KR100198625B1 - 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템은 PC용 화상입력의 화질열화를 방지하고, 또한 전체 시스템의 구조 간소화를 실현하기 위한 것으로, 이를 위하여, 본 발명은 모니터상에 장착된 CCD를 통해 촬상된 영상신호를 휘도신호와 색상신호로 분리하여 각각 신호처리 하기에 앞서 디지탈신호로 변환한 다음 디지탈신호 프로세서를 통해 신호처리하도록 함으로서, 종래 기술에서와 같이 PC와의 인터페이스를 위한 별도의 화상 그래버 카드 없이도 CCD를 통해 촬상한 영상신호를 PC에 직접인터페이스 할 수 있도록 하여 전체 시스템의 구조가 간소화와 그에 따른 제조비용의 절감효과를 얻을 수가 있을 뿐만 아니라, 영상신호의 신호처리 전에 먼저 디지탈신호로 변환하여 신호처리를 수행함으로써 아날로그 상태에서 신호처리를 수행하는 종래기술에 비해 화상의 해상도와 그 색상을 개선시킨 것이다.

Description

개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템에 대한 블럭구성도.

제2도는 본 발명에 따른 칼라 디지탈 카메라 시스템을 개인용 컴퓨터에 장착한 경우의 예를 보여주는 외관도.

제3도는 종래의 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템에 대한 블럭도로서,

(a)도는 칼라 카메라 모듈에 대한 블럭구성도를,

(b)도는 화상 그래버 카드의 블럭구성도.

제4도는 종래의 칼라 디지탈 카메라 시스템을 개인용 컴퓨터에 장착한 경우의 예를 보여주는 외관도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : CCD 카메라 2 : 모니터

3 : PC 본체 4 : 유선케이블

10 : CCD 20 : 타이밍/동기 발생부

30 : 구동부 40 : CDS AGC

50 : A/D 변환부 60 : 디지탈신호 프로세서

70 : 버퍼 80 : D/A 변환부

610 : Y/C 분리부 620 : 휘도처리/윤곽 보정부

630 : 칼라 매트릭스 640 : 감마보정부

650 : 화이트 밸런싱부

본 발명은 칼라 디지탈 카메라 시스템에 관한 것으로, 특히 개인용 컴퓨터(personnal computer : 이하 PC라 약칭함)의 화상입력에 사용되는 PC용 칼라 디지탈 카메라 시스템에 관한 것이다.

통상적으로, PC에 장착되는 칼라 디지탈 카메라는 빛을 전기적인 전하로 가변시킨 다음 이 축적된 전하를 판독하여 칼라 영상신호를 발생하는 전하결합소자(charge coupled device : 이하 CCD 라 약칭함)를 통해 얻어진 영상신호를 변조수단을 통해 NTSC(national television system committee) 또는 PAL(phase alternation by line : 이하 PAL 이라 약칭함) 방식의 영상신호를 만들어 내는 것이다.

따라서, 상기와 같이 CCD 를 통해 촬상되어 소정의 신호처리 과정을 거친 영상신호는 디스플레이를 위한 PC의 모니터와 인터페이스를 통해 PC본체에 전달된다.

상술한 바와 같이 화상을 촬상하여 PC에 그에 대한 영상신호를 제공하는 전형적인 종래의 PC용 칼라 디지탈 카메라 시스템으로서는 제3도 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같은 형태의 것이 있다.

동도면에 도시된 바와 같이, 종래의 칼라 디지탈 카메라 시스템은 칼라 카메라 모듈(100)과 PC본체와의 인터페이스를 위한 화상 그래버 카드(200)를 포함한다.

