KR100578181B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 오버 샘플링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 HDDS의 오버 샘플링 방법에 관한 것으로, HDDS내 저장매체에 저장된 이미지를 재생하는 경우, 재생 이미지의 데이터 픽셀과 CCD 픽셀간 임의의 픽셀 비 매칭 현상이 발생되었는가를 판단한다. 판단단계에서 픽셀 비 매칭 현상이 발생될 경우, 재생 이미지를 4개(2×2)의 CCD 픽셀에 의해 오버 샘플링된 데이터 이미지의 어드레싱을 데이터 프레임 중 로우(row)측에서 R1,R2,...,Rn-1,Rn 각각에 대하여 픽셀 세기(intensity)의 합을 계산하고, 각 로우의 위치중 합이 최대인 최대 위치를 구한다. 다음으로, 데이터 프레임 중 칼럼(column)측에서 C1,C2,...,Cn-1,Cn 각각에 대하여 픽셀 세기의 합을 계산하고, 각 칼럼의 위치중 합이 최대인 최대 위치를 구한다. 이후, 로우측 및 칼럼측에서 구한 최대 위치를 기준 위치로 하여 CCD에 검지된 픽셀 이미지로부터 데이터 이미지를 어스레싱한다. 따라서, 1200×1200의 CCD 픽셀로 검출 할 수 있는 데이터 량은 기존 3×3 오버 샘플링을 적용할 때 (데이터량은 400×400) 보다 픽셀 이미지로부터 얻을 수 있는 데이터 이미지를 다량(600×600)으로 검출할 수 있다. 또한, CCD에 의해 재생된 데이터 이미지의 1픽셀의 광량을 9개의 CCD로 나누어 받은 후에 한 개의 CCD 픽셀의 정보만 이용하는 기존 방법이 아닌, 4개의 CCD중 기준 프레임으로 어드레싱하여 검출하므로 광 효율이 기존보다 향상될 수 있는 효과를 갖고 있다.
Description
도 1은 종래 HDDS의 CCD 검출방법을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 HDDS의 오버 샘플링 방법을 위한 전체 블록 구성도이며,
도 3은 도 2에 도시된 SLM 블록에서 CCD 블록까지 상세하게 도시한 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른 재생 이미지를 4개(2×2)의 CCD 픽셀에 의해 검출하는 방법을 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 임의의 픽셀 비 매칭 현상이 발생되었는가를 판단하기 위한 도면이며,
도 6은 본 발명에 따른 샘플링된 데이터 이미지의 어드레싱을 위한 재생 이미지의 구조를 좌상 측면에 도시하여 어드레싱을 수행하는 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 오버 샘플링된 CCD 데이터의 어드레싱 종류를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광원 102 : 광 분리기
104, 110 : 셔터 106, 112 : 반사경
108 : 액츄에이터 114 : 공간 광 변조기
116, 122 : 광학 렌즈 118 : Optical aperture
120 : 저장매체 124 : CCD
126 : 데이터 전처리부 128 : 서보 제어부
130 : 코딩부 132 : 마이컴
134 : HDDS DSP부
본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System, HDDS)의 오버 샘플링 방법에 관한 것으로, 특히 전자 결합 소자(Charge-Coupled Device, CCD)에 의해 재생된 데이터 이미지와 CCD 어레이(array) 간의 픽셀 비 매칭이 발생할 경우, 검출된 재생 이미지를 4개(2×2)의 CCD 픽셀로 오버 샘플링하여 재생하도록 하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로, HDDS는 데이터 기록/재생의 원리상 체적 홀로그램 원리를 이용하는 페이지 지향적인 메모리(Page-oriented Memory) 입출력 방식으로서, 병렬 데이터 처리 방식을 사용하여 입출력 속도를 1Gbps 이상으로 초고속화 시킬 수 있으며, 기계적인 구동 부를 배제한 시스템 구성이 가능하여 데이터 접근 시간도 100㎲ 이하로 매우 빠르게 구현할 수 있는 차세대 메모리 시스템이다.
