KR100551370B1 - 홀로그래픽 데이터 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서 홀로그래픽 데이터를 처리(processing)하는 방법은 입력 데이터를 입력받아 페이지 단위로 데이터 프레임의 형태로 정렬하되, 데이터 프레임은 제 1, 2 데이터 프레임으로 나누어서 정렬하는 단계와, 제 1, 2 데이터 프레임 사이에 위치하며, 모두 오프 픽셀로 구성된 구분 프레임을 포함시켜 정렬 데이터를 생성한 후 정렬 데이터를 페이지 단위로 홀로그래픽 매질에 저장하는 단계와, 제 1, 2 데이터 프레임과 구분 프레임을 포함한 재생 데이터 이미지를 출력하는 단계와, 재생 데이터 이미지의 각 행과 열에 대해 인텐시티 합을 각각 산출하는 단계와, 각 행(열)들 중 인접하는 세 개의 행(열)들씩 중첩하여 그룹핑하고, 그룹핑된 세 개의 행(열)들에 대해 인텐시티 관계값을 각각 산출한 후 인텐시티 관계값이 최대가 되는 그룹을 선택하는 단계와, 선택된 그룹의 가운데 행(열)들을 구분 프레임으로 하여 제 1, 2 데이터 프레임을 추출하는 단계를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 본 발명은 입력 데이터를 두개의 데이터 프레임으로 나누고 데이터 프레임 사이에 오프 픽셀들로 이루어진 구분 프레임을 위치시킴으로써, 중간 프레임의 생략을 통해 저장 밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

홀로그래픽 데이터 처리 방법{METHOD FOR PROCESSING DATA IN HOLOGRAPHIC SYSTEM}
도 1은 홀로그래픽 데이터를 저장 및 재생하는 종래의 장치의 블록도이고,
도 2는 종래 기술에 이용되는 정렬 데이터의 구조를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 데이터를 저장하고 재생하는 과정을 도시한 흐름도이고,
도 4는 본 발명에서 이용되는 정렬 데이터의 구조를 도시한 도면이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 광원 20 : 광 분리기
30, 40 : 반사 미러 50 : SLM
60 : 저장매체 70 : CCD
80 : 데이터 정렬 유닛 85 : 데이터 검출 유닛
90 : 신호 처리 유닛
본 발명은 홀로그래픽 데이터 재생 및 저장 시스템(Holographic Data Reconstruction and Storage System)에 관한 것으로, 홀로그래픽 매질로부터 재생된 홀로그래픽 데이터를 처리(processing)하는 방법에 관한 것이다.
잘 알려져 있듯이, 다량의 데이터를 저장할 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 대한 수요가 계속 증가하고 있다. 따라서, 다양한 형태의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템이 고밀도의 저장능력을 구현하기 위하여 최근에 개발되어 왔다.
홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 정보를 갖고 있는 신호광과 기준광이 간섭하여 그 사이에 간섭 무늬가 생기도록 하고, 이러한 간섭 무늬를 제어하여 광 굴절성 크리스탈 (optical refractive crystal) 로 이루어진 저장매체에 저장되도록 한다. 광 굴절성 크리스탈은 간섭 무늬의 강도(amplitude) 및 위상 (phase)에 따라 다르게 반응하는 물질이다.
다양한 홀로그램은 기준광의 입사각을 변화시키거나(앵글 멀티플렉싱: angle multiplexing) 저장 매체를 이동시켜 저장 영역을 변화시키는 방법(쉬프트 멀티플렉싱: shift multiplexing)으로 저장매체에 저장될 수 있으므로, 바이너리 데이터로 이루어진 많은 수의 홀로그램이 페이지 단위로 저장매체에 저장될 수 있다.
도 1은 홀로그래픽 데이터를 저장 및 재생하는 종래의 장치의 블록도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 저장 데이터 이미지의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 홀로그래픽 데이터를 저장 및 재생하는 장치는 광원(10), 광 분리기(20), 두개의 반사 미러(30, 40), 셔터(45), 공간 광 변조기(SLM)(50), 저장 매체(60), CCD(70), 데이터 정렬 유닛(80), 데이터 검출 유닛(85) 및 신호 처 리 유닛(90)을 포함한다.
