KR100536397B1 - 이미지의 콘트라스트 및 동적 범위를 향상시킨 디지털 이미지저장 장치 - Google Patents

이미지의 콘트라스트 및 동적 범위를 향상시킨 디지털 이미지저장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이미지의 콘트라스트 및 동적 범위를 향상시킨 디지털 이미지 저장 장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 디지털 이미지 저장 장치에 있어서, 비디오 아날로그 입력 신호를 인가받아 디지털 값으로 변환시켜 내부에 저장하는 프레임 그래버; 상기 비디오 아날로그 입력 신호 및 상기 프레임 그래버로부터 출력되는 레퍼런스 아날로그 신호를 입력받아 상기 두 신호의 차이를 증폭하는 차동 증폭 수단; 상기 차동 증폭 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호를 상기 비디오 아날로그 입력 신호에 동기시키기 위한 동기 회로부; 이득 제어 신호에 응답하여 상기 차동 증폭 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호의 이득을 제어하기 위한 이득 제어 수단; 및 상기 프레임 그래버로부터 상기 이득 제어 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호를 입력받아 디지털로 변환된 디지털 신호를 입력받아 저장하는 저장 수단을 포함한다.

Description

이미지의 콘트라스트 및 동적 범위를 향상시킨 디지털 이미지 저장 장치{APPARATUS FOR IMPROVING CONTRAST AND DYNAMIC RANGE OF IMAGE}
본 발명은 이미지 저장 장치에 관한 것으로, 특히 이미지의 콘트라스트를 증가시켜 정밀도를 높이고, 동적 범위를 향상시킨 디지털 저장 장치에 관한 것이다.
최근 들어 이미지 처리 기술의 발전에 따라 비디오 이미지를 아날로그 방식으로 테이프에 저장하는 방식이 점점 사라지고 디지털 방식으로 비디오 이미지를 저장하는 방식으로 바뀌어 가는 추세이다. 최근의 이러한 추세에 따른 이미지의 디지털 저장 방식은 아날로그 저장 방식에 비해 많은 이점을 가지지만, 아날로그 저장 방식에 비해 정밀도가 떨어지는 나름의 문제를 가지고 있다. 디지털 이미지 저장 방식의 이러한 문제를 해결하기 위해 여러가지 방법들이 제시되고는 있으나 개선을 위한 비용이 크고 동작 속도가 느려지는 한계가 존재한다.
한편, 아날로그의 비디오 이미지를 디지털 방식으로 저장하기 위해서는 이미지 데이터를 디지털화시키는 프레임 그래버(frame grabber)가 필요하며, 이 프레임 그래버는 비디오 이미지에 대응하는 각 픽셀(pixel)의 데이터를 디지털 데이터로 변환시켜 메모리에 저장한다.
일반적인 프레임 그래버는 아날로그의 비디오 이미지를 8비트로 디지털화하여 각 픽셀이 "1"에서 "256"의 그레이 레벨(gray level)을 가지도록 한다. 그러나, 이러한 범위의 그레이 레벨로는 자연색을 충분히 나타내기 곤란하며, 특히 프레임 그래버의 8비트 디지털화 방식은 128분의 1보다 작은 변화에도 영향을 받아야 하는 여러 응용 제품에 적합하지 못한 한계가 있다.
이러한 문제를 극복하기 위하여 종래에는 아날로그의 비디오 이미지를 8비트 대신 12비트로 디지털화하기도 하는 데, 이 역시 구현이 어렵고 동작 속도가 100배 이상 느려지는 또다른 문제가 있다.
그리고, 종래 기술 중 이미지의 작은 변화를 보다 잘 탐지하기 위해 이미지를 디지털화한 후 낮은 콘트라스트의 이미지에서 배경의 DC 레벨 값을 뺀 만큼을 증폭하여 이미지를 나타냄으로써 이미지의 콘트라스트(contrast)를 증가시키기도 하는 데, 이 역시 8비트의 디지털 데이터로 저장되는 과정에서 256분의 1의 그레이 레벨보다 작은 변화는 무시되는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 이미지의 콘트라스트 및 동적 범위를 향상시킨 디지털 이미지 저장 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디지털 이미지 저장 장치에 있어서, 비디오 아날로그 입력 신호를 인가받아 디지털 값으로 변환시켜 내부에 저장하는 프레임 그래버; 상기 비디오 아날로그 입력 신호 및 상기 프레임 그래버로부터 출력되는 레퍼런스 아날로그 신호를 입력받아 상기 두 신호의 차이를 증폭하는 차동 증폭 수단; 상기 차동 증폭 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호를 상기 비디오 아날로그 입력 신호에 동기시키기 위한 동기 회로부; 이득 제어 신호에 응답하여 상기 차동 증폭 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호의 이득을 제어하기 위한 이득 제어 수단; 및 상기 프레임 그래버로부터 상기 이득 제어 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호를 입력받아 디지털로 변환된 디지털 신호를 입력받아 저장하는 저장 수단을 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이미지 