KR100455159B1 - Real time image quality control apparatus and method for camera sensor in mobile terminal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대 단말기에 적용되는 카메라에 관한 것으로, 특히 실시간으로 화질을 제어할 수 있도록 크기가 작은 Q 센서를 정의하고, 이를 먼저 연산하는 것으로 색상 조정(color balancing:CB, 이하 CB라 칭함) 및 노출 제어(exposure control:AE, 이하 AE라 칭함)를 빠르게 수행하도록 한 휴대 단말기 카메라 센서의 실시간 화질 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 종래에는 카메라 센서를 이용하여 획득한 전체 영상에 대해 색채 및 밝기를 조정한 후 조정된 데이터를 이용하여 픽셀 보정과 색채 조합 변환등을 실시하기 때문에 전체 영상에 대한 색채 및 밝기 조정의 지연으로 실시간 화질 보정이 불가능한 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 소정 영역의 정보 취득용 센서부를 구비한 카메라 센서부와; 상기 정보 취득용 센서부를 통해 얻은 데이터를 통해 색채 및 밝기 조정 연산을 수행한 후 해당 연산 결과를 이용하여 전체 카메라 센서부의 제어 신호를 제공하는 것으로 실시간으로 제어된 전체 카메라 센서부의 출력 데이터를 수신하며, 이를 이용하여 추가적인 영상 처리를 실시하는 디지털 신호 처리기를 포함하는 휴대 단말기 카메라 센서의 실시간 화질 제어 장치 및 이를 이용한 방법을 제공함으로써 외부 환경 변화에 따른 응답 속도를 획기적으로 개선하여 실시간으로 화질을 제어할 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a camera applied to a mobile terminal, and in particular, to define a small Q sensor so as to control image quality in real time, and first calculate the color balancing (CB), The present invention relates to an apparatus and method for real-time image quality control of a camera sensor of a portable terminal for quickly performing exposure control (AE, hereinafter referred to as AE). Conventionally, since color and brightness are adjusted for the entire image obtained by using a camera sensor, pixel correction and color combination conversion are performed using the adjusted data. There was a problem that cannot be corrected. In view of the above problems, the present invention provides a camera sensor unit including a sensor unit for obtaining information of a predetermined region; After performing the color and brightness adjustment operation through the data obtained through the information acquisition sensor unit to receive the output data of the entire camera sensor unit controlled in real time by providing the control signal of the entire camera sensor unit using the result of the calculation, By providing a real-time image quality control device of a mobile terminal camera sensor including a digital signal processor that performs additional image processing using this method and a method using the same, it is possible to control the image quality in real time by dramatically improving the response speed according to the change of the external environment. It has an effect.
Description
본 발명은 휴대 단말기에 적용되는 카메라에 관한 것으로, 특히 실시간으로 화질을 제어할 수 있도록 크기가 작은 Q센서를 정의하고, 이를 먼저 연산하는 것으로 색상 조정(color balancing:CB, 이하 CB라 칭함) 및 노출 제어(exposure control:AE, 이하 AE라 칭함)를 빠르게 수행하도록 한 휴대 단말기 카메라 센서의실시간 화질 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a camera applied to a mobile terminal, and in particular, to define a small Q sensor to control the image quality in real time, and first calculates the color balancing (CB, hereinafter referred to as CB) and The present invention relates to an apparatus and a method for controlling a real-time quality of a portable terminal camera sensor for quickly performing exposure control (AE, hereinafter referred to as AE).
현재 사용되는 휴대 단말기는 통신 속도가 개선되고, 내부 메모리 및 처리 속도가 증가하면서 다양한 기능들이 추가되고 있다. 그 중에서도 표시 장치의 확대 및 표시 수준의 개선을 통해 사진은 물론이고 동영상을 감상하는 것도 가능해졌다.Currently, portable terminals have added various functions as communication speed is improved and internal memory and processing speed are increased. Among them, the enlargement of the display device and the improvement of the display level make it possible to view not only pictures but also videos.
이러한 휴대 단말기의 급속한 발전과 보급에 힘입어 종래에는 불필요하게 여겨졌던 기능들이 차츰 자리를 잡아가고 있다. 예를 들어, 처음 등장에서 그 활용이 미비했던 카메라 기능은 그 해상도의 향상에 따라 기존의 디지털 카메라의 활용 영역까지 그 용도가 넓어지고 있다.Thanks to the rapid development and widespread use of such portable terminals, functions that were previously considered unnecessary are gradually taking place. For example, the camera function, which has not been utilized in the first appearance, is being widely used in the area of use of existing digital cameras as the resolution is improved.
