KR100275678B1

KR100275678B1 - 다중노출영상을 이용한 포커싱방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100275678B1
Application number: KR1019980020291A
Authority: KR
Inventors: 기호경
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000000608A

Abstract

본 발명은, 피사체 주변에 하이라이트가 형성되어 있는 화면의 포커싱시, 촬상기기로 부터 출력되는 고속셔터노출에 의해 광량이 다소 소거된 영상을 이용하여 포커싱동작이 수행되도록 한 다중노출영상을 이용한 포커싱방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱방법은, 일정 셔터노출속도로 영상을 포착하는 제1단계; 상기 포착된 영상으로 부터 휘도데이타를 추출하는 제2단계; 상기 추출된 휘도데이타의 레벨에 따라, 셔터노출속도를 가변시키는 제3단계; 및 상기 속도가변된 셔터에 의해 획득된 영상데이타를 이용하여 포커싱을 수행하는 제4단계를 포함하여 이루어져, 빠른 포커싱 스피드가 요구되는 CCTV 시스템(감시 시스템) 등에 사용되는 경우에, 신속한 포커싱 스피드에 부합가능하여 순간화면상에서 출입자를 선명하게 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 일반 촬영시에도 최적의 포커싱이 보다 신속히 수행되도록 한 효율적이고 유용한 발명인 것이다.

Description

다중노출영상을 이용한 포커싱방법 및 그 장치

본 발명은 촬상소자로 부터 다중노출방식에 의해 출력된 영상을 이용하여 포커싱 속도가 개선되도록 한 다중노출영상을 이용한 포커싱방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 피사체 주변에 하이라이트가 형성되어 있는 화면의 포커싱시, 촬상기기로 부터 출력되는 고속셔터노출에 의해 광량이 다소 소거된 영상을 이용하여 포커싱동작을 수행함으로써, 포커싱이 보다 신속하고 적절히 이루어질 수 있도록 한 다중노출영상을 이용한 포커싱방법 및 그 장치에 관한 것이다.

비디오 카메라상에서의 포커싱(focusing)은, 피사체로 부터 반사되어 렌즈로 입사되는 광신호 가운데 휘도신호의 양을 검출하고, 상기 검출된 휘도신호 양이 증가하는 방향으로 렌즈를 이동시킴으로써 수행되게 된다.

또한, 상기와 같이 수행되는 포커싱의 속도는 포커싱 데이타의 크기에 비례하여 증감되게 되는데, 상기 포커싱 데이타는 화면의 어두운 부분과 밝은 부분과의 평균 휘도비율에 해당하는 콘트라스트(contrast)비에 의해 영향을 받게 된다.

일반적인 비디오 카메라 장치는, 도1에 도시된 바와 같이, 피사체로 부터 입사되는 광신호를 렌즈(1)와 조리개(2)를 차례로 거쳐, 전기신호로 변환하는 촬상부(CCD)(10); 상기 변환된 전기신호의 이득을 보상하는 이득 보상기(CDS/AGC)(11); 상기 이득보상된 신호를 디지털 데이타로 변환하는 A/D 변환기(12); 상기 변환된 데이타를 신호처리하여 휘도/색도 데이타로 출력하는 영상데이타 처리부(DSP)(20); 상기 출력되는 휘도/색도 데이타를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기(21); 상기 출력되는 N 비트의 휘도 데이타로 부터 영역별 적분값을 산출하는 데이타 검출기(30); 상기 산출된 적분값으로 부터 포커싱을 수행하기 위한 제어신호를 발생하는 마이컴(40); 수직 및 수평 동기신호(VD,HD)를 발생시키는 동기신호 발생기(SG)(42); 및 상기 동기신호 발생기(42)로 부터 발생인가된 동기신호와 상기 마이컴(40)으로 부터 인가된 제어신호에 의해, 상기 촬상부(10)를 구동제어하기 위한 타이밍신호를 발생시키는 타이밍 발생기(TG)(41)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 상기 데이타 검출기(30)는, 도2에 도시된 바와 같이, 출력인가되는 N 비트의 휘도 데이타를 여파시키는 저역 여파기(30-1); 상기 출력인가되는 N 비트의 휘도 데이타 가운데 고휘도 성분만을 검출하여 그 양을 마이컴(40)에 인가하는 고휘도 검출기(30-2); 상기 여파된 휘도신호를 광대역으로 고역여파시키는 제1 고역 여파기(31-1); 상기 여파된 휘도신호를 협대역으로 고역여파시키는 제2 고역 여파기(31-2); 상기 제1 및 제2 고역 여파기(31-1,31-2)를 통과한 휘도 데이타를, 중심영역과 주변영역으로 구분된 영역내의 각각의 휘도 데이타로 구분검출하는 영역별 검출기(33-X); 타이밍 발생기(41)로 부터 인가되는 동기신호(HD/VD)에 따른 카운트 펄스를 상기 영역별 검출기(33-X)에 전송하는 클럭 발생기(30-3); 및 상기 분할된 영역으로 부터 검출되는 휘도 데이타를 각각 적분하여 이를 상기 마이컴(40)에 인가하는 각각의 적분기(34-X)를 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 촬영장치에 있어서, 피사체로 부터 입사되는 광신호는 렌즈(1)와 조리개(2)를 거치게 되고, 상기 촬상부(10)에서 전기적 영상값으로 변환된 후 상기 타이밍 발생기(41)로 부터 인가되는 타이밍 동기신호에 의해 순차적으로 출력되어 연속적인 영상신호로 변환되게 된다. 상기 변환된 영상신호는 상기 이득 보상기(11)를 통해 이득보상되게 되고, 이는 A/D 변환기(12)와 영상데이타 처리부(20)를 차례로 거쳐 신호처리된 후 휘도 및 색도데이타로 출력되게 된다.