한편, 종래 디지탈 카메라 시스템에 포함되며 모니터의 전방상단에 장착되는 칼라 카메라 모듈(100)은, 제3도 (a)에 도시된 바와 같이, 화상 촬상을 위한 CCD(102), 각 구성부에서의 신호흐름 과정에 필요한 타이밍 및 동기 펄스를 생성하는 타이밍/동기 발생부(104), 상기 CCD(102)에 필요한 수직 CCD용 클럭펄스를 발생하는 구동부(106), 상기 CCD(102)를 통해 촬상되어 입력되는 영상신호의 노이즈 제거 및 그 이득조정을 수행하는 CDS(correlated double sampleing : 이하 CDS 라 약칭함) 자동 이득조절부(automatic gain control : 이하 AGC 라 약칭함)(108), 이 CDS AGC(108)로 부터의 영상신호를 휘도와 칼라신호로 분리하는 제1휘도(Y)/칼라(C) 분리부(110), 이 제1Y/C 분리부를 통해 분리된 휘도신호의 전압레벨을 조정하여 그 휘도레벨을 조정하여 윤곽보정을 수행하는 휘도처리/윤곽 보정부(112), 상기 제1Y/C 분리부를 통해 분리된 칼라신호를 R.G.B 또는 R-Y, B-Y 신호로 분리, 즉 행렬식의 방법으로 두개 이상의 신호를 조합시키거나 조합한 신호를 분해하여 각각의 신호를 축출하는 제1칼라 매트릭스(114), 보다 충실한 칼라의 재현을 위해 수상관(모니터)이 갖는 비직선성을 고려하여 그 감마를 보정하는 감마보정부(116), R.G.B의 가법 혼색에서 무채색 화상을 재생, 즉 각 전자총의 동작이나 영상신호의 크기를 바꾸어서 영상의 밸런스를 조정하는 제1화이트 밸런싱부(118) 및 영상신호의 동기신호, 칼라 버스트신호 및 칼라신호의 변조를 통해 NTSC 또는 PAL 방식의 영상신호를 만들어 내는 엔코더(120)로 구성된다.

또한, 종래 디지탈 카메라 시스템에 포함되며 PC의 본체에 장착되는 화상 그래버 카드(200)는, 제3도 (a)에 도시된 바와 같이, 상술한 칼라 카메라 모듈(100)내의 엔코더(120)로 부터 입력되는 영상신호에서 sync 및 동기를 분리하는 동기분리부(202), 이 동기분리부로 부터의 동기 신호에 의거하여 각 구성부의 동작을 위한 타이밍신호를 발생하는 타이밍 제어부(204), 상기 동기분리부를 통해 입력되는 영상신호를 Y 신호와 C 신호로 분리하는 제2Y/C 분리부(206), 이 분리된 각각의 Y 및 C 신호를 디지탈신호로 변환하는 제1, 2A/D 변환부(208, 212), 이 디지탈 휘도신호의 레벨을 조정하기 위한 휘도신호 처리부(210), 상기 디지탈 칼라신호를 R.G.B 또는 R-Y, B-Y 신호로 분리하기 위한 제2칼라 매트릭스(214), 전자총의 동작이나 영상신호의 크기를 바꾸어서 영상의 밸런스를 조정하는 제2화이트 밸런싱부(216) 및 PC와의 인터페이스를 위해 영상신호를 일시적으로 저장하는 버퍼(218)로 구성된다.

다음에, 상기한 바와 같은 구성부재들로 이루어진 종래의 디지탈 카메라 시스템의 동작과정에 대하여 하기에 설명한다.

먼저, 시스템이 작동상태로 세팅된 상태에서 구동부(106)로 부터의 클럭펄스에 따라 동작하는 CCD(102)를 통해 촬상되어 전기적인 전하신호에서 아날로그 신호로 변환된 영상신호는 CDS AGC(108)로 입력된다. 여기에서, 상기한 CCD(102)와 CDS AGC(108)의 동작은 타이밍/동기 발생부(104)에서 발생하는 빔의 주기와 속도를 일치 시키기 위한 펄스신호, 즉 수평 및 수직 구동신호, 귀선 소거신호, 합성 동기신호에 기초하여 수행된다.