이러한 HDDS는 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 크리스탈(crystal)등의 저장매체에 기록한다. 즉, HDDS는 기준광의 각도를 변화시키는 방법에 의해 물체광의 강도 및 위상까지 기록하여 대상 물체의 3차원 상을 표시할 수 있으며, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그래픽 디지털 데이터를 기록매체에 기록할 수 있는 것이다.
한편, HDDS는 저장매체에 기록된 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생할 경우, 광원에서 분리된 물체 광을 차단하고, 기준광만을 기 설정된 재생 각으로 편향시켜 저장매체에 조사함으로서, 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터인 정보 이미지로 복조시켜 원래의 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생한다. 여기서, 저장매체에 기록된 데이터를 재생하는 재생용 기준광은 실질적으로 저장매체에 홀로그래픽 디지털 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는다.
보다 상세하게 설명할 경우, HDDS는 홀로그래픽 데이터를 기록매체에 기록하는 모드 시, 광원에서 발생한 레이저광을 기준광과 물체광으로 분리시키고, 이중 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들의 명암을 이루는 2진 데이터로 변조하며, 변조된 물체광과 기 설정된 편향각으로 반사된 기준광을 서로 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그래픽 디지털 데이터로써 저장매체에 기록하는 것이다. 이때, 홀로그래픽 디지털 데이터는 저장매체에 기록될 때 중첩(다중화)되어 기록되며, 이 중첩 기록 방식은 각도 중첩, 파장 중첩, 위상 부호 중 첩 등이 있다. 이후, HDDS는 재생모드 시, 저장매체에 기록된 페이지 단위의 재생 이미지 데이터를 검출기(detector)인 CCD에 의해 데이터 이미지로 검출하여 디코딩(decoding)하게 된다.
상술한 바와 같이, HDDS로 공개되어 재생된 데이터 이미지의 CCD 검출 방법은 홀로그래픽 저장장치를 개발하는 IBM사와 캘리포니아 공과 대학 등에서 적용한 1:1 픽셀 매칭 방법이 있다. 즉 도 1a에 도시된 바와 같이, 재생 이미지(10)의 데이터 픽셀과 CCD 어레이(array)의 픽셀(12)을 1:1로 매칭시켜 사용하며, 1:1 픽셀 매칭을 사용한 시스템에서는 보통 앵글 멀티플렉싱(Angle multiplexing)을 적용하여 데이터를 다중 기록함으로서, 재생된 데이터 이미지의 픽셀 비 매칭이 매우 적은 반면에, CCD 픽셀 크기의 1/2 오차가 발생할 경우, CCD에 의해 검출된 데이터 이미지의 열화(degradation)가 심하게 발생하게 되는 문제점을 갖는다.
또한, 기존의 HDDS Prototype-I에 적용한 데이터 재생시, 저장매체로부터 CCD 픽셀(예로, 1200×1200의 CCD 픽셀)에 의해 검출되는 데이터 이미지는 도 1b에 도시된 바와 같이, 재생 이미지(10)가 9개(3×3)의 CCD 픽셀(16)에 의해 400×400의 데이터 이미지만을 재생하도록 하는 기술적 특징을 갖고 있다. 이로써, 전체 HDDS의 데이터 이미지 전송량이 9개(3×3)의 CCD 픽셀(16)에 의해 매우 작아지게 되는 결점을 갖고 있으며, 또한, 재생된 데이터 이미지의 1픽셀의 광량을 9개의 CCD로 나누어 받은 후에 한 개의 CCD 픽셀의 정보만 이용하므로 광 효율도 그만큼 떨어지게 되는 문제점을 갖는다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 검출된 재생 이미지를 4개(2×2)의 CCD 픽셀로 오버 샘플링하여 그 데이터 량을 기존의 3×3 오버샘플링 보다 다량으로 재생하며, 기존의 1:1 픽셀 매칭에서 해결하지 못하는 재생 데이터 이미지와 CCD 픽셀 어레이간의 매칭 오차가 CCD 픽셀 크기의 1/2이 되는 경우에도 올바른 데이터를 얻을 수 있도록 하는 HDDS의 오버 샘플링 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 HDDS의 오버 샘플링 방법은 HDDS내 저장매체에 저장된 이미지를 재생하는 경우, 재생 이미지의 데이터 픽셀과 CCD 픽셀간 임의의 픽셀 비 매칭 현상이 발생되었는가를 판단하는 단계와, 판단단계에서 픽셀 비 매칭 현상이 발생될 경우, 재생 이미지를 4개(2×2)의 CCD 픽셀에 의해 오버 샘플링하여 데이터 이미지를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 HDDS의 오버 샘플링 방법을 적용하기 위한 전체 블록 구성도로서, 도 2를 참조하면, HDDS에서 홀로그래픽 디지털 데이터 기록/재생 동작을 설명한다.