이 가운데 휘도데이타는 상기 데이타 검출기(30)에 입력되고, 상기 입력된 휘도데이타는 상기 저역여파기(30-1)와, 포커싱시의 정점체크 및 방향판단에 각각 이용하기 위한 상기 제1 및 제2 고역여파기(31-1,31-2)를 차례로 거친 후, 상기 영역별 검출기(33-X)에 인가되게 된다. 상기 영역별 검출기(33-X)는 상기 제1고역 및 제2고역여파된 각각의 휘도데이타를, 상기 클럭 발생기(30-3)로 부터 인가되는 동기신호(HD,VD)에 의해, 도3과 같이 분할된 화면상의 각 영역(A,B)에 대응되는 휘도데이타로 각각 분리검출하게 된다. 이어 상기 분리검출된 영역별 휘도데이타는, 상기 적분기(34-X)에서 각각 그 휘도데이타의 양이 적분되게 되어, 영상신호의 부분별 휘도레벨이 검출되게 된다.

한편, 상기 정점체크 및 방향판단은, 도4에 도시된 바와 같이, 서로 상이한 여파특성을 갖는 상기 고역여파기(31-1,31-2)로부터 각각 검출된 휘도데이타가 상기 적분기(34-X)를 거치면서 산출된 적분값에 의해 수행되게 되는데, 협대역에 의한 값은 정점판단에, 광대역에 의한 값은 방향판단에 각각 이용되게 된다.

또한, 상기 적분기(34-X)로 부터 적분출력되는 적분데이타와 상기 고휘도 검출기(30-2)에 의해 고휘도 검출된 N 비트의 고휘도 데이타는, 직렬데이타의 형태로 마이컴(40)에 전송되게 되는 데, 상기 마이컴(40)은, 상기 전송된 적분데이타에 의해, 중심영역(B)으로 부터의 적분값과 주변영역으로 부터의 적분값이 모두 최대로 커지는 시점이 될 때까지 렌즈를 이동시켜 포커싱을 수행하게 되며, 이에 따라 상기 데이타 검출기(30)로 부터 전송된 각각의 적분값이 최대 시점이 되면, 현재 렌즈가 최적의 포커싱이 이루어지는 위치에 있음으로 판단하게 되고, 이러한 과정동안 상기 영상데이타 처리기(20)에서 신호처리된 휘도 및 색도 데이타는, 상기 D/A 변환기(21)를 거쳐 화상신호로 출력되게 된다.

그러나, 촬영장치에서 이루어지는 상기와 같은 포커싱 방법에 있어서, 촬영된 영상신호의 휘도레벨이 일정 이상이 되는 하이라이트가 전체화면의 배경전반에 위치하게 되면, 도3의 전체 화면의 주변영역(A)과 중심영역(B)간의 적분값이 지속적으로 증가하게 되어 최적의 포커싱을 위한 동작시간이 장시간에 걸쳐 수행되었고, 또한 상기 화면 배경전반에 위치하는 하이라이트에 의해, 전술한 바의 콘트라스트비가 낮아지게 되고, 이에 따라 정점판단을 위한 포커싱 데이타가 절대적으로 부족하게 되어 또 하나의 포커싱 속도지연의 원인이 되게 되며, 특히 CCTV와 같이 빠른 포커싱 스피드를 요구하는 경우에는 아예 포커싱을 찾지 못하게 되어 뿌연 화면이 촬영되게 되는 문제점이 발생하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 하이라이트 발생의 경우에 포커싱 속도가 지연되는 것을 방지하기 위한 다중노출영상을 이용한 포커싱방법 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.

