KR100588960B1

KR100588960B1 - Ｈｄｄｓ 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법

Info

Publication number: KR100588960B1
Application number: KR1020040100479A
Authority: KR
Inventors: 윤필상
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-14
Also published as: KR20060061674A

Abstract

본 발명은 HDDS 시스템에서 데이터 영역의 표시를 위한 기준 마크의 빠른 탐색방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 HDDS 시스템에서 재생 이미지의 데이터 영역을 표시하는 마크를 검출할 시 CCD로 검지된 전체 재생 이미지 영역에 대해 마크를 탐색하는 것이 아니라, 재생 이미지 전체 영역 중 마크가 있을 것으로 추정되는 일정 영역을 설정하여 상기 추정된 영역에 대해서만 코릴레이션을 통한 마크 탐색을 수행하도록 함으로써, 데이터 영역 검출을 위한 마크를 정확히 탐색하면서도 마크 탐색에 소요되는 시간을 줄일 수 있어, 데이터의 신뢰성은 그대로 유지하면서 시스템의 속도를 높일 수 있게된다.

Description

ＨＤＤＳ 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법{METHOD FOR HIGHLY SEARCHING FIDUCIAL MARK IN HDDS SYSTEM}

도 1은 일반적인 HDDS 시스템의 데이터 기록/재생 개념도,

도 2는 종래 HDDS 시스템에서 프레임을 이용한 데이터 영역 검출 예시도,

도 3은 종래 HDDS 시스템에서 삽입 마크를 통한 데이터 영역 검출 예시도,

도 4는 본 발명의 실시 예가 적용되는 HDDS 시스템의 개략적인 블록 구성도,

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 재생 이미지 상 데이터 영역 검출을 위한 삽입 마크 탐색 예시도,

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 최초 마크 검출 위치에 근거한 추가의 마크 탐색 예시도,

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 최초 마크 검출 위치에 근거한 추가의 마크 탐색 예시도.

본 발명은 HDDS 시스템에 관한 것으로, 특히 HDDS 시스템에서 데이터 영역의 표시를 위한 기준 마크의 빠른 탐색방법에 관한 것이다.

최근 들어, 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등을 응용한 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생장치(Holographic Digital Data Storage)가 활발히 연구되고 있다. 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생장치는 대용량의 저장능력과 초고속 데이터 전송속도의 장점을 가지고 있기 때문에 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 장치, 디스플레이 장치 등으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야 또한 점차 확대되고 있다.

도 1을 종래 HDDS 시스템의 개념도를 도시한 것으로, 상기한 바와 같은 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생장치는 대상 물체로부터의 물체 광과 기준 광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장 매체, 예를 들면 크리스탈(crystal) 등의 저장 매체에 기록(저장)하는 것으로, 각도 중첩, 파장 중첩, 위상 부호 중첩 등 기준광의 각도를 변화시키는 방법에 의해 물체광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.

또한 재생 시에는, 광원에서 발생한 레이저광에서 분기된 물체 광을 차단하고, 분기된 기준 광을 기설정된 재생 각으로 편향시켜 저장 매체에 조사하며, 이러한 조사를 통해 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준 광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 복조 함으로써, 원하는 특정 홀로그래픽 데이터를 재생하게 된다.

한편, 상기 도 1에서와 같은 종래 HDDS 시스템에서는 홀로그래픽 저장 물질 에 기록된 간섭 패턴이 기준광에 의해 재생되는 경우 여러 가지 이유로 재생되는 데이터 이미지에는 왜곡이 발생하게 된다. 또한 쉬프트 멀티플렉싱(shift multiplexing)을 이용하는 경우 재생되는 데이터 이미지의 위치가 CCD의 일정한 위치에 맺히지 않은 현상이 발생하게 되는데 이에 따라 CCD에 검지된 재생 데이터 이미지 중에서 실제 데이터 영역을 찾아내는 것이 매우 중요하다.

이를 위해 종래에는 재생 데이터 이미지의 왜곡 여부, 왜곡의 정도를 파악하기 위하여 도 2에서와 같이 데이터 영역 이외에 프레임(frame)을 삽입하여 재생 시 프레임을 검출하여 데이터 영역(data region)을 검출하거나 혹은 도 3에서와 같이 특정한 마크를 삽입하여 기록 이미지를 만든 후, 재생 시 이를 검출하여 데이터 영역을 정확히 읽어내도록 하고 있다.

