KR100216672B1 - 칼라 필터 어레이 및 그 신호 처리 회로 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
영상 센서 장치의 칼라 필터 어레이(color filter array).
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
보간법을 피하고 유효숫자 처리가 어려운 복잡한 회로 구성을 피하고자 수직 보간처리가 필요치 않은 칼라 필터 어레이 및 그 신호 처리 회로를 제공하는 것임.
3. 발명의 해결방법의 요지
칼라 필터 어레이에 있어서, 사람이 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조를 기본으로하여 수평 어레이에 빨간(R), 초록(G), 파란(B) 색상 필터를 위치시킨 칼라 필터 어레이를 제공하는 것이다. 상기 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 종래의 빨간(R) 색상정보와 파란(B) 색상 정보가 한 라인(line) 건너서 위치하는 대신에 매 라인마다 위치하도록 하였다. 상기 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 초록(G)의 색상 필터를 빨간(R)과 파란(B)의 색상 필터숫자보다 2배가 되도록 함.
4. 발명의 중요한 용도
이미지 신호를 처리하는 비디오 카메라, 디지탈 카메라 및 칼라 스캐너(scanner), 칼라 복사기등 이미지 신호 입력 및 신호 처리 분야에 모두 적용 가능함.

Description

칼라 필터 어레이 및 그 신호 처리 회로
본 발명은 영상 센서 장치의 칼라 필터 어레이(color filter array)에 관한 것으로, 특히 수직 보간(vertical interpolation) 처리가 필요치 않는 칼라 필터 어레이(color filter array) 및 그 신호 처리 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 칼라 이미지 센서(Color Image Sensor)에는 기본 단위 화소(Pixel)마다 칼라 필터(Color Filter)가 씌어져 있다. 따라서, 칼라 필터 구성 패턴에 따라 신호처리의 복잡성이 좌우된다.
제1(a)도 내지 제1(b)도는 종래의 빨간(Red), 초록(Green), 파란(Blue) 신호 처리를 위해 칼라 필터 어레이 구성을 나타낸 개략도이다.
현재 칼라 이미지 신호를 얻기 위해 빨간(Red) 칼라 필터 화소, 초록(Green) 칼라 필터 화소, 파란(Blue) 칼라 필터 화소로 각 화소가 구분되어 있지만, 신호처리를 위해 각 화소는 보간법으로 모든 칼라 신호(R,G,B)를 모두 가져야 한다. 결국, 제1a도의 구성에서는 보간 처리를 하기 위해 다음 식 1의 계산이 필요하다.
즉, 빨간(Red) 신호가 세 개 화소마다 존재하기에 첫 번째, 두 번째 화소값은 보간 처리로 얻는다. 이때, 1/3배 계산이 복잡한 회로구성을 가지게 한다.
제1(b)도의 구성에서는 사람이 색상 지각 정도를 고려한 구성으로서 초록(G)의 화소수가 빨간(R)과 파란(B) 화소수보다 2배 많다. 그러나 이러한 구성은 수평 및 수직 보간 처리를 모두 요구하고 있기에 회로의 복잡성은 피할 수 없다. 또한 수직보간을 위해서는 라인 지연 버퍼(line Delay Buffer)를 사용해야 하기에 회로의 구성이 커진다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 보간법을 피하고 유효숫자 처리가 어려운 복잡한 회로 구성을 피한 수직 보간 처리가 필요치 않은 칼라 필터 어레이 및 그 신호 처리 회로를 제공하는 것이다.
제1(a)도 내지 제1(b)도는 종래의 빨간(Red), 초록(Green), 파란(Blue) 신호 처리를 위해 칼라 필터 어레이 구성을 나타낸 개략도.
제2도는 본 발명에 의한 칼라 필터 어레이 구성을 나타낸 개략도.
제3도는 본 발명에 의한 칼라 필터 어레이 구성에서 수평 보간 처리를 위한 회로도.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 칼라 필터 어레이에 있어서, 사람이 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조를 기본으로하여 수평 어레이에 빨간(R), 초록(G), 파란(B) 색상 필터를 위치시킨 칼라 필터 어레이를 제공하는 것이다.
상기 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 종래의 빨간(R) 색상정보와 파란(B) 색상 정보가 한 라인(line) 건너서 위치하는 대신에 매 라인마다 위치하도록 하였다.