도1은 일반적인 비디오 카메라의 구성도이고,

도2는 도1 장치의 주요부분별 세부 회로도이고,

도3은 광신호가 수신되는 촬상부를 임의영역으로 분할한 것을 도시한 것이고,

도4는 도2 회로도내의 고역 여파기의 여파대역특성을 도시한 것이고,

도5는 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱장치가 구현된 비디오 카메라의 구성도이고,

도6은 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱방법의 일 실시예의 흐름도이고,

도7은 도5 장치의 주요부분별 파형도이고,

도8은 하이라이트 발생시 검출되는 화상신호의 콘트라스트비를 비교도시한 것이고,

도9는 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱방법의 다른 실시예의 흐름도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 렌즈(Lens) 2 : 조리개

10 : 촬상부(CCD) 11 : 이득 보상기(CDS/AGC)

12 : A/D 변환기 20 : 영상데이타 처리부(DSP)

21 : D/A 변환기 30 : 데이타 검출기(AF용 Detector)

30-1 : 저역 여파기(LPF) 30-2 : 고휘도 검출기

30-3 : 클럭 발생기 31-X : 고역 여파기(HPF)

33-X : 영역별 검출기 34-X : 적분기

40,100 : 마이컴(MICOM) 41 : 타이밍 발생기(TG)

42 : 동기신호 발생기(SG) 50,51 : 메모리

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱장치는, 가변되는 셔터노출속도로, 조리개를 통한 영상데이타를 획득하는 촬영수단; 상기 촬영된 영상데이타를 배속추출하는 추출수단; 상기 배속추출되는 영상데이타를 상기 셔터노출속도별로 분류저장하는 저장수단; 상기 분류저장된 영상 중 하나로 부터 휘도신호를 검출하는 검출수단; 상기 검출된 휘도신호로 부터 하이라이트 발생여부를 판단하는 판별수단; 및 상기 판별결과에 따라, 상기 저장수단내의 하이라이트 발생판별에 사용되지 않은 다른 영상에 근거하여 포커싱을 조절하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것에 특징이 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱방법은, 일정 셔터노출속도로 영상을 포착하는 제1단계; 상기 포착된 영상으로 부터 휘도데이타를 추출하는 제2단계; 상기 추출된 휘도데이타의 레벨에 따라, 셔터노출속도를 가변시키는 제3단계; 및 상기 속도가변된 셔터에 의해 획득된 영상데이타를 이용하여 포커싱을 수행하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것에 특징이 있는 것이다.

상기와 같이 구성되고 이루어지는 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱장치 및 그 방법에서는, 가변되는 노출속도로 상기 촬영수단에 의해 획득된 영상데이타가 상기 추출수단에 의해 배속추출된 후, 획득된 노출속도에 따라 상기 저장수단에 분류저장된다. 상기 분류저장된 영상 중 하나는 상기 검출수단에 인가되게 되고, 상기 검출수단은 상기 인가된 영상데이타로부터 휘도데이타를 검출하고 상기 검출된 휘도데이타의 휘도레벨에 따라 상기 판별수단이 하이라이트 발생여부를 판별하게 되면, 상기 제어수단은, 상기 저장수단에 분류저장되어 있는 가변된 셔터노출속도에 의한 다른 영상신호를 이용하여 포커싱을 수행하게 된다.

본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱방법은, 상기와는 다르게, 일정 셔터노출속도로 영상데이타를 획득하고, 상기 획득된 영상데이타상에 하이라이트가 발생된 경우에, 상기 셔터노출속도를 가변하여 영상데이타를 획득한 후 이를 이용하여 포커싱을 수행할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱방법 및 그 장치의 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱장치가 구현된 비디오 카메라의 구성도로서, 도1의 장치와 동일한 구성요소 외에, A/D 변환기(12)로부터 변환출력되는 영상데이타를, 포착시의 셔터노출속도에 따라 각각 분류저장하는 메모리(50,51)를 더 포함하여 구성되되, 이 때의 마이컴(100)은, 하이라이트 발생 판단여부에 따라 상기 메모리(50,51)에 저장되어 있는 영상데이타 가운데 하나가 선택출력되도록 제어하고, 수신되는 동기신호를 배속시켜 타이밍 발생기(41)에 인가하는 기능을 수행한다.

이하에서는, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱장치의 동작에 대해, 본 발명에 따른 포커싱방법의 흐름도인 도6과 병행하여 상세히 설명한다.