광원(10)은 레이저 광을 생성한다. 광 변조기(20)는 레이저광을 기준광과 신호광으로 나누고, 분리된 기준광과 신호광을 두개의 다른 광로를 따라 전송한다. 여기서, 기준광과 신호광은 투과광과 반사광에 각각 대응된다.
기준광은 반사 미러(30)에서 반사되어, 저장 매체(60)에 전송된다. 한편, 신호광은 반사 미러(40)에서 반사되어 SLM(50)에 전송된다. 저장 시에, 셔터(45)는 열려있어서 신호광이 SLM(50)에 전송되도록 한다.
한편, 저장될 바이너리 입력 데이터(binary input data)는 데이터 정렬 유닛(80)에서 행으로 M1 비트 및 열로 M2 비트로 페이지 단위로 정렬된다. 여기서, M1 및 M2 는 각각 양의 정수이다. 이때, 데이터 정렬 유닛(80)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 재생 시 데이터의 위치를 쉽게 검출하기 위하여 M1xM2 데이터 프레임(A)의 테두리를 둘러싼 픽셀들로 이루어진 구분 프레임(C)을 첨부하며, M1xM2 데이터 프레임(A)과 구분 프레임(C) 사이에는 구분 프레임(A)에 의해서 M1xM2 데이터 프레임(A)이 영향을 받지 않게 하기 위한 중간 프레임(B)이 삽입되어 있다.
이와 같이 데이터 정렬 유닛(80)은 입력 데이터에 대응되는 M1xM2 데이터 프레임(A), 중간 프레임(B) 및 구분 프레임(C)으로 이루어진 정렬 데이터를 생성하여 SLM(50)에 제공한다. 이때 구분 프레임(C)은 정렬 데이터 외곽과 구별하기 위하여 모두 온 픽셀들로 구성되어 있으며, 중간 프레임(B)은 구분 프레임(C)의 온 픽셀들에 의해서 M1xM2 데이터 프레임(A)이 영향을 받지 않도록 모두 오프 픽셀들로 구성되어 있다.
SLM(50)은 반사된 신호광과 데이터 정렬 유닛(80)에서 전송된 정렬 데이터를 변조하여 각 페이지마다 변조된 신호광을 제공한다.
변조된 신호광은 저장 매체(60)에 전송된다. 반사 미러(30)는 다른 페이지의 데이터를 저장하기 위해 반사된 기준광의 반사각을 미세하게 변화시키는 기능을 한다.
기준광과 간섭하는 변조된 신호광의 간섭 패턴(interference pattern)은 저장 매체(60)에 저장된다. 이 경우에, 저장 매체(60)에 저장된 간섭 패턴은 M1xM2 데이터 프레임(A), 중간 프레임(B) 및 구분 프레임(C)으로 구성될 것이며, 이하에서는, 저장 데이터 이미지로 지칭한다. 일반적으로, 저장 데이터 이미지는 "밝은" 이미지와 "어두운" 이미지를 갖는데, "밝은" 이미지는 논리값 "1"을 나타내고, "어두운" 이미지는 논리값 "0"을 나타낸다. 즉, 구분 프레임(C)은 모두 밝은 이미지를 갖기 때문에 논리값 "1"을 갖고, 중간 프레임(B)은 구분 프레임(C)의 밝은 이미지가 M1xM2 데이터 프레임(A)에 영향을 미치지 못하도록 모두 어두운 이미지인 "0"의 값을 갖는다.
재생 시에, 셔터(45)는 신호광이 저장 매체(60)에 입사되지 못하도록 닫힌다. 따라서, 기준광만이 저장 매체(60)에 입사된다.
데이터를 재생하기 위해 기준광이 저장 매체(60)에 입사될 때, 기준광은 저장 매체(60) 내에 저장된 간섭 패턴에 의해 회절되어, 재생 데이터 이미지가 페이지 단위로 재생된다. 이 경우에, 재생 데이터 이미지는 저장 데이터 이미지에 대응 한다.