먼저, 광 분리기(102)는 광원(100)으로부터 입사되는 레이저광을 기준광과 물체광으로 분기시킨 후, 기준광을 수직 편광의 기준 광 처리 경로(S1)를 통해 저장매체(120)에 제공하고, 분기된 물체광을 물체 광 처리 경로(S2)를 통해 최종적으 로 저장매체(120)에 제공한다. 즉, 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(104)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준광은 광학 렌즈(도시하지 않았음) 등을 통해 조정되고 임의의 크기로 확장되며, 반사경(106)에 의해 기 설정된 소정 각도로 편향되어 저장매체(120)로 입사된다. 여기서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장 매체(120)에 기록할 때마다 액츄에이터(108)를 이용해 반사경(106)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는데, 이러한 기준 광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그램 디지털 데이터를 저장매체(120)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그램 디지털 데이터를 재생할 수 있다.
한편, 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(110)의 개구를 통해 입사되는 물체광은 물체광 처리 경로(S2)상에는 반사경(112) 및 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator, SLM)(114)가 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되는 데, 셔터(110)는 마이컴(132)의 제어에 따라 기록모드 시에는 개방 상태를 유지하고, 재생모드 시에는 차단 상태를 유지한다. 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(110)의 개구를 통해 입사되는 물체 광은 반사경(112)을 통해 소정의 편향 각으로 반사된 후 SLM(114)으로 전달된다.
이어서, SLM(114)에서는 반사경(112)으로부터 전달되는 물체광을 데이터 코딩부(130)로부터 제공되는 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 이루어진 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 SLM(114)으로 입사되는 물체광은 한 프레임 단위의 신호광으로 변조된 후, 기준 광 처리 경로(S1)의 반사경(106)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 광학 렌즈(116) 및 Optical aperture(118)를 통해 저장매체(120)로 입사된다. 따라서, 저장매체(120)에서는 기록모드 시에, SLM(114)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 반사경(106)으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체광과 기준광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장매체(120) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장매체(120)에 3차원 상 홀로그램 디지털 데이터의 간섭 무늬가 기록되는 것이다.
다음으로, 저장매체(120)에 기록된 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생하는 경우, 마이컴(132)의 제어에 따라 물체광 처리 경로(S2)측의 셔터(110)는 차단 상태로 되고 기준광 처리 경로(S1)측의 셔터(104)는 개방 상태로 제어한다. 그러면 광 분리기(102)로부터 분기된 기준광, 즉 재생용 기준광은 반사경(106)을 통해 반사되어 저장매체(120)로 조사되며, 그 결과 저장매체(120)에서는 재생용 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터로 복조되며, 복조된 재생 이미지 데이터는 CCD(124)로 조사된다. 여기서, 도 3은 상술한 HDDS의 설명 중에서 SLM(114)에서 CCD(124)까지의 상세 도면으로서, 기록한 원래 데이터는 SLM(114)에 의해 온(On)-오프(Off)로 표현되어 기준광에 의해 간섭되어 그 간섭 무늬가 저장매체(120)에 저장된다. 이후, 기록된 데이터를 재생하는 경우에는 CCD(124)에 의해 저장매체(120)에서 재생 된 기록 이미지를 받아들이게 된다.
