KR100198610B1 - 샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치 - Google Patents

샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치에 관한 것으로, 특히 화상처리장치에서 입력되는 영상신호의 특성을 분석하고 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 신호레벨을 설정하여 화상신호를 처리하는 마이크로프로세서가 영상신호의 콘트라스트를 향상시키는 아날로그/디지탈변환장치에 관한 것이다.
즉, 입력되는 영상신호의 기준전압을 설정할 수 있는 아날로그/디지탈변환기(10)와, 상기 아날로그/디지탈변환기(10)에서 출력된 화상데이타를 저장하는 화상메모리(20)와, 상기 화상메모리(20)내에 저장된 화상데이타를 불러와서 화상을 처리한 후에 처리된 화상신호에 대한 제어신호를 출력하는 화상처리프로세서(30)와, 상기 화상처리프로세서(30)의 제어신호로 대응하는 아날로그전압으로 아날로그/디지탈변환기(10)를 제어하는 기준전압출력회로부(40)를 구성하여 영상신호의 디지탈변환레벨을 입력되는 영상신호의 특성에 맞도록 변경하여 콘트라스트특성을 향상시킨 것이다.

Description

샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치
제1도는 일반적인 영상신호의 입력파형도.
제2도는 종래의 화상처리장치의 블록도.
제3도는 종래의 영상신호에 콘트라스트가 저하된 상태의 입력파형도.
제4도는 본 발명에 따른 화상처리장치의 블록도.
제5도는 본 발명에 따른 샘플링영역이 가능한 화상처리에 관한 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 아날로그/디지탈변환기 20 : 화상메모리
30 : 화상처리프로세서 40 : 기준전압출력회로부
본 발명은 샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치에 관한 것으로, 특히 화상처리장치에서 입력되는 영상신호의 특성을 분석하고 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 신호레벨을 설정하여 화상신호를 처리하는 마이크로프로세서가 영상신호의 콘트라스트를 향상시키는 아날로그/디지탈변환장치에 관한 것이다.
일반적으로 화상처리를 위한 종래의 아날로그/디지탈변환장치는 입력된 신호가 디지탈신호값으로 변환되는 영역으로 영상신호의 블랙레벨에서 화이트레벨까지로 설정을 하여 사용하고 있다. 이것은 콘트라스트가 낮은 영상신호의 유입시에 인식대상의 판별을 어렵게 하여 인식율을 저하시키는 요인으로 작용을 했었다.
종래에는 첨부한 제1도의 입력되는 영상신호의 파형도와 같이, 화이트레벨(White Level)은 영상신호를 모니터에 접속하여 출력하였을 경우에 가장 밝은 색으로 나타나는 전압레벨을 뜻하며, 아날로그신호를 전기적인 클럭펄스에 의해 전하의 상태로서 한방향으로 순차적으로 전송하는 시프트레지스터인 일반 전하결합소자(Charge-Coupled Device; CCD)를 이용한 카메라는 1.2V가 화이트레벨이 된다. 블랙레벨(Black Level)은 모니터화면에서 검게 나타나는 영역으로 0V의 전압레벨이다.
제2도는 종래의 화상처리장치의 블록도로, 아날로그/디지탈변환기(1)는 화상처리프로세서(3)에 의해 동작이 제어되면서 입력된 영상신호를 디지탈값으로 변환시켜 화상메모리(2)에 저장한다. 즉, 화상처리프로세서(3)는 가장 우선적으로 아날로그/디지탈변환기(1)를 제어하여 입력된 영상신호에 대한 데이타를 이용하여 대상물체와 배경을 구분하기 위한 2진화된 영상의 추출을 시도하게 된다.
이때, 사용되는 화상메모리(2)의 데이타는 제1도의 영상신호를 8비트(bit)짜리 아날로그/디지탈변환변환기(1)의 경우에는 28로 255단계의 샘플링된 데이타가 입력된다.
상기 샘플링된 블렉레벨을 '0'으로, 화이트레벨은 '256'으로 하여 샘플링되고, 필요한 처리를 거쳐 문턱값을 계산하여 문턱값이상은 배경으로 처리하며, 문턱값이하는 물체로 판별하여 인식동작을 수행하게 된다. 상기 문턱값이상과 문턱값이하는 반대로 물체와 배경을 판별할 수도 있다.
이와 같은 경우에는 제3도와 같이, 외부의 조명상태를 변경하는 등으로 인하여 영상신호의 콘트라스트가 저하된 상태의 입력파형도로, 문턱값에 의한 물체의 판별에 대한 정확도를 떨어뜨린다는 단점이 있었다.