그런 다음, CDS AGC(108)에 입력된 아날로그 영상신호는 CDS 에 의해 샘플링되어 리셋 노이즈가 제거된 다음 AGC 를 통해 그 이득이 적정레벨로 조정되어 제1Y/C 분리부(110)에 입력되어 휘도신호(Y)와 칼라신호(C)로 분리되며, 이와 같이 분리된 Y 및 C 신호는 휘도처리/윤곽 보정부(112)와 제1칼라 매트릭스(114)에 각각 입력된다.

따라서, 휘도처리/윤곽 보정부(112)를 통해 그 휘도레벨이 조정되고 윤곽이 보정된 휘도신호와 제1Y/C 분리부(110)로 부터의 칼라신호에 따라 제1칼라 매트릭스(114)에서 분리되어 축출되는 영상신호는 감마보정부(116)와 제1화이트 밸런싱부(118)를 통해 감마와 화이트 밸런스가 조정된다 그런 다음, 최종적으로 영상신호가 엔코더(120)에 의해 동기신호, 칼라 버스트신호 및 칼라신호로 변조되므로서 NTSC 또는 PAL 방식의 영상신호로 변환된다.

상술한 바와 같은 각 구성부에서의 영상신호의 처리과정에 있어서, 각 구성부(110, 112, 114, 116, 118, 120)에서의 신호흐름의 과정은 전술한 타이밍 /동기 발생부(104)로 부터의 타이밍신호에 기초하여 이루어진다.

그러나, 상술한 바와 같이 종래방식에 따라 칼라 카메라 모듈(100)에서 최종적으로 출력되는 영상신호는 PC에 바로 연결할 수가 없으므로, 이의 보완을 위해 종래기술에서는, 제3도 (b)에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 화상그래버 카드(200)를, 제 4 도로 부터 알 수 있는 바와 같이, PC본체(2)에 장착하고 있으며, 실질적으로 칼라 카메라 모듈(100)내의 CCD(102)에 의해 촬상되어 엔코더(120)에서 최종 출력되는 영상신호는 유선케이블(4)을 통해 화상 그래버 카드(200)에 입력된다. 또한, 제4도에 있어서, 미설명 참조번호 1 은 CCD 카메라를, 2 는 모니터를, 3 은 PC본체를 각각 나타낸다.

다음에, 상기한 화상 그래버 카드(200)의 동작과정에 대하여 첨부된 제3도 (b)를 참조하여 하기에 설명한다.

먼저, 제3도 (a)에 도시된 엔코더(120)로 부터 입력되는 영상신호는 동기분리부(202)를 통해 그 동기신호가 분리되어 타이밍 제어부(204)에 제공됨과 동시에 동기가 분리된 영상신호는 제2Y/C 분리부(206)에 입력된다.

그런 다음, 이와 같이 분리된 Y 및 C 신호는 각각 제1, 2A/D 변화부(208, 212)를 통해 디지탈신호로 변환된 다음, 전술한 칼라 카메라 모듈(100)에서 이미 설명한 바와 같이, 휘도신호 처리부(210), 제2칼라 매트릭스(214) 및 제2화이트 밸런싱부(216)를 경유하여 적절한 신호처리가 수행된 다음 PC와의 인터페이스를 위해 버퍼(218)에 일시적으로 저장된다. 따라서, 이와 같이 버퍼(218)에 저장된 영상산호가 도시 생략된 PC인터페이스부에 제공되므로서, 최종적으로 영상신호가 PC에 입력된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 PC용 칼라 디지탈 카메라 시스템은 CCD 에 의해 촬상되어 신호처리된 영상신호를 바로 PC에 인터페이스 할 수 없어 이러한 점을 해소하기 위하여, 영상신호를 엔코딩한 다음 제3도 (b)에 도시된 바와 같이, PC본체의 소정부분에 별도로 구비되는 화상 그래버 카드를 통해 디코딩하고 다시 이진화하여 처리해야만 하므로 전체 시스템이 복잡하게 될 뿐만 아니라 이러한 신호처리 과정으로 인해 영상의 화질이 열화되는 단점을 갖는다.

또한, 종래의 칼라 디지탈 카메라 시스템은 화상 그래버 카드를 구성하기 위하여 적어도 두개 이상의 A/D 변화기를 필요로 하기 때문에 전체 시스템의 복잡도가 증가될 뿐만 아니라 이로 인해 시스템의 가격 상승이 초래되는 문제가 있다 .