CCD(124)는 도 4에 도시된 바와 같이, 재생 이미지(S401)를 4개(2×2)의 CCD 픽셀(S402)에 의해 오버 샘플링함에 있어서, 보다 상세하게 설명하면, 서보 제어부(128)의 제어에 따라 저장매체(120)로부터 광학 렌즈(122)를 통해 조사되는 재생 이미지(S401)를 검출하여 4개(2×2)의 CCD 픽셀(S402)로 매칭시켜 데이터 이미지를 검출한다.
이때, CCD(124)에 의해 오버 샘플링되는 과정에서 재생 이미지(S401)의 데이터 픽셀(S501)과 CCD 픽셀(S502)간 도 5a에 도시된 바와 같이 임의의 픽셀 비 매칭 현상이 발생되었는가를 판단한다.
상기 판단 과정에서 CCD(124)는 픽셀 비 매칭 현상이 발생되지 않을 경우, 도 5b와 같이 완벽한 매칭(perfect matching)에 의해 정확한 데이터 이미지를 검출한다. 반면에, 상기 판단 과정에서 픽셀 비 매칭 현상이 발생될 경우, 데이터 영역(S602)에 대한 데이터 프레임(S601)을 이용하여 오버 샘플링된 데이터 이미지의 어드레싱을 수행한다.
즉, 오버 샘플링된 데이터 이미지의 어드레싱 방법에 대하여 설명하면, 도 6a는 재생된 재생 이미지의 구조를 좌상 측면만 도시한 도면이고, 도 6b는 실질적으로 기준 프레임을 찾아 어드레싱하기 위한 도면이다. 다시 말해서, 도 6b의 데이터 프레임(S601)중, 로우(row)측에서 R1,R2,...,Rn-1,Rn 각각에 대하여 픽셀 세기(intensity)의 합을 계산하고, 각 로우의 위치중 최대 위치(R5)를 구하고, 칼럼(column)측에서 C1,C2,...,Cn-1,Cn 각각에 대하여 픽셀 세기의 합을 계산하고, 각 칼럼의 위치중 최대 위치(C5)를 구한 다음에, 구한 최대 위치(로우측 R5, 칼럼측 C5)를 기준 프레임, 즉 도 7의 S701 내지 S704 중 S702로써 어드레싱한다.
보다 상세하게 설명하면, 도 6b와 같이 홀로그래픽 저장 장치에서 재생 과정을 통해 기록된 바이너리 패턴 데이터와 ON 픽셀 라인으로 구성된 데이터 프레임의 광이 CCD소자에 맺히게 되며, 이때 CCD소자는 각 픽셀에 도달한 광의 세기에 따라 픽셀 세기 값을 출력하게 된다.
도 6b은 재생 데이터와 데이터를 둘러싼 데이터 프레임의 광이 CCD소자의 각 픽셀에 검지되어 나타난 이미지이다. 즉, 도 6b의 CCD 검지 이미지에는 도 5b에서 보이는 바와 같이 데이터 광을 제대로 수광하여 인텐시티를 출력한 부분과 인접한 데이터 픽셀의 광을 함께 수광한 부분이 존재하게 된다. 그러므로, 도 6b의 CCD 검지 이미지로부터 데이터 광을 제대로 수광한 부분을 찾아 그 위치의 픽셀 세기 값들을 샘플링하여 정확한 측정 데이터 이미지를 재구성하도록 한다.
이때, 데이터 광을 제대로 수광한 부분과 그렇지 못한 부분은 데이터를 둘러싼 프레임의 위치로부터 판별해 낼 수 있다. 즉, 도 6b의 CCD 검지 이미지로부터 재생된 데이터 프레임의 광을 올바로 수광한 부분을 찾아낸다면, 2x2 오버 샘플링을 위한 광학 구성에 의해 데이터 프레임을 올바로 수광한 부분을 기준으로 두 픽셀 이동한 지점이 재생 데이터 광을 올바로 수광한 부분이 된다.