저장 매체(60)에 저장된 데이터를 재생하기 위해 사용되는 기준광은 그 데이터를 저장하기 위해 사용되었던 기준광과 동일한 각도로 입사되어야 한다.
재생 데이터 이미지는 CCD(70)로 전송되어, CCD(70)에 의해 검출되어, 데이터 검출 유닛(85)으로 전송된다. CCD(70)는 M1xM2 데이터 프레임(A), 중간 프레임(B) 및 구분 프레임(C)으로 구성된 페이지 이미지를 출력한다. 이 경우에, 페이지 이미지는 재생 데이터 이미지에 대응하는 구분 프레임(C)을 포함한다.
데이터 검출 유닛(85)은 페이지 이미지를 제공받아 구분 프레임(C)의 추출을 통해 M1xM2 데이터 프레임(A)으로 이루어진 데이터 이미지의 위치를 검출한다.
데이터 검출 유닛(85)이 데이터 이미지를 추출하는 과정은 아래와 같다.
데이터 검출 유닛(85)은 페이지 이미지를 제공받아 전체 혹은 상위 왼쪽 코너부분의 픽셀 일부나 하위 오른쪽 코너 부분의 픽셀들의 일부만을 이용하여 수직 수평 방향으로 인덴시티(intensity) 합을 구하고, 이중 합이 가장 큰 값을 갖는 행과 열을 구분 프레임(C)으로 판단하며, 구분 프레임(A) 내부에 있는 데이터 이미지, 즉 M1xM2 데이터 프레임(A)만을 추출하여 신호 처리 유닛(90)에 제공한다. 즉, 데이터 검출 유닛(85)은 행 방향으로 픽셀들의 합을 각각 구한 후 픽셀들의 합이 상대적으로 큰 행들을 검출하고, 열 방향으로 픽셀들의 합을 각각 구한 픽셀들의 합이 상대적으로 큰 열들을 검출함으로써, 구분 프레임(C)에 해당되는 행과 열들을 검출함으로써 M1xM2 데이터 프레임(A)으로 이루어진 데이터 이미지의 위치를 검출한다.
이후, 데이터 검출 유닛(85)은 구분 프레임(C)에 해당되는 행과 열 내부의 데이터 이미지만을 추출하여 신호 처리 유닛(90)에 제공한다.
신호 처리 유닛(90)이 데이터 이미지로부터 픽셀들을 샘플링하여, 정렬 데이터의 크기와 동일한 M1xM2 데이터 프레임(A)을 갖는 처리 데이터 이미지를 생성한다.
그러나, 이러한 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은 구분 프레임(C)의 밝은 이미지가 M1xM2 데이터 프레임(C)에 영향을 미치는 것을 막기 위해 M1xM2 데이터 프레임(A)에서 일정 거리, 즉 중간 프레임(B)만큼 거리를 두고 구분 프레임(C)을 넣어 정렬 데이터를 생성시키기 때문에 중간 프레임(B) 만큼 저장 밀도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 입력 데이터를 두개의 데이터 프레임으로 나누고 데이터 프레임 사이에 오프 픽셀들로 이루어진 구분 프레임을 위치시킴으로써, 중간 프레임의 생략을 통해 저장 밀도를 높일 수 있는 홀로그래픽 데이터 처리 방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 홀로그래픽 매질에 페이지 단위로 데이터를 저장하고, 상기 매질로부터 재생된 홀로그래픽 데이터를 처리(processing)하는 방법으로서, 입력 데이터를 입력받아 페이지 단위로 데이터 프레임의 형태로 정렬하되, 상기 데이터 프레임은 제 1, 2 데이터 프레임으로 나누어서 정렬하는 단계와, 상기 제 1, 2 데이터 프레임 사이에 위치하며, 모두 오프 픽셀로 구성된 구분 프레임을 포함시켜 정렬 데이터를 생성한 후 상기 정렬 데이터를 페이지 단위로 홀로그래픽 매질에 저장하는 단계와, 상기 제 1, 2 데이터 프레임과 구분 프레임을 포함한 재생 데이터 이미지를 출력하는 단계와, 상기 재생 데이터 이미지의 각 행과 열에 대해 인텐시티 합을 각각 산출하는 단계와, 상기 각 행(열)들 중 인접하는 세 개의 행(열)들씩 중첩하여 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 세 개의 행(열)들 중 첫 번째 행(열)의 인텐시티 합에서 가운데 행(열)의 인텐시티 합을 뺀 값과 세 번째 행(열)의 인텐시티 합에서 가운데 행(열)의 인텐시티 합을 