휴대 단말기의 표시 기능과 내부 처리 능력 및 메모리의 확장에 따라 휴대 단말기의 기존 기능에 카메라 센서 관련 모듈을 추가로 장착하는 것으로 휴대 전화를 디지털 카메라의 용도로도 사용할 수 있게 되었으며, 착탈식 카메라가 부착되거나 내장형 카메라를 가진 휴대 전화가 이미 상용화 되었다. 또한, CDMA 2000이나 IMT-2000과 같은 새로운 통신 방법에 의해 동영상의 실시간 수신 및 재생이 가능한 것이 현재 휴대 단말기의 현주소이다.In accordance with the display function, internal processing capacity and memory expansion of the mobile terminal, the camera sensor-related module has been added to the existing functions of the mobile terminal to enable the mobile phone to be used as a digital camera. Mobile phones with built-in cameras are already commercially available. In addition, the current address of the mobile terminal is that the real-time reception and playback of the video by the new communication method such as CDMA 2000 or IMT-2000.
상기 휴대 단말기는 내/외장 카메라를 통해 사진 및 동영상을 저장할 수 있는데, 이를 가능하도록 하는 카메라를 이용한 화면 표시 장치를 간략히 알아보도록 한다.The portable terminal may store a picture and a video through an internal / external camera, and a brief description will be made of a screen display device using a camera to enable the portable terminal.
도 1은 일반적인 휴대 단말기 카메라 센서의 화질 제어 장치를 나타낸 블록 다이어그램이며, 도시된 바와 같이 랜즈(10)에 의해 보호받는 카메라 센서(20)와 상기 카메라 센서(20)를 통해 수신한 영상 데이터를 보정하는 디지털 신호처리기(Digital Signal Processor:DSP)(30)로 이루어진다. 상기 DSP(30)로 처리된 신호는 단말기의 비디오/이미지 처리기(미도시) 부분으로 제공된다. 이후 단말기는 해당 비디오/이미지 처리기 신호를 이용하는 것으로 표시부 구동 소자(미도시)를 거쳐 단말기 표시부(미도시)에 외부 영상을 표시하게 된다.1 is a block diagram illustrating an image quality control apparatus of a general portable terminal camera sensor, and as illustrated, a camera sensor 20 protected by a lens 10 and image data received through the camera sensor 20 are corrected. It consists of a digital signal processor (DSP) (30). The signal processed by the DSP 30 is provided to a video / image processor (not shown) portion of the terminal. Thereafter, the terminal uses the corresponding video / image processor signal to display an external image on the terminal display unit (not shown) via a display driving element (not shown).
이제, 외부 영상을 수신하여 DSP(30)로 화질을 보정하는 부분을 중심으로 더욱 상세히 알아보도록 한다.Now, it will be described in more detail centering on the portion of receiving the external image to correct the image quality with the DSP (30).
카메라 센서(20)는 사진 및 동영상을 저장하기위해 사용되는 것으로 영상을 전자 신호로 변환시키는 CMOS 센서나 CCD 센서를 의미한다. 이러한 카메라 센서(20)는 외부의 영상을 아날로그 영상 데이터로 변환하며, 상기 센서(20) 외부의 렌즈(10)를 통해 광학적 배율을 결정하고 외부로부터의 오염을 방지한다.The camera sensor 20 is used to store a picture and a video, and means a CMOS sensor or a CCD sensor that converts an image into an electronic signal. The camera sensor 20 converts an external image into analog image data, determines an optical magnification through the lens 10 outside the sensor 20, and prevents contamination from the outside.
상기 카메라 센서(20)로부터의 원본 비디오/이미지 데이터는 디지털 신호처리기(30)에 전달되고, 상기 DSP(30)는 이를 적절한 디지털 비디오 데이터로 변환한다. 상기 DSP(30)는 외부 환경 변화(주변 조도, 광원 각도등의 변화)에 대한 영상 색채 및 밝기를 자동으로 조절하기위해 전체 영상 데이터를 수신하여 색상 조정(CB) 및 자동 노출(AE) 연산을 실시한 후, 얻어진 연산 결과를 기반으로 카메라 센서(20)에 제공될 제어 신호를 생성한다. 상기 제어 신호는 현재 영상에 대한 색채 및 밝기를 고려하여 카메라 센서(20)가 출력하는 영상 신호를 조절하며, 이렇게 제어된 결과로 얻어지는 주 데이터는 색채 및 밝기가 보정된 데이터이다. 이러한 주 데이터를 이용하여 픽셀 보정(pixel correction), 색채 조합 변환(color coordinate conversion) 등을 실시한다.The original video / image data from the camera sensor 20 is passed to the digital signal processor 30, which converts it into appropriate digital video data. The DSP 30 receives the entire image data to automatically adjust the image color and brightness with respect to changes in the external environment (changes in ambient illumination, light source angle, etc.) and performs color adjustment (CB) and automatic exposure (AE) calculations. After the implementation, a control signal to be provided to the camera sensor 20 is generated based on the obtained calculation result. The control signal adjusts an image signal output by the camera sensor 20 in consideration of color and brightness of the current image. The main data obtained as a result of the control is data whose color and brightness are corrected. The main data is used to perform pixel correction and color coordinate conversion.