즉, 가장 밝은 곳의 신호가 화이트레벨에 많이 못 미치고 있음을 볼 수 있다. 물체와 배경의 콘트라스트를 뚜렸하게 해주므로 화상처리를 수행하는 장치에서는 콘트라스트의 감소는 치명적인 것으로 작용하여 물체에 대한 인식율을 저하시키는 문제가 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여, 콘트라스트가 저하된 영상신호를 아날로그/디지탈변환시에 블랙레벨에서 화이트레벨까지 수행되었던 아날로그/디지탈변환동작을 신호의 특성에 따라 신축적으로 아날로그/디지탈변환영역을 설정하여 아날로그/디지탈변환을 수행함으로서 화상메모리로 저장되는 영상데이타의 콘트라스트가 높아지게 하여 영상처리프로세서의 화상인식을 향상시키기 위한 것이 목적이다.
상기의 목적은 입력된 기준전압을 설정하는 아날로그/디지탈변환기와, 상기 아날로그/디지탈변환기에서 출력된 화상데이타를 저장하는 화상메모리와, 상기 화상메모리로 부터 화상데이타를 불러와서 화상을 처리한 다음 제어신호를 출력하는 화상처리프로세서와, 상기 화상처리프로세서의 제어신호로 아날로그전압으로 아날로그/디지탈변환기를 제어하는 기준전압출력회로부로 구성함으로서 달성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명에 따른 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
제4도는 본 발명에 따른 화상처리장치의 블록도로, 입력되는 영상신호의 기준전압을 설정할 수 있는 아날로그/디지탈변환기(10)와, 상기 아날로그/디지탈변환기(10)에서 출력된 화상데이타를 저장하는 화상메모리(20)와, 상기 화상메모리(20)내에 저장된 화상데이타를 불러와서 화상을 처리한 후에 처리된 화상신호에 대한 제어신호를 출력하는 화상처리프로세서(30)와, 상기 화상처리프로세서(30)의 제어신호로 대응하는 아날로그전압으로 아날로그/디지탈변환기(10)를 제어하는 기준전압출력회로부(40)가 구성된다.
상기 아날로그/디지탈변환기(10)는 다수의 비교기 및 디코더회로를 포함하며, 상기 비교기는 설정된 기준전압과 입력되는 영상신호의 전압를 비교하여 0 또는 1의 2진값으로 출력하고, 상기 디코더회로는 출력된 2진값을 일정의 디지탈값으로 출력한다.
상기 기준전압출력회로부(40)에는 상기 화상처리프로세서(30)에서 출력된 디지탈신호를 아날로그전압으로 변환시키는 디지탈/아날로그변환기와, 상기 디지탈/아날로그변환기에서 출력된 전압을 증폭하는 증폭기가 조합되어 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 관하여 보다 상세하게 설명한다.
전하결합소자를 이용한 카메라 등으로부터 입력된 영상신호는 아날로그/디지탈변환기(10)로 입력되고, 입력된 영상신호는 플러스(+) 및 마이너스(-)의 기준전압을 설정할 수 있다. 즉, 아날로그/디지탈변환기(10)의 내부에 내장된 다수의 비교기로 각각의 비교기에 설정된 기준전압보다 영상신호의 전압레벨이 높을 경우와 낮을 경우에 대하여 0 이나 1을 출력하고, 출력된 값은 디코더(Decoder)회로를 거쳐 디지탈값으로 출력해 낸다.
상기 아날로그/디지탈변환기(10)에 내장된 비교기의 갯수는 아날로그/디지탈변환방식에 따라 달라질 수 있고, 변환되는 디지털데이타의 비트수를 N이라고 하면, 기본적으로 2n개만큼 필요하게 된다.
각각의 비교기에 가해지는 비교기준전압은 모두 다른 값을 가지며, 8비트의 아날로그/디지탈변환기(10)의 경우에는 256개의 서로 다른 레벨을 가지게 된다. 비교기준전압은 +기준전압(Vref+)과 -기준전압(Vref-)이 256개의 레벨로 나누어져 만들어진다.
상기 기준전압출력회로부(40)는 상기 화상처리프로세서(30)에 의해 제어되는 것으로, 디지탈/아날로그변환기 및 증폭수단 등을 조합하여 구성되며, 상기 화상처리프로세서(30)에서 디지탈값으로 입력해 주면 이에 대응하는 아날로그전압을 아날로그/디지탈변환기(10)의 +기준전압(Vref+)과 -기준전압(Vref-)값으로 출력하는 기능을 한다. 이러한 +기준전압(Vref+)과 -기준전압(Vref-)이 설정되면 아날로그/디지탈변환기(10)는 -기준전압(Vref-)보다 크고 +기준전압(Vref+)보다 작은 입력값을 갖는 영상신호를 256레벨로 변환하여 출력하게 된다. 상기 +기준전압(Vref+)보다 작은 입력신호의 전압레벨이 높을 때는 아날로그/디지탈변환기(10)는 최대값을 출력한다.