뺀 값을 더하여 인텐시티 관계값을 구하며, 상기 그룹핑된 행(열)들에 대해 상기 인텐시티 관계값을 각각 산출하는 단계와, 상기 인텐시티 관계값들 중 최대값을 갖는 그룹을 선택하고, 상기 선택된 그룹에서 가운데 행(열)들을 구분 프레임으로 하여 상기 제 1, 2 데이터 프레임을 찾는 단계를 포함한다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 데이터를 저장하고 재생하는 과정을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명에서 이용되는 정렬 데이터의 구조를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 처리 과정은 도 1의 종래 장치를 토대로 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 데이터 정렬 유닛(80)은 저장될 바이너리 입력 데이터를 입력받아 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t2)으로 나누어 정렬시킨 후, 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t2) 사이에 모두 오프 픽셀로 이루어져 제 2 데이터 프레임(t2)을 둘러쌓고 있는 구분 프레임(t3)(S300)을 포함시켜 정렬 데이터를 생성시킨다(S300, S302). 즉, 데이터 정렬 유닛(80)은 제 1 데이터 프레임(t1), 구분 프레임(t3) 및 제 2 데이터 프레임(t2)으로 이루어진 정렬 데이터를 생성하여 SLM(50)에 제공한다.
여기서, 제 1 데이터 프레임(t1)은 두개의 행과 열로 구성된 직사각형 형태로 구분 프레임(t3)을 둘러쌓고 있으며, 구분 프레임(t3)은 모두 오프 픽셀을 갖는 두개의 행과 열로 구성된 직사각형 형태로 제 2 데이터 프레임(t2)을 둘러쌓고 있다.
SLM(50)은 반사경(40)에서 반사된 신호광과 데이터 정렬 유닛(80)에서 전송된 정렬 데이터를 변조하여 각 페이지마다 변조된 신호광을 제공한다.
변조된 신호광은 저장 매체(60)에 전송된다. 반사 미러(30)는 다른 페이지의 데이터를 저장하기 위해 반사된 기준광의 반사각을 미세하게 변화시키는 기능을 한다.
기준광과 간섭하는 변조된 신호광의 간섭 패턴(interference pattern), 즉 저장 데이터 이미지는 저장 매체(60)에 저장된다(S304).
재생 시에, 셔터(45)는 신호광이 저장 매체(60)에 입사되지 못하도록 닫힌다. 따라서, 기준광, 즉 재생용 기준광만이 저장 매체(60)에 입사된다. 데이터를 재생하기 위해 재생용 기준광이 저장 매체(60)에 입사될 때, 기준광은 저장 매체(60) 내에 저장된 간섭 패턴에 의해 회절되어, 재생 데이터 이미지가 페이지 단위로 재생된다(S306). 이 경우에, 재생 데이터 이미지는 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t2) 및 구분 프레임(t3)으로 구성될 것이며 저장 데이터 이미지에 대응한다.
저장 매체(60)에 저장된 데이터를 재생하기 위해 사용되는 기준광은 그 데이터를 저장하기 위해 사용되었던 기준광과 동일한 각도로 입사되어야 한다.
재생 데이터 이미지는 CCD(70)로 전송되어, CCD(70)에 의해 검출되어, 데이터 검출 유닛(85)으로 전송된다. CCD(70)는 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t2) 및 구분 프레임(t3)으로 구성된 페이지 이미지를 출력한다.
데이터 검출 유닛(85)은 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t2)과 구분 프레임(t3)으로 구성된 페이지 이미지를 제공받아 구분 프레임(t3)을 추출을 통해 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t2)으로 이루어진 데이터 이미지의 위치를 검출한다(S308∼S316).