상기 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 초록(G)의 색상 필터를 빨간(R)과 파란(B)의 색상 필터 숫자보다 2배가 되도록 하였다.
상기 빨간(R)과 파란(B) 색상 필터는 네 개의 화소마다 위치하며, 초록(G) 칼라 필터는 두 개 화소마다 위치하도록 하여, 보간 계산시 간단한 덧셈과 시프트(shift) 동작만으로 보간 처리를 가능케 하였다.
수직 보간 처리가 필요치 않은 칼라 필터 어레이의 신호 처리 회로에 있어서, 사람이 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 초록(G) 신호 색상신호는 2개 화소마다 입력되기에 색상 보간을 위한 신호 처리는 각각의 초록1(G1), 초록2(G2) 색상 신호를 1/2배 한 뒤 더한 값으로 얻는 것으로 이루어진 신호 처리 회로를 제공하는 것이다.
상기 색상 신호의 1/2배 계산은 단지 하위 비트(Bit) 방향으로 1-비트 시프트(shift)하면 된다.
상기 칼라 필터 어레이의 신호 처리 회로에서는 사람이 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조가 빨간(R) 신호와 파란(B) 신호는 4개 화소마다 입력되기에 R12와 B12보간값의 경우는 색상신호 R1또는 B1과 R2또는 B2를 각각 하위비트 방향으로 1비트 시프트한 뒤 더하여 얻는다.
상기 칼라 필터 어레이의 신호 처리 회로에서는 R112과 B112의 보간값은 색상신호 R1또는 B1값을 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 값과 2비트 시프트한 값을 서로 더한뒤에 R2또는 B2값을 하위 비트 방향으로 2비트 시프트한 값과 더하면 얻는다.
상기 칼라 필터 어레이의 신호 처리 회로에서는 R112과 B122의 보간값은 색상신호 R2또는 B2값을 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 값과 2비트 시프트한 값을 서로 더한뒤에 R1또는 B1값을 하위 비트 방향으로 2비트 시프트한 값과 더하면 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 수직 보간 처리가 필요치 않는 칼라 필터 어레이(Color Filter Array)구성을 제안함으로써 신호 처리 회로 구성이 간단해지고, 처리 속도가 빠르게 되어 고속처리에 적용 가능하며, 간단한 회로 구성이 설계면적 및 전력 소모를 줄일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 의한 칼라 필터 어레이 구성을 나타낸 개략도이다.
본 발명에서는 사람이 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조를 기본으로하여 수평 어레이에 빨간(R), 초록(G), 파란(B) 색상 필터를 위치시켰다. 즉, 제1(b)도의 구성에서는 빨간(R) 색상정보와 파란(B) 색상 정보가 한 라인(line) 건너서 위치하지만, 본 발명에서는 매 라인마다 위치하도록 하였다. 그리고 빨간(R)과 파란(B) 칼라 필터는 네 개의 화소마다 위치하며, 초록(G) 칼라 필터는 두 개 화소마다 위치하도록 하여, 보간 계산시 간단한 덧셈과 시프트(shift) 동작만으로 보간 처리를 가능케하였다. 즉, 복잡하고 계산시간 소모가 많은 곱셈 계산은 피하였다.
제2도의 구성을 살펴 보면, 수평 어레이 구조에 빨간인 R, 초록인 G, 파란인 B 색상 필터를 모두 위치시켰으며, 사람이 색상을 인지하기 유리한 구조를 위해 G의 색상 필터를 R과 B의 색상 필터 숫자보다 2배가 되도록 하였다. 따라서, 수평보간 처리만으로 매 화소마다 R,G,B 색상 신호 정보를 가질 수 있다. 수평 보간 처리를 위한 회로 구성은 제3도와 같다.
제3도는 본 발명에 의한 칼라 필터 어레이 구성에서 수평 보간 처리를 위한 회로도이다. 그 동작을 설명하면, 초록(G) 신호 색상 신호는 2개 화소마다 입력되기에 색상 보간을 위한 신호 처리는 각각의 초록1(G1), 초록2(G2), 색상 신호를 1/2배 한 뒤 더한 값으로 얻을 수 있다. 이때 1/2배 계산은 단지 하위 비트(Bit)방향으로 1-비트 시프트(shift)하면 된다. 빨간(R) 신호와 파란(B) 신호는 4개화소마다 입력되기에 다음 수학식 2로 수평보간 값을 얻는다.