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, PC용 화상입력의 화질열화를 방지하고, 또한 전체 시스템의 구조간소화를 실현할 수 있는 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 타이밍 및 동기 펄스에 기초하여 개인 컴퓨터 모니터의 전방상단에 장착된 CCD를 통해 촬상된 영상신호의 리셋 노이즈를 제거하고 그 이득을 적정레벨로 조정한 다음 신호처리수단을 통해 휘도신호와 색상신호로 분리하여 각각 소정의 신호처리 과정을 거친 후 신호처리된 영상신호를 상기 개인컴퓨터 모니터와 본체에 각각 제공하는 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템에 있어서, 상기 이득 조정된 아날로그 영상신호를 디지탈 영상신호로 변환하여 상기 신호처리수단에 제공하는 아날로그/디지탈 변환수단과, 상기 신호처리수단을 통해 신호처리 된 디지탈 영상신호에 대해 인터페이스를 위해 일시적으로 저장한 다음 이 저장된 영상신호를 상기 개인 컴퓨터 본체에 순차적으로 직접 제공하는 메모리수단과, 상기 신호처리수단을 통해 신호처리된 디지탈 영상신호를 아날로그 신호로 변환한 다음 디스플레이를 위해 상기 모니터에 제공하는 디지탈/아날로그 변환수단으로 이루어진 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템을 제공한다.

본 발명의 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템에 대한 블럭구성도를 나타낸다. 동도면과 종래 기술을 도시한 제3도와의 비교를 통해 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 칼라 디지탈 카메라 시스템은 종래 시스템에서 채용하고 있는 화상 그래버 카드(200)를 필요로 하지 않는다.

다시 말해, 본 발명의 칼라 디지탈 카메라 시스템은 모니터의 전방상단에 장착된 CCD 카메라에 내장된 회로에서 영상신호의 모든 처리과정을 수행하고 이를 바로 PC에 인터페이스 할 수 있도록 구성한다. 이를 위해 본 발명의 시스템은 영상신호의 처리에 앞서 먼저 아날로그신호를 디지탈신호로 변환한 다음 디지탈신호 프로세서(digital signal processor : 이하 DSP 라 약칭함)(60)를 통해 신호처리 과정을 수행하는 기술적 수단을 채용한다.

따라서, 본 발명의 칼라 디지탈 카메라 시스템은 CCD(10)에 의 해 촬상된 영상신호를 디지탈신호로 변환한 다음 전술한 종래 기술에서와 같이 신호처리하여, 전체 시스템의 외관을 도시한 제2도로부터 알 수 있는 바와 같이, 유선케이블(4)을 통해 PC인터페이스에 직접 제공하고, 또한, 디스플레이를 위해 신호처리된 영상신호를 아날로그신호로 변환한 다음 모니터에 제공하도록 된 구성부재들을 제외한, 나머지 세부 구성부재들의 기능은 실질적으로 전술한 종래 기술에서 도시한 동일 구성부재와 거의 동일하므로 여기에서의 상세한 기술은 생략한다.

따라서, 하기에서는 주로 본 발명의 목적달성을 위해 그 주된 특징을 이루는 구성부재들을 중심으로 하여 설명하고자 한다.

이하, 첨부된 제1도를 참조하면 본 발명의 동작과정에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 시스템이 작동상태로 세팅된 상태에서 CCD(10)에 의해 촬상되어 CDS AGC(40)를 통해 샘플링되어 리셋 노이즈가 제거되고 그 이득이 적정레벨로 조정된 영상신호는 A/D 변환부(50)를 경유하여 DSP(60)내에서 처리 가능한 디지탈신호로 변환된다.

따라서, 상기 A/D 변환부(50)를 통해 디지탈신호로 변환된 영상신호는 Y/C 분리부(610), 휘도처리/윤곽 보정부(620), 칼라 매트릭스(630), 감마보정부(640) 및 화이트 밸런싱부(650)로 구성되는 DSP(60)를 통해 적절하게 신호처리되어 버퍼(70)와 D/A 변환부(80)에 동시에 제공된다.