도 6b의 CCD검지 이미지로부터 재생 데이터 프레임을 올바로 수광하는 위치는 다음의 과정을 통해 찾아 낼 수 있다. 도 6b에서 보이는 바와 같이 수직 데이터 프레임은 CCD 배열의 4번째 로우(Row)(R4)와 5번째 로우(R5)에서 대부분 검지되고 있음을 알 수 있다. 또한 수평 데이터 프레임은 CCD 배열의 5번째 칼럼(Column)(C5)와 6번째 칼럼(C6)에서 대부분의 광이 검지된다. 데이터 프레임은 1개의 ON픽셀로 구성된 라인이다. 또한 그림 5b에서 보이는 바와 같이 픽셀 비 매칭이 일어나는 경우, 2x2의 CCD픽셀 중에 하나의 수평 혹은 수직 픽셀을 비교하면 보다 빛을 많이 수광하는 부분과 그렇지 못한 부분이 존재한다. 이는 CCD 검지 이미지에서 픽셀 세기 차이로 나타나게 된다. 따라서 수평 데이터 프레임이 검지된 5번째 칼럼과 6번째 칼럼 중에 보다 빛을 많이 수광하는 위치를 찾으면 된다. 그러므로 CCD 검지 이미지로부터 각각의 칼럼 C1, C2, ... , Cn-1, Cn에 대해 픽셀의 세기 합을 계산할 수 있으며, 도 6b의 우측 상단에 도시된 그래프와 같다. 도 6b의 우측 상단에 도시된 각각의 칼럼의 픽셀 세기 합을 살펴보면 5번째 칼럼의 픽셀 세기 합이 가장 크다. 즉, 5번째 칼럼이 재생된 데이터 프레임의 광을 가장 잘 수광하는 수직 위치임을 알 수 있다.
마찬가지로, 수직 방향의 데이터 프레임의 위치를 각각의 로우 R1, R2, ..., Rn-1, Rn에 대헤 픽셀의 픽셀의 세기 합을 계산할 수 있으며, 도 6b의 좌측 하단에 도시된 그래프와 같다. 도 6b의 좌측 하단에 도시된 각각의 로우의 픽셀의 세기 합을 살펴보면 5번째 로우의 픽셀의 세기 합이 가장 크다. 즉 5번째 로우가 재생된 데이터 프레임의 광을 가장 잘 수광하는 수평 위치이다.
본 발명의 광학 장치들은 2x2 오버 샘플링이 적용되도록 구성되며, 상기와 같은 과정으로 수평, 수직 방향의 데이터 프레임을 가장 잘 수광한 위치로부터 수평, 수직 방향으로 2픽셀씩 이동한 지점이 또한 재생된 데이터 이미지의 광을 가장 잘 수광하는 부분이 된다.
도 6b와 같이 데이터 프레임 광이 수평 방향으로 C5, C6에 검출되고 수직 방향으로 R4, R5에 검출되는 픽셀 비 매칭일 경우 C5, R5가 가장 데이터 광을 잘 수광하는 위치임이 판단되므로, 도 7의 S701 내지 S704중 S702의 경우와 같이 2x2의 CCD 검지 이미지 중에서 우측 상단의 픽셀의 세기 값이 데이터를 가장 잘 수광하여 표현한 부분이다. 따라서 모든 CCD 검지 이미지를 S702의 위치를 기준으로 데이터를 재 어드레싱 한다.
상술한 바와 같이, CCD(124)는 도 7의 어드레싱(S702)을 바탕으로, 데이터 영역(S602)중 정확한 데이터만 샘플링하여 데이터 전처리부(Post Signal Processing)(126)에 제공한다.
보다 상세하게 설명하면, 도 6b와 같이 홀로그래픽 저장 장치에서 재생 과정을 통해 기록된 바이너리 패턴 데이터와 ON 픽셀 라인으로 구성된 데이터 프레임의 광이 CCD소자에 맺히게 되며, 이때 CCD소자는 각 픽셀에 도달한 광의 세기에 따라 픽셀 세기 값을 출력하게 된다.