따라서, 상기 DSP(30)는 카메라로부터 전체 아날로그 영상 데이터를 모두 수신한 후 영상 조절 및 보정을 수행하는데, 이러한 작업을 위한 지연은 심한 경우 2~3초에 이를 수 있다. 따라서, 일반적인 동영상 화면의 크기(640×480, 352×288, 176×144 등)와 화면의 취득 속도(초당 5프레임~30 프레임)에 따라 지연의 편차가 심하며, 사용자의 화면 이동에 적절히 대응하지 못하게된다.Therefore, the DSP 30 receives all the analog image data from the camera and then performs image adjustment and correction. The delay for such a task may be 2 to 3 seconds in severe cases. Therefore, the variation in the delay is severe depending on the size of the general video screen (640 × 480, 352 × 288, 176 × 144, etc.) and the screen acquisition speed (5 to 30 frames per second). Will not.
종래에는 이러한 지연을 휴대 단말기에 부착된 카메라의 처리 속도 및 해상도 증가에 따른 필연적인 부하로 여겨왔으며, 이러한 실시간 화질 변경에 대해서는 입력 속도의 증가와 DSP의 처리 속도 개선에 의존하였다.In the past, this delay was regarded as an inevitable load due to an increase in the processing speed and resolution of a camera attached to a mobile terminal, and the change in real-time image quality was dependent on an increase in input speed and an improvement in DSP processing speed.
상기한 바와 같이 종래에는 카메라 센서를 이용하여 획득한 전체 영상에 대해 색채 및 밝기를 조정한 후 조정된 데이터를 이용하여 픽셀 보정과 색채 조합 변환등을 실시하기 때문에 전체 영상에 대한 색채 및 밝기 조정의 지연으로 실시간 화질 보정이 불가능한 문제점이 있었다.As described above, since color and brightness are adjusted for the entire image acquired using the camera sensor, pixel correction and color combination conversion are performed using the adjusted data. There was a problem that the real-time image quality correction is impossible due to the delay.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 카메라 센서의 일부 영역을 정보 취득용 센서부(Q 센서)로 지정한 후 해당 영역에 대해서만 색채 및 밝기 조정을 실시하는 것으로 외부 환경 변화에 따른 응답 속도를 획기적으로 개선한 휴대 단말기 카메라 센서의 실시간 화질 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention designates a part of a camera sensor as an information acquisition sensor unit (Q sensor), and adjusts color and brightness only for the corresponding area, thereby dramatically improving the response speed according to the change of the external environment. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling a real-time image quality of a camera sensor of a portable terminal.
도 1은 종래 휴대 단말기 카메라 센서의 화질 제어 장치를 나타낸 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram illustrating an image quality control apparatus of a conventional portable terminal camera sensor.
도 2는 본 발명 Q 센서의 예를 보인 카메라 센서부이다.2 is a camera sensor unit showing an example of the Q sensor of the present invention.
도 3은 본 발명 휴대 단말기 카메라 센서의 실시간 화질 제어 장치를 나타낸 블록 다이어그램이다.3 is a block diagram showing a real-time image quality control device of a mobile terminal camera sensor of the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
100: 렌즈 200: 카메라 센서100: lens 200: camera sensor
250: Q센서 300: 디지털 신호 처리기250: Q sensor 300: digital signal processor
상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 휴대 단말기 카메라 센서의 화질 제어 장치에 있어서, 소정 영역의 정보 취득용 센서부를 구비한 카메라 센서부와; 상기 정보 취득용 센서부를 통해 얻은 데이터를 통해 색채 및 밝기 조정 연산을 수행한 후 해당 연산 결과를 이용하여 전체 카메라 센서부의 제어 신호를 제공하는 것으로 실시간으로 제어된 전체 카메라 센서부의 출력 데이터를 수신하며, 이를 이용하여 추가적인 영상 처리를 실시하는 디지털 신호 처리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling an image quality of a camera sensor of a portable terminal, comprising: a camera sensor unit having a sensor unit for obtaining information of a predetermined area; After performing the color and brightness adjustment operation through the data obtained through the information acquisition sensor unit to receive the output data of the entire camera sensor unit controlled in real time by providing the control signal of the entire camera sensor unit using the result of the calculation, It characterized in that it comprises a digital signal processor for performing additional image processing using this.