R112과 B112의 보간값은 R1또는 B1값을 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 값과 2비트 시프트한 값을 서로 더한뒤에 R2또는 B2값을 하위 비트 방향으로 2비트 시프트한 값과 더하면 얻을 수 있다. R12와 B12의 경우는 R1또는 B1과 R2또는 B2를 각각 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 뒤 더하면 된다.
R122과 B122의 보간값은 R2또는 B2값을 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 값과 2비트 시프트한 값을 서로 더한뒤에 R1또는 B1값을 하위 비트 방향으로 2비트 시프트한 값과 더하면 얻을 수 있다.
상기에서 살펴 보았듯이 수평신호 보간으로 R,G,B값을 구할 수 있으며, 시프트와 덧셈으로 보간 처리를 수행할 수 있다. 따라서 회로구성이 간단해졌을 뿐아니라 계산처리 속도도 빨라졌다.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
결국, 본 발명에서는 간단한 회로 구성으로서 칼라신호 보간 처리를 가능케하였고, 처리속도가 증가되었다. 따라서 고속 처리에 적용 가능하며, 간단한 회로 구성이 설계면적 및 전력 소모를 줄일 수 있도록 한다. 본 발명은 이미지 신호를 처리하는 비디오 카메라, 디지탈 카메라 및 칼라 스캐너(scanner), 칼라 복사기등 이미지신호 입력 및 신호 처리 분야에 모두 적용 가능하다.

Claims (9)

  1. 칼라 필터 어레이에 있어서, 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조를 기본으로하여 수평 어레이에 빨간(R), 초록(G), 파란(B) 색상 필터를 위치시킨 칼라 필터 어레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 빨간(R) 색상정보와 파란(B) 색상 정보가 매 라인마다 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 칼라 필터 어레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 초록(G)의 색상 필터를 빨간(R)과 파란(B)의 색상 필터 숫자보다 2배가 되도록 한 것을 특징으로 하는 칼라 필터 어레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 빨간(R)과 파란(B) 색상 필터는 네 개의 화소마다 위치하며, 초록(G) 칼라 필터는두 개 화소마다 위치하도록 하여, 보간 계산시 덧셈과 시프트(shift) 동작만으로 보간 처리를 가능케 한 것을 특징으로 하는 칼라 필터 어레이.
  5. 수직 보간 처리가 필요치 않은 칼라 필터 어레이 신호 처리 회로에 있어서, 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조는 초록(G) 신호 색상 신호는 2개 화소마다 입력되기에 색상 보간을 위한 신호 처리는 각각의 초록1(G1), 초록2(G2) 색상 신호를 1/2배 한 뒤 더한 값으로 얻는 것으로 이루어진 신호 처리 신호.
  6. 제5항에 있어서, 상기 색상 신호의 1/2배 계산은 단지 하위 비트(Bit) 방향으로 1-비트 시프트(shift)하는 것으로 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 처리 회로.
  7. 제5항에 있어서, 상기 칼라 필터 어레이의 신호 처리 회로에서는 색상을 지각하기 쉬운 칼라 필터 어레이 구조가 빨간(R)신호와 파란(B) 신호는 4개 화소마다 입력되기에 R12와 B12보간값의 경우는 색상신호 R1또는 B1과 R2또는 B2를 각각 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 뒤 더하여 얻는 것을 특징으로 하는 신호 처리 회로.
  8. 제5항에 있어서, 상기 칼라 필터 어레이의 신호 처리 회로에서는 R112과 B112의 보간값은 색상신호 R1또는 B1값을 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 값과 2비트 시프트한 값을 서로 더한뒤에 R2또는 B2값을 하위 비트 방향으로 2비트 시프트한 값과 더하면 얻는 것을 특징으로 하는 신호 처리 회로.
  9. 제5항에 있어서, 상기 칼라 필터 어레이의 신호 처리 회로에서는 R122과 B122의 보간값은 색상신호 R2또는 B2값을 하위 비트 방향으로 1비트 시프트한 값과 2비트 시프트한 값을 서로 더한뒤에 R1또는 B1값을 하위 비트 방향으로 2비트 시프트한 값과 더하면 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 처리 회로.
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