보다 상세하게, 상기 A/D 변환부(50)를 통해 디지탈신호로 변환된 영상신호는 Y/C 분리부(610)에 입력되어 휘도신호(Y)와 칼라신호(C)로 분리되며, 여기에서 분리된 휘도 및 칼라신호는 휘도처리/윤곽 보정부(620)와 칼라 매트릭스(630)에 각각 입력된다.

그런 다음, 휘도처리/윤곽 보정부(620)를 통해 그 휘도레벨이 조정되고 윤곽이 보정된 휘도신호와 Y/C 분리부(610)로 부터의 칼라신호에 따라 칼라 매트릭스(630)에서 분리되어 축출되는 영상신호는 감마보정부(640)와 화이트 밸런싱부(650)를 통해 감마와 화이트 밸런스가 조정된다.

다음에, 상기한 화이트 밸런싱부(650)에서 출력되는 디지털 영상신호는 PC와의 인터페이스 조절을 위한 버퍼(70)와 모니터에 동시에 제공된다.

상술한 바와 같은 각 구성부에서의 영상신호의 처리과정에 있어서, A/D 변환부(50), 버퍼(70) 및 D/A 변환부(80)에서의 신호처리 과정은, 전술한 종래 기술에서 이미 언급한 바와 같이, 타이밍/동기 발생부(20)로 부터의 타이밍 신호에 기초하여 이루어진다.

따라서, 최종적으로 신호처리된 디지탈 영상신호가 버퍼(70)에 소정시간동안 저장된 다음, 제2도에 도시된 바와 같이, 유선케이블(4)을 통해 도시 생략된 PC인터페이스부에 직접 제공된다. 또한, 이와 동시에 상기한 화이트 밸런싱부(650)에서 D/A 변환부(80)에 제공되는 디지탈 영상신호는 아날로그신호로 변환된 다음 디스플레이를 위해 실시간으로 도시 생략된 모니터로 출력된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 종래 기술에서와 같이 PC와의 인터페이스를 위한 별도의 화상 그래버 카드를 구비하지 않고서도 CCD를 통해 촬상한 영상신호를 PC에 직접 인터페이스 할 수 있기 때문에 전체 시스템의 구조가 간소화 될 뿐만 아니라 그에 따른 제조비용이 절감되는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명은 종래 기술과는 달리 영상신호의 처리전에 먼저 디지탈신호로 변환하여 신호처리를 수행함으로서 아날로그 상태에서 신호처리를 수행하는 종래 기술에 비해 화상의 해상도와 그 색상이 개선, 즉 화질개선이 더욱 증진되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 타이밍 및 동기 펄스에 기초하여 개인 컴퓨터 모니터의 전방상단에 장착된 CCD를 통해 촬상된 영상신호의 리셋 노이즈를 제거하고. 그 이득을 적정레벨로 조정한 다음 신호처리수단을 통해 휘도신호와 색상신호로 분리하여 각각 소정의 신호처리 과정을 거친 후 신호처리된 영상신호를 상기 개인컴퓨터 모니터와 본체에 각각 제공하는 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템에 있어서, 상기 이득 조정된 아날로그 영상신호를 디지탈 영상신호로 변환하여 상기 신호처리수단에 제공하는 아날로그/디지탈 변환수단과; 상기 신호처리수단을 통해 신호처리된 디지탈 영상신호에 대해 인터페이스를 위해 일시적으로 저장한 다음 이 저장된 영상신호를 상기 개인 컴퓨터 본체에 순차적으로 직접 제공하는 메모리수단과; 상기 신호처리수단을 통해 신호처리된 디지탈 영상신호를 아날로그 신호로 변환한 다음 디스플레이를 위해 상기 모니터에 제공하는 디지탈/아날로그 변환수단으로 이루어진 개인 컴퓨터용 칼라 디지탈 카메라 시스템.