먼저, 피사체로 부터 렌즈(1)를 통해 입사되는 광신호는, 상기 마이컴(100)에 의해, 발생되는 수직동기신호에 따라 필드별로 노출속도가 상이하게 가변되는, 즉 정상속도(60분의 1 또는 50분의 1(초))와 셔터노출된 속도(10000분의 1 또는 1000분의 1(초))간을 교번선택하여 해당 속도로 노출되는 조리개(2)를 통해, 상기 촬상부(10)에 전기적 상(像)이 형성되게 된다(S01,S02).

상기 촬상부(10)는, 상기 조리개(2)를 통해 형성된 한 화면(2필드=짝수(even)필드+홀수(odd)필드)에 해당하는 영상을 상기 마이컴(100)에 의해, 도7에 도시된 바와 같이 배속인가되는 수직동기신호(2VD)의 주기단위로 추출하게 되고(S04), 이는 상기 A/D 변환기(12)를 통과함으로써 도7의 ①에 도시된 바와 같이, 그 신호레벨이 필드별로 교번적으로 대소의 크기를 갖는 영상데이타로 출력되게 된다(S05).

상기 출력되는 영상데이타는, 상기 마이컴(100)에 의해, 해당 영상필드가 포착된 시점의 셔터노출속도에 근거하여, 정상속도상태에서 얻어진 영상데이타(도7의 ②)는 제1 메모리(50)로, 셔터노출된 속도상태에서 얻어진 영상데이타(도7의 ③)는 제2 메모리(51)에 각각 분류저장되게 된다(S06).

상기 마이컴(100)은, 상기 제1 메모리(50)에 저장되어 있는 정상속도상태에서 얻어진 영상데이타(②)를 독출하여(S10), 상기 영상신호 처리기(20)를 통해 신호처리한 후, 신호처리된 영상데이타를 D/A 변환기(21)를 통해 영상신호로 변환출력하게 되는데, 영상출력을 위해 신호처리된 데이타 가운데 휘도데이타는 상기 영상신호 처리기(20)에 의해 추출되어 상기 데이타 검출기(30)로 전송되게 된다(S11). 상기 전송된 휘도데이타는, 도2에서와 같은 구성을 갖는 상기 데이타 검출기(30)내의 전 구성요소에 각각 인가되게 되는데, 이 가운데 특히 고휘도 검출기(30-2)를 통해 검출되는 고휘도데이타는 상기 마이컴(100)으로 전송되어(S12), 현재 획득된 영상에 하이라이트가 포함되어 있는지의 여부를 판단하게 된다(S20).

상기 판단결과 하이라이트가 발생하였으면 상기 마이컴(100)은, 상기 제2 메모리(51)내에 기 분류저장되어 있는 셔터노출된 속도상태에서 얻어진 영상데이타(도7의 ③)가 독출되도록 제어하게 된다(S21). 상기 독출되는 셔터노출된 속도상태에서 얻어진 영상데이타(③)는, 동기신호 발생기(42)로 부터 인가되는 정상의 동기신호(VD,HD)에 의해 상기 영상신호 처리기(20)에서 휘도 및 색도데이타로 신호처리되고, 상기 신호처리된 영상데이타는 상기 D/A 변환기(21)에 의해 영상출력됨과 동시에(S23), 이 중 휘도 데이타는 상기 데이타 검출기(30)로 인가되게 된다(S22).

상기 데이타 검출기(30)로 인가된, 셔터노출된 속도상태에서 획득된 도7 ③의 휘도데이타는, 종래에서와 동일하게, 상기 데이타 검출기(30)내의 각 구성요소로 인가됨으로써, 상기 마이컴(100)은 각각의 적분기(33-X)로 부터 출력되는 영역별 휘도데이타의 적분값이 증가하는 방향으로의 포커싱이 수행되도록 렌즈에 제어신호를 인가하게 된다(S24,S25).

종래에서와 같이 정상 속도상태의 휘도데이타만을 포커싱에 이용하게 되면, 도8 상단에 도시된 바와 같이 하이라이트 발생의 경우 휘도데이타의 신호레벨은 콘트라스트비(피사체가 포함된 중심영역과 하이라이트가 포함된 주변영역간의 평균 휘도레벨의 차)가 작기 때문에 그 만큼 포커싱 수행속도가 지연되게 되는 반면, 전술한 본 발명의 방법에 의하게 되면 상기에서와 같이 셔터노출된 속도상태의 휘도데이타를 이용하게 되므로, 도8 하단에 도시된 바와 같이 셔터노출된 속도상태의 휘도데이타의 신호레벨에 대한 콘트라스트비가 종래기술에 의한 것보다 상대적으로 크기 때문에 포커싱 데이타가 그만큼 증가하게 되어, 보다 빠르게 현재 출력영상에 대한 포커싱 정점위치를 찾을 수 있게 되는 것이다.