또한, 본 발명은, 휴대 단말기 카메라 센서의 화질 제어 방법에 있어서, 카메라 센서의 소정 영역을 정보 취득용 센서부로 사용하는 단계와; 상기 정보 취득용 센서부를 통해 얻은 데이터 만으로 색채 및 밝기 조정 연산을 실시하는 단계와; 상기 연산 단계를 통해 얻어진 결과를 기반으로 카메라 센서부를 제어하여 보정된 주 데이터를 수신한 후 소정의 영상 처리를 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a method for controlling image quality of a camera sensor of a portable terminal, comprising: using a predetermined area of a camera sensor as an information acquisition sensor unit; Performing color and brightness adjustment operations using only the data obtained through the information acquisition sensor unit; And controlling the camera sensor based on the result obtained through the calculating step to receive the corrected main data, and then perform a predetermined image processing.
상기 정보 취득용 센서부는 카메라 센서의 4개 측면 중 한 부분에 소정의 작은 영역을 할당한 것이거나, 카메라 센서부에 부가되는 물리적으로 분리된 센서일 수 있다.The information acquiring sensor unit may be a predetermined small area allocated to one of four sides of the camera sensor, or may be a physically separated sensor added to the camera sensor unit.
상기와 같은 본 발명을 상세히 설명하기 위해 도2 내지 도 3의 실시예를 참조하도록 한다.In order to describe the present invention as described above, reference is made to the embodiment of FIGS. 2 to 3.
도 2는 본 발명에 적용되는 정보 취득용 센서부(이하, Q 센서라 칭함)의 할당 예제를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 카메라 센서부(200)의 우측 상단 부일부를 Q 센서(250)로 할당한 것이다.2 shows an example of allocation of an information acquisition sensor unit (hereinafter referred to as a Q sensor) applied to the present invention. As shown, the upper right portion of the camera sensor unit 200 is allocated to the Q sensor 250.
상기 Q 센서(250)의 크기는 8×8, 16×16 픽셀과 같이 일반적인 카메라 센서부(200)의 크기인 640×480, 352×288, 176×144 등에 비해 대단히 작게 설정한다.The size of the Q sensor 250 is set to be much smaller than 640 × 480, 352 × 288, 176 × 144, etc., which are the sizes of the general camera sensor 200 such as 8 × 8 and 16 × 16 pixels.
상기 도시된 경우라면 Q 센서(250)와 카메라 센서(200)의 물리적인 구분이 없기 때문에 해당 Q 센서(250)로의 접근은 해당 카메라 센서(200)의 주소선을 조작하는 것으로 이루어질 수 있다.In the illustrated case, since there is no physical division between the Q sensor 250 and the camera sensor 200, access to the corresponding Q sensor 250 may be performed by manipulating an address line of the camera sensor 200.
상기 도시된 방법과는 상이하게, 카메라 센서의 제조 단계에서 Q 센서(250)를 물리적으로 구분지어 상기 카메라 센서(200)에 부가시킬 수 있으며, 이 경우 주소선은 순차적으로 할당할 수 있으므로 고속 억세스가 가능해진다.Unlike the illustrated method, in the manufacturing process of the camera sensor, the Q sensor 250 may be physically divided and added to the camera sensor 200. In this case, since the address lines may be sequentially assigned, high-speed access is possible. Becomes possible.
이제, 전술한 바와 같이 설정된 Q 센서(250)를 이용하는 본 발명의 구성을 알아보도록 한다.Now, the configuration of the present invention using the Q sensor 250 set as described above will be described.
도 3은 본 발명 일 실시예의 구성을 보이는 간단한 블록 다이어그램이다.Figure 3 is a simple block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이 렌즈(100)를 통과한 영상을 아날로그 신호로 변환하는 Q 센서(250)와 주 센서(200)의 신호선과 각종 연산 및 제어 기능을 수행하는 DSP(300)가 상호 연결되어 있다. 전술한 바와 같이, 상기 Q 센서(250)는 주 센서(200)의 일부이거나 물리적으로 독립된 센서일 수 있으며, 주 센서(200)의 특정 위치에 배치될 수 있다.As illustrated, the Q sensor 250 for converting an image passing through the lens 100 into an analog signal and the signal line of the main sensor 200 and the DSP 300 for performing various calculation and control functions are connected to each other. As described above, the Q sensor 250 may be part of the main sensor 200 or may be a physically independent sensor, and may be disposed at a specific position of the main sensor 200.