저장 장치의 일실시 블록도로서, 도면 부호 10은 비디오 아날로그 입력 신호, 20은 차동 증폭기, 30은 이득 제어부, 40은 동기 회로, 50은 프레임 그래버, 60은 PC 램, 70은 하드 디스크, 80은 레퍼런스 이미지 모니터, 90은 향상된 차동 이미지 모니터를 각각 나타낸다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 이미지 저장 장치는 비디오 아날로그 입력 신호(10)를 입력받아 디지털 값으로 변환시켜 내부에 저장하는 프레임 그래버(50)와, 비디오 아날로그 입력 신호(10)를 비반전입력단(+)으로 입력받고 프레임 그래버(50)로부터 출력되는 아날로그 신호를 반전입력단(-)으로 입력받아 두 신호의 차이를 증폭하는 차동 증폭기(20)와, 상기 차동 증폭기(20)로부터 출력되는 증폭된 신호를 비디오 아날로그 입력 신호(10)에 동기시키기 위한 동기 회로부(40)와, 이득 제어 신호에 응답하여 상기 차동 증폭기(20)로부터 출력되는 증폭된 신호의 이득을 제어하기 위한 이득 제어부(30)와, 프레임 그래버(50)로부터 출력되는 변환된 디지털 신호를 표시하기 위한 레퍼런스 이미지 모니터(80)와, 이득 제어부(30)로부터 출력되는 이득 제어된 증폭된 신호를 표시하기 위한 차동 이미지 모니터(90)로 이루어지며, 프레임 그래버(50)는 비디오 아날로그 입력 신호(10)를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 변환된 디지털 신호를 저장하는 프레임 버퍼(53)와, 프레임 버퍼(53)로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 다시 변환하는 디지털-아날로그 변환기(Digital to analog converter, 52)(이하 D/A 변환기라 함)와, 이득 제어부(30)로부터 출력되는 이득 제어된 증폭 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 변환된 디지털 신호를 저장하는 프레임 버퍼(51)로 이루어진다. 이때, D/A 변환기(520)로부터 출력되는 신호가 차동 증폭기(20)의 반전 입력단(-)으로 입력된다.
그리고, 본 발명의 이미지 저장 장치는 프레임 그래버(50)의 프레임 버퍼(51)로부터 출력되는 디지털 신호를 입력받아 저장하는 PC 램(60)과 PC 램(60)으로부터 데이터를 입력받아 저장하는 하드 디스크(70)를 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 이미지 저장 장치는 아래와 같이 동작한다.
먼저, 비디오 아날로그 입력 신호(10)는 차동 증폭기(20)의 일입력단(+)과 프레임 그래버(50)의 프레임 버퍼(53)로 입력된다.
프레임 버퍼(53)로 입력된 이 비디오 아날로그 입력 신호는 임의 시간에 레퍼런스 신호로 사용되는 데, 디지털 신호로 변환되어 프레임 버퍼(53)에 저장된 다음 D/A 변환기(52)로 출력되어 아날로그 신호로 변환된 후 차동 증폭기(20)의 반전 입력단(-)으로 보내진다.
계속해서, 차동 증폭기(20)는 비디오 아날로그 입력 신호(10)와 D/A 변환기(52)로부터 출력되는 아날로그 신호를 입력받아 차동 증폭하고, 이 차동 증폭된 신호를 레퍼런스 신호로 사용한다. 상기 레퍼런스 신호는 동기 회로(40)에서 비디오 아날로그 입력 신호(10)에 동기되어 다시 차동 증폭기(20)에서 비디오 아날로그 입력 신호(10)에서부터 감산된다.
한편, 이득 제어 신호에 응답하여 동작하는 이득 제어부(30)의 이득값이 어떻게 세팅되었는 가에 따라서 차동 증폭기(20)로부터 출력되는 차동 증폭된 신호가 1에서 64만큼 증폭되어 프레임 그래버(50)의 프레임 버퍼(51)로 보내져 디지털화된다.
그리고, 이득 제어부(30)로부터 출력되는 신호가 차동 이미지 모니터(90)에 표시되고, 프레임 그래버(50)의 D/A 변환기(52)로부터의 아날로그 신호가 레퍼런스 이미지 모니터(80)에 표시된다. 이 레퍼런스 이미지와 향상된 이미지의 디지털 이미지는 온-라인 또는 오프-라인으로 합쳐질 수 있으며, 합쳐진 결과 이미지의 정밀도는 이득 제어부(30)의 이득에 따라 12 또는 14비트로 디지털화된 것과 동일하다.
상기와 같이 디지털화된 향상된 이미지를 저장하는 프레임 버퍼(51)의 출력이 PC 램(60)으로 전해져, 최종적으로 하드 디스크(70)에 저장된다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 가격과 속도에 영향을 주지 않으면서 콘트라스트가 낮은 이미지의 정밀도와 동적 범위를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이미지 저장 장치의 일실시 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명
10 : 비디오 아날로그 입력 신호 20 : 차동 증폭기
30 : 이득 제어부 40 : 동기 회로
50 : 프레임 그래버 51, 53 : 프레임 버퍼
52 : D/A 변환기 60 : PC 램
70 : 하드 디스크 80 : 레퍼런스 이미지 모니터
90 : 차동 이미지 모니터