도9는 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱방법의 다른 실시예의 흐름도로서, 도5의 장치를 참조하여 설명하면, 조리개(2)의 셔터노출속도를 일정하게 유지시킨 상태에서 입력되는 광신호가 촬상부(10)를 거쳐 전기신호로 변환되어 상기 제1메모리(50)에 저장된 후(S100), 전술한 바와 동일한 방법에 따라, 상기 고휘도검출기(30-2)에 의해 검출되는 고휘도성분의 휘도레벨에 상응하는 만큼 상기 마이컴(100)이 셔터노출속도가 가변되도록 제어함으로써(S102), 화면상에 포함되는 하이라이트의 정도에 따라 가변되는 셔터노출속도로써 획득된(S103) 영상데이타를 상기 제2메모리(51)에 저장한 후(S107), 이를 이용하여 포커싱을 수행하게 되고(S111), 이로 인해 포커싱이 최적상태로 되면, 상기 제1 메모리(50)에 정상노출속도에서의 영상데이타를 저장한 후(S113), 처리하여 화면상에 출력하게 되는 것이다(S114).

상기와 같이 구성되고 이루어지는 본 발명에 따른 다중노출영상을 이용한 포커싱장치 및 그 방법은, 빠른 포커싱 스피드가 요구되는 CCTV 시스템(감시 시스템) 등에 사용되는 경우에, 신속한 포커싱 스피드에 부합가능하여 순간화면상에서 출입자를 선명하게 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 일반 촬영시에도 화면의 배경전체에 광량의 포함정도를 파악하고 이에 따라 셔터노출속도를 가변시킴으로써, 최적의 포커싱이 보다 신속히 수행되도록 한 효율적이고 유용한 발명인 것이다.

Claims

일정 셔터노출속도로 영상데이타를 획득하는 제1단계;

상기 획득된 영상데이타에 근거하여 하이라이트 발생여부를 판단하는 제2단계;

상기 판단결과에 따라, 소정구간 단위로 셔터노출속도를 변화시켜 영상데이타를 획득하는 제3단계;

상기 획득된 영상데이타를 배속으로 추출하는 제4단계; 및

상기 배속추출되는 영상데이타를 이용하여 포커싱을 수행하는 제5단계를 포함하여 이루어지는 다중노출영상을 이용한 포커싱방법.
제2항에 있어서,

상기 제4단계에서 배속추출되는 영상데이타는 셔터노출속도가 빠른 상태에서 얻어진 영상데이타인 것을 특징으로 하는 다중노출영상을 이용한 포커싱방법.
소정구간 단위로 셔터노출속도를 변화시켜 영상데이타를 획득하는 제1단계;

상기 획득된 영상데이타를 배속으로 추출하는 제2단계;

상기 배속추출되는 영상데이타의 셔터노출속도에 따라 분류저장하는 제3단계;

상기 분류저장된 영상 중 하나로 부터 하이라이트 발생여부를 판단하는 제4단계;

상기 판단결과에 따라 상기 분류저장된 영상 중 다른 하나를 선택출력하는 제5단계; 및

상기 선택출력되는 영상을 이용하여 포커싱을 수행하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 다중노출영상을 이용한 포커싱방법.
제3항에 있어서,

상기 변화되는 노출속도는 2가지 값을 가지며, 상기 소정구간 단위별로 교번선택되는 것을 특징으로 하는 다중노출영상을 이용한 포커싱방법.
제3항에 있어서,

상기 소정구간 단위는, 영상신호의 수직동기신호의 주기인 것을 특징으로 하는 다중노출영상을 이용한 포커싱방법.
가변되는 셔터노출속도로, 조리개를 통한 영상데이타를 획득하는 촬영수단;

상기 촬영된 영상데이타를 배속추출하는 추출수단;

상기 배속추출되는 영상데이타를 상기 셔터노출속도별로 분류저장하는 저장수단;

상기 분류저장된 영상 중 하나로 부터 휘도신호를 검출하는 검출수단;

상기 검출된 휘도신호로 부터 하이라이트 발생여부를 판단하는 판별수단; 및

상기 판별결과에 따라, 상기 저장수단내의 하이라이트 발생판별에 사용되지 않은 다른 영상에 근거하여 포커싱을 조절하는 제어수단을 포함하여 구성되는 다중노출영상을 이용한 포커싱장치.