도 6b은 재생 데이터와 데이터를 둘러싼 데이터 프레임의 광이 CCD소자의 각 픽셀에 검지되어 나타난 이미지이다. 즉, 도 6b의 CCD 검지 이미지에는 도 5b에서 보이는 바와 같이 데이터 광을 제대로 수광하여 인텐시티를 출력한 부분과 인접한 데이터 픽셀의 광을 함께 수광한 부분이 존재하게 된다. 그러므로, 도 6b의 CCD 검지 이미지로부터 데이터 광을 제대로 수광한 부분을 찾아 그 위치의 픽셀 세기 값들을 샘플링하여 정확한 측정 데이터 이미지를 재구성하도록 한다.
이때, 데이터 광을 제대로 수광한 부분과 그렇지 못한 부분은 데이터를 둘러싼 프레임의 위치로부터 판별해 낼 수 있다. 즉, 도 6b의 CCD 검지 이미지로부터 재생된 데이터 프레임의 광을 올바로 수광한 부분을 찾아낸다면, 2x2 오버 샘플링을 위한 광학 구성에 의해 데이터 프레임을 올바로 수광한 부분을 기준으로 두 픽셀 이동한 지점이 재생 데이터 광을 올바로 수광한 부분이 된다.
도 6b의 CCD검지 이미지로부터 재생 데이터 프레임을 올바로 수광하는 위치는 다음의 과정을 통해 찾아 낼 수 있다. 도 6b에서 보이는 바와 같이 수직 데이터 프레임은 CCD 배열의 4번째 로우(Row)(R4)와 5번째 로우(R5)에서 대부분 검지되고 있음을 알 수 있다. 또한 수평 데이터 프레임은 CCD 배열의 5번째 칼럼(Column)(C5)와 6번째 칼럼(C6)에서 대부분의 광이 검지된다. 데이터 프레임은 1개의 ON픽셀로 구성된 라인이다. 또한 그림 5b에서 보이는 바와 같이 픽셀 비 매칭이 일어나는 경우, 2x2의 CCD픽셀 중에 하나의 수평 혹은 수직 픽셀을 비교하면 보다 빛을 많이 수광하는 부분과 그렇지 못한 부분이 존재한다. 이는 CCD 검지 이미지에서 픽셀 세기 차이로 나타나게 된다. 따라서 수평 데이터 프레임이 검지된 5번째 칼럼과 6번째 칼럼 중에 보다 빛을 많이 수광하는 위치를 찾으면 된다. 그러므로 CCD 검지 이미지로부터 각각의 칼럼 C1, C2, ... , Cn-1, Cn에 대해 픽셀의 세기 합을 계산할 수 있으며, 도 6b의 우측 상단에 도시된 그래프와 같다. 도 6b의 우측 상단에 도시된 각각의 칼럼의 픽셀 세기 합을 살펴보면 5번째 칼럼의 픽셀 세기 합이 가장 크다. 즉, 5번째 칼럼이 재생된 데이터 프레임의 광을 가장 잘 수광하는 수직 위치임을 알 수 있다.
마찬가지로, 수직 방향의 데이터 프레임의 위치를 각각의 로우 R1, R2, ..., Rn-1, Rn에 대헤 픽셀의 픽셀의 세기 합을 계산할 수 있으며, 도 6b의 좌측 하단에 도시된 그래프와 같다. 도 6b의 좌측 하단에 도시된 각각의 로우의 픽셀의 세기 합을 살펴보면 5번째 로우의 픽셀의 세기 합이 가장 크다. 즉 5번째 로우가 재생된 데이터 프레임의 광을 가장 잘 수광하는 수평 위치이다.