본 발명에 따라 데이터 검출 유닛(85)이 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t2)으로 이루어진 데이터 이미지를 추출하는 과정은 아래와 같다.
데이터 검출 유닛(85)은 재생 데이터 이미지를 제공받아 전체 혹은 상위 왼쪽 코너부분의 픽셀 일부나 하위 오른쪽 코너 부분의 픽셀들의 일부만을 이용하여 구분 프레임(t3)을 검출한다. 즉, 데이터 검출 유닛(85)은 각 행과 열들에 대해 픽셀들의 인텐시티 합을 각각 산출한 후 행들을 인접하는 세 개의 행들씩 그룹핑시킨다(S308, S310).
그런 다음, 데이터 검출 유닛(85)은 그룹핑된 행들 중 첫 번째 행의 인텐시티 합에서 가운데 행의 인텐시티의 합을 뺀 값과 세 번째 행의 인턴시티 합에서 가 운데 행의 인텐시티 합을 뺀 값을 더하여 그룹핑된 행에 대한 인텐시티 관계값을 산출하며,, 이러한 과정을 반복적으로 수행하여 각 그룹들에 대해 인텐시티 관계값을 구한다(S312).
이후, 데이터 검출 유닛(85)은 각 그룹들의 절대값들에 대한 비교를 통해 상대적으로 큰 두개의 그룹들을 추출하고, 추출된 그룹들의 중간 행을 구분 프레임(t3)으로 설정한다(S314).
이와 같은 방법을 열에 적용하여 데이터 검출 유닛(85)은 구분 프레임(t3)에 대응되는 열들을 추출함으로써 구분 프레임(t3)을 찾을 수 있으며, 이에 따라 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t3)의 위치를 파악하여 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t3)을 추출한다. 추출된 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t3)은 신호 처리 유닛(90)에 제공되며(S314), 신호 처리 유닛(90)은 제 1, 2 데이터 프레임(t1, t3)을 구성하고 있는 픽셀들을 샘플링하여, 입력 데이터에 대응되는 데이터 이미지의 크기와 동일한 M1xM2 데이터 프레임을 갖는 처리 데이터 이미지를 생성한다(S316).
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 입력 데이터를 두개의 데이터 프레임으로 나누고 데이터 프레임 사이에 오프 픽셀들로 이루어진 구분 프레임을 위치시킴으로써, 중간 프레임의 생략을 통해 저장 밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (1)

  1. 홀로그래픽 매질에 페이지 단위로 데이터를 저장하고, 상기 매질로부터 재생된 홀로그래픽 데이터를 처리(processing)하는 방법으로서,
    입력 데이터를 입력받아 페이지 단위로 데이터 프레임의 형태로 정렬하되, 상기 데이터 프레임은 제 1, 2 데이터 프레임으로 나누어서 정렬하는 단계와,
    상기 제 1, 2 데이터 프레임 사이에 위치하며, 모두 오프 픽셀로 구성된 구분 프레임을 포함시켜 정렬 데이터를 생성한 후 상기 정렬 데이터를 페이지 단위로 홀로그래픽 매질에 저장하는 단계와,
    상기 제 1, 2 데이터 프레임과 구분 프레임을 포함한 재생 데이터 이미지를 출력하는 단계와,
    상기 재생 데이터 이미지의 각 행과 열에 대해 인텐시티 합을 각각 산출하는 단계와,
    상기 각 행(열)들 중 인접하는 세 개의 행(열)들씩 중첩하여 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 세 개의 행(열)들 중 첫 번째 행(열)의 인텐시티 합에서 가운데 행(열)의 인텐시티 합을 뺀 값과 세 번째 행(열)의 인텐시티 합에서 가운데 행(열)의 인텐시티 합을 뺀 값을 더하여 인텐시티 관계값을 구하며, 상기 그룹핑된 행(열)들에 대해 상기 인텐시티 관계값을 각각 산출하는 단계와,
    상기 인텐시티 관계값들 중 최대값을 갖는 그룹을 선택하고, 상기 선택된 그룹에서 가운데 행(열)들을 구분 프레임으로 하여 상기 제 1, 2 데이터 프레임을 찾 는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 데이터 처리 방법.
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