상기 Q 센서(250)와 주 센서(200)는 렌즈(100)를 통과한 영상의 데이터를 아날로그 신호로 변환할 수 있는데, 상기 DSP(300)는 최우선적으로 Q 센서(250)를 통한 영상 만을 수신하여 이를 통해 색상과 밝기 조정 연산을 실시한다. 상기 색상 및 밝기 조절 연산은 색상 조정(CB) 및 자동 노출(AE) 연산이다. 이를 통해 외부 환경에 의한 영향을 파악한 후, 상기 연산 결과를 이용하여 상기 주 센서(200)를조절할 제어 신호를 생성한다. 상기 DSP(300)는 상기 생성한 제어 신호를 I2C와 같은 직렬 통신 방법을 통해 상기 주 센서(200)에 제공하고, 상기 제어 신호에 따라 상기 주 센서(200)는 색상 및 밝기가 실시간으로 조절된 주 데이터를 상기 DSP(300)에 제공한다.The Q sensor 250 and the main sensor 200 may convert the data of the image passing through the lens 100 into an analog signal, and the DSP 300 may preferentially display only the image through the Q sensor 250. Receive and perform color and brightness adjustments. The color and brightness adjustment operations are color adjustment (CB) and automatic exposure (AE) operations. Through this, after determining the influence of the external environment, a control signal for adjusting the main sensor 200 is generated using the calculation result. The DSP 300 provides the generated control signal to the main sensor 200 through a serial communication method such as I 2 C, and the main sensor 200 has color and brightness in real time according to the control signal. The adjusted main data is provided to the DSP 300.
상기 Q 센서(250)는 8×8, 16×16 픽셀과 같이 대단히 작은 크기로 정의되므로 일반적인 주 센서(200)의 크기인 640×480, 352×288, 176×144 등에 비해 해상도가 1/100 수준으로 작기 때문에 전체 영상 신호에 대한 처리에 비해 대단히 고속 연산이 가능해진다. 따라서, 주 센서(200)의 크기와 상관 없이 실시간 화질 조정이 가능하다.Since the Q sensor 250 is defined as a very small size such as 8 × 8 and 16 × 16 pixels, the resolution is 1/100 compared to the size of a general main sensor 200 such as 640 × 480, 352 × 288, 176 × 144, and the like. Its small size allows for very high speed computations compared to the processing of the entire video signal. Therefore, the image quality can be adjusted in real time regardless of the size of the main sensor 200.
상기와 같이 고정된 크기의 Q 센서(250)를 통해 고속으로 색상 및 밝기 조절 연산을 실시한 후 해당 연산을 통한 제어를 통해 수신한 주 데이터는 후속 픽셀 보정이나 색채 조합 변환등의 추가 처리가 실시된 후 단말기의 비디오/이미지 처리기(미도시) 부분으로 제공되어 단말기 표시부에 표시된다.After the color and brightness adjustment operation is performed at high speed through the Q sensor 250 having the fixed size as described above, the main data received through the control through the operation is further processed such as subsequent pixel correction or color combination conversion. It is then provided to the video / image processor (not shown) portion of the terminal and displayed on the terminal display.
사용자가 카메라 기능을 사용하면서 이동하거나 주변 광원이 변화하는 경우라 할지라도 종래 처리에 비해 수십~수백배 빠른 색채 및 밝기 보정이 가능하므로 사용자가 느끼지 못하는 지연시간 내에 새로운 광원에 대한 보정이 반영되게 된다.Even if the user moves while using the camera function or the surrounding light source changes, color and brightness correction can be performed tens to hundreds of times faster than the conventional process, and the correction of the new light source is reflected within the delay time that the user does not feel. .
상기한 바와 같이 본 발명은 단말기에 사용되는 카메라 센서의 일부 영역을 정보 취득용 센서부(Q 센서)로 지정하거나 카메라 센서에 물리적으로 분리된 작은 영역의 Q 센서를 포함한 후 Q 센서 영역에 대해서만 색채 및 밝기 조정을 실시한후 이를 기반으로 카메라 센서의 주 데이터를 획득하도록 함으로써 외부 환경 변화에 따른 응답 속도를 획기적으로 개선하여 실시간으로 화질을 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention designates a part of the camera sensor used in the terminal as a sensor for acquiring information (Q sensor) or includes only a small area of the Q sensor physically separated from the camera sensor. And after adjusting the brightness to obtain the main data of the camera sensor based on this it is possible to control the image quality in real time by dramatically improving the response speed according to changes in the external environment.
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