Claims (3)

  1. 디지털 이미지 저장 장치에 있어서,
    비디오 아날로그 입력 신호를 인가받아 디지털 값으로 변환시켜 내부에 저장하는 프레임 그래버;
    상기 비디오 아날로그 입력 신호 및 상기 프레임 그래버로부터 출력되는 레퍼런스 아날로그 신호를 입력받아 상기 두 신호의 차이를 증폭하는 차동 증폭 수단;
    상기 차동 증폭 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호를 상기 비디오 아날로그 입력 신호에 동기시키기 위한 동기 회로부;
    이득 제어 신호에 응답하여 상기 차동 증폭 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호의 이득을 제어하기 위한 이득 제어 수단; 및
    상기 프레임 그래버로부터 상기 이득 제어 수단으로부터 출력되는 증폭된 신호를 입력받아 디지털로 변환된 디지털 신호를 입력받아 저장하는 저장 수단
    을 포함하여 이루어지는 디지털 이미지 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임 그래버는,
    상기 비디오 아날로그 입력 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 변환된 디지털 신호를 저장하는 제1 프레임 버퍼;
    상기 제1 프레임 버퍼로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 레퍼런스 아날로그 신호로 출력하는 디지털-아날로그 변환 수단; 및
    상기 이득 제어 수단으로부터 출력되는 이득 제어된 증폭 신호를 입력받아 상기 제1 디지털 신호로 변환하여 변환된 디지털 신호를 저장하는 제2 프레임 버퍼
    를 포함하여 이루어지는 디지털 이미지 저장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 증폭 수단은,
    상기 비디오 아날로그 입력 신호를 비반전입력단(+)으로 입력받고 상기 레퍼런스 아날로그 신호를 반전입력단(-)으로 입력받아 두 신호의 차이를 증폭하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 저장 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR950007418A (ko) * 1993-08-31 1995-03-21 김광호 영상 증폭 회로 및 화질 보상방법
JPH08279929A (ja) * 1995-04-06 1996-10-22 Mitsubishi Electric Corp 映像自動調整装置
KR970056995A (ko) * 1995-12-28 1997-07-31 배순훈 샘플링영역의 설정이 가능한 아날로그/디지탈변환장치

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