본 발명의 광학 장치들은 2x2 오버 샘플링이 적용되도록 구성되며, 상기와 같은 과정으로 수평, 수직 방향의 데이터 프레임을 가장 잘 수광한 위치로부터 수평, 수직 방향으로 2픽셀씩 이동한 지점이 또한 재생된 데이터 이미지의 광을 가장 잘 수광하는 부분이 된다.
도 6b와 같이 데이터 프레임 광이 수평 방향으로 C5, C6에 검출되고 수직 방향으로 R4, R5에 검출되는 픽셀 비 매칭일 경우 C5, R5가 가장 데이터 광을 잘 수광하는 위치임이 판단되므로, 도 7의 S701 내지 S704중 S702의 경우와 같이 2x2의 CCD 검지 이미지 중에서 우측 상단의 픽셀의 세기 값이 데이터를 가장 잘 수광하여 표현한 부분이다. 따라서 모든 CCD 검지 이미지를 S702의 위치를 기준으로 데이터를 재 어드레싱 한다.
상술한 바와 같이, CCD(124)는 도 7의 어드레싱(S702)을 바탕으로, 데이터 영역(S602)중 정확한 데이터만 샘플링하여 데이터 전처리부(Post Signal Processing)(126)에 제공한다.
삭제
데이터 전처리부(126)는 CCD(124)로부터 재생된 오버 샘플링된 데이터 이미지에 대한 전처리가 수행된 후, HDDS DSP부(134)를 통해 원래의 홀로그래픽 디지털 데이터를 복원하여 출력한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 CCD에 의해 재생된 데이터 이미지와 CCD 어레이간의 픽셀 비 매칭이 발생할 경우, 검출된 재생 이미지를 4개(2×2)의 CCD 픽셀로 오버 샘플링함으로서, 1200×1200의 CCD 픽셀로 검출 할 수 있는 데이터 량은 기존 3×3 오버 샘플링을 적용할 때 (데이터량은 400×400) 보다 픽셀 이미지로부터 얻을 수 있는 데이터 이미지를 다량(600×600)으로 검출할 수 있다.
또한, CCD에 의해 재생된 데이터 이미지의 1픽셀의 광량을 9개의 CCD로 나누어 받은 후에 한 개의 CCD 픽셀의 정보만 이용하는 기존 방법이 아닌, 4개의 CCD중 기준 프레임으로 어드레싱하여 검출하므로 광 효율이 기존보다 향상될 수 있는 효과를 갖고 있다.
Claims (3)
- 전자 결합 소자(Charge-Coupled Device, CCD)를 구비하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System, HDDS)에서의 오버 샘플링 방법으로서,상기 HDDS내 저장매체에 저장된 이미지를 재생하는 경우, 상기 CCD에서 재생 이미지의 데이터 픽셀과 CCD 픽셀간 임의의 픽셀 비 매칭 현상이 발생되었는가를 판단하는 단계와,상기 판단결과, 픽셀 비 매칭 현상이 발생될 경우, 상기 CCD에서 재생 이미지를 4개(2×2)의 CCD 픽셀에 의해 오버 샘플링하여 데이터 이미지를 검출하는 단계를 포함하는 HDDS의 오버 샘플링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 판단결과, 픽셀 비 매칭 현상이 발생될 경우, 상기 CCD에서 데이터 영역에 대한 데이터 프레임을 이용하여 오버 샘플링된 데이터 이미지의 기준 프레임으로 어드레싱하는 것을 특징으로 하는 HDDS의 오버 샘플링 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 어드레싱은, 상기 데이터 프레임 중 로우(row)측에서 R1,R2,...,Rn-1,Rn 각각에 대하여 픽셀 세기(intensity)의 합을 계산하고, 각 로우의 위치 중 최대 위치를 구하는 제1단계와,상기 데이터 프레임 중 칼럼(column)측에서 C1,C2,...,Cn-1,Cn 각각에 대하여 픽셀 세기의 합을 계산하고, 각 칼럼의 위치 중 최대 위치를 구하는 제2단계와,상기 제1단계 및 제2단계에서 구한 최대 위치를 기준 프레임으로 어드레싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDDS의 오버 샘플링 방법.
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