입력된 영상신호의 특성에 따라 영상신호의 아날로그/디지탈변환 작동은 초기 +기준전압(Vref+)이 최대이고, -기준전압(Vref-)이 최소(예로, 0V로 하여 아날로그/디지탈변환을 수행한다. 아날로그/디지탈변환이 수행되면 화상데이타가 화상메모리(20)에 저장이 되고, 화상처리프로세서(30)는 화상을 처리하는 작동을 수행한다. 화상을 처리하는 작동은 응용분야에 따라 인식물체의 구분, 인식물체의 좌표위치(예로, X, Y축) 및 회전각 등을 산출해내는 작동을 할 수 있다. 정상적인 작동의 수행여부는 여러 가지 요인들이 영향을 미칠 수 있다.
이러한 예로서, 부품인식의 경우에 인식부품이외의 부품유입, 부품이 노즐 등에 오흡착되는 기계적인 요소의 에러 등이 있을 수 있다. 그리고, 화상처리장치의 공통적인 요소로서 조명조건의 변화에 따른 입력영상신호의 변화 등이 화상처리에 결정적인 영향을 미칠 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 화상을 처리하는 작동의 수행이 불량하게 이루어졌을 경우에 화상신호의 변화에 의한 요소만이 고려된다. 즉, 화상처리작동을 수행하였을 경우에 여타의 에러요소가 확인되고, 최후로 입력영상신호의 변화가 에러의 요인으로 추측되었을 때의 예로, 첨부한 제5도는 샘플링영역이 가능한 화상처리에 관한 흐름도를 도시 하였다.
화상처리작동이 원활하게 이루어졌다면, +기준전압(Vref+)이 최대가 되고, -기준전압(Vref-)은 최소가 되며(100), 아날로그/디지탈변환기(10)에서 변환된 디지탈값이 출력된다(101). 또, 화상메모리(20)와 화상처리프로세서(30) 및 기준전압출력회로부(40)와 아날로그/디지탈변환기(10)를 통해 화상처리작동이 반복적으로 수행된다(102). 이때, 화상처리작동이 양호하게 수행하는가를 판단하여(103), 정상적으로 작동이 수행되면 결과값을 출력하고(104), 그렇지 않으면 입력신호전압의 피크치인 최대 전압레벨을 측정한다(105).
상기 최대 전압레벨의 측정은 디지탈값으로 변환된 영상데이타중 최대값을 검사한다(106). 이 값은 Vsmax라고 하면, Vsmax가 아날로그/디지탈변환기(10)의 +기준전압(Vref+)과 같은지 비교하는 것이다. 즉, 아날로그/디지탈변환은 입력신호의 전압이 -기준전압(Vref-)이상이고, +기준전압(Vref+)이하에서만 이루어지며, 신호전압이 +기준전압(Vref+)이상이면 최대값을 출력하기 때문에 상기의 비교작동이 가능하게 되는 것이다.
상기 +기준전압n(Vref+)이 Vsmax과 같으면(106), +기준전압(Vref+)이 설정가능한 최대 전압인지를 검사하고 판단하여(107) 최대치이면 에러를 출력하고(108), 그렇지 않으면, +기준전압(Vref+)을 높인 후에 아날로그/디지탈변환기(10)로부터의 작동을 되풀이하게 된다(109).
또한, 상기 +기준전압(Vref+)이 Vsmax과 같지 않으면(106), Vsmax는 +기준전압(Vref+)보다 낮다는 것을 나타낸다. 따라서, -기준전압(Vref-)이 최소치인지를 검사하고 판단하여(110) 최소치이면 에러를 출력하고(111), 그렇지 않으면, -기준전압(Vref-)을 낮추어 아날로그/디지탈변환기(10)로부터의 화상처리작동을 수행한다(112).
이와 같이 본 발명은 영상신호의 디지탈변환레벨을 입력되는 영상신호의 특성에 맞도록 변경함으로서, 영상처리프로세서에서 본 입력영상신호의 콘트라스트특성을 향상시킴으로 보다 높은 인식율을 나타낼 수 있는 장점을 갖는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 화상처리장치에 있어서, 입력된 기준전압을 설정하는 아날로그/디지탈변환기와, 상기 아날로그/디지탈변환기에서 출력된 화상데이타를 저장하는 화상메모리와, 상기 화상메모리로부터 화상데이타를 불러와서 화상을 처리한 다음 제어신호를 출력하는 화상처리프로세서와, 상기 화상처리프로세서의 제어신호로 아날로그전압으로 상기 아날로그/디지탈변환기를 제어하는 기준전압출력회로부를 구성한 것을 특징으로 하는 샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아날로그/디지탈변환기는 다수의 비교기 및 디코더회로를 포함하며, 상기 비교기는 설정된 기준전압과 입력되는 영상신호의 전압를 비교하여 0 또는 1의 2진값으로 출력하고, 상기 디코더회로는 출력된 2진값을 일정의 디지탈값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준전압출력회로부에는 상기 화상처리프로세서에서 출력된 디지탈신호를 아날로그전압으로 변환시키는 디지탈/아날로그변환기와, 상기 디지털/아날로그변환기에서 출력된 전압을 증폭하는 증폭기를 조합하여 구성한 것을 특징으로 하는 샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치.
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