영상신호에 대응하는 감마보정된 데이타를 다음의 식에 만족하도록 구하는 것을 특징으로 하는 감마보정계수 변경에 의한 콘트라스트보정장치.
    Y=K1-γXγ
    여기서, Y는 출력, X는 입력, γ는 감마보정계수변경수단에 의해 설정되는 감마보정계수, K는 상수이다.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102061602B1 (ko) 2019-06-19 2020-01-03 송윤자 에어컨 매립배관의 복원 방법 및 그 장치

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