그러나 상기 도 2에서와 같은 프레임을 검출하는 방법에서는 재생 이미지의 확대나 축소 왜곡 여부는 판단할 수 있는 반면, 이미지에 디스토션(distortion)이 발생하여 이미지가 만곡되는 등의 경우에는 이와 같은 이미지의 디스토션을 정확히 판별할 수 없는 문제점이 있었으며, 상기 도 3에서와 같이 삽입된 마크(mark)를 검출하는 방법에 있어서는 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지 전체 영역에 코릴레이션(correlation)을 계산하여야 하는 등 마크 검출에 너무 많은 시간이 소요되어 시스템의 속도가 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 HDDS 시스템에서 데이터 영역의 표시를 위한 기준 마크의 빠른 탐색방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 HDDS 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법으로서, (a)재생된 CCD 이미지 상 좌측 상단에 최초 마크가 존재하는 최대 탐색 영역1을 설정하는 단계와, (b)상기 설정된 영역에서 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지간 코릴레이션을 수행하여 삽입된 기준 마크를 검색하는 단계와, (c)상기 영역에서 최초 마크가 검색되는 경우 검색된 마크 크기를 가로/세로 일정길이 만큼 확대한 크기로 재생 이미지 영역 상 상하좌우로 연장된 영역2를 설정하는 단계와, (d)상기 최초 마크의 상하 좌우 연장 설정된 영역2에서 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지간 코릴레이션을 통해 추가로 삽입된 마크들을 검색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예가 적용되는 HDDS 시스템의 개략적인 블록 구성을 도시한 것이다. 이하 상기 도 4를 참조하여 HDDS 시스템에서 홀로그래픽 데이터 기록/재생 동작을 살펴보기로 한다.

먼저 광 분리기(202)에서는 광원(200)으로부터 입사되는 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기하는 데, 여기에서 분기된 수직 편광의 기준 광은 기준 광 처리 경로(S1)로 제공되고 분기된 물체 광은 물체 광 처리 경로(S2)로 제공된다. 그리고 기준 광 처리 경로(S1)상에는 셔터(204), 반사경(206)이 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광 전달 경로를 통해 기준 광 처리 경로(S1)에서는 홀로그 램 데이터의 기록 또는 재생에 필요한 기준 광을 기 설정된 소정의 편향 각으로 반사시켜 저장 매체(216)에 제공한다.

따라서, 광 분리기(202)로부터 분기되어 셔터(204)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준 광은 광학 렌즈(도시하지 않았음) 등을 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(즉, 후술하는 물체 광 처리 경로(S2)에서 빔 확장기를 통해 확장되는 물체광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(206)을 통해 기설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록 각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생 각으로 편향된 후 저장 매체(216)로 입사된다. 여기에서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준 광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장 매체(216)에 기록할 때마다 반사경(206)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는데, 이러한 기준 광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그램 데이터를 저장 매체(216)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그램 데이터를 재생할 수 있다.

한편, 물체 광 처리 경로(S2)상에는 셔터(210), 반사경(212) 및 공간 광 변조기(214)가 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되는 데, 셔터(210)는 기록모드 시에는 개방 상태를 유지하고, 재생모드 시에는 차단 상태를 유지한다. 광 분리기(202)로부터 분기되어 셔터(210)의 개구를 통해 입사되는 물체 광은 반사경(212)을 통해 소정의 편향 각으로 반사된 후 공간 광 변조기(214)로 전달된다.

이어서, 공간 광 변조기(214)에서는 반사경(212)으로부터 전달되는 물체 광을 데이터 코딩부(224)로부터 제공되는 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광 변조기(214)로 입사되는 물체 광은 한 프레임 단위의 신호 광으로 변조된 후, 기준 광 처리 경로(S1)의 반사경(206)에서 입사되는 기준 광과 동기를 맞추어 저장 매체(216)로 입사된다. 따라서, 저장 매체(216)에서는, 기록모드 시에, 공간 광 변조기(214)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호 광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 반사경(206)으로부터 입사되는 기록용 기준 광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체 광과 기준 광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(216) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(216)에 3차원 상 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.

이어 저장 매체(216)에 기록된 홀로 그래픽 데이터를 재생하는 경우에는 물체 광 처리 경로(S2)측의 셔터(210)는 차단 상태로 되고 기준 광 처리 경로(S1)측의 셔터(204)는 개방 상태로 된다. 그러면 광 분리기(202)로부터 분기된 기준 광(재생용 기준 광)은 반사경(206)을 통해 반사되어 저장 매체(216)로 조사되며, 그 결과 저장 매체(216)에서는 판독용 기준 광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 판독용 기준 광을 회절 시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터로 복조 되며, 복조된 재생 신호는 CCD(218)로 조사된다. 이에 따라 CCD(218)에서는 저장 매체(216)로부터 조사되는 재생 출력을 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원되며, 여기에서 복원된 재생 신호는 데이터 디코딩부(220)를 통해 재생 출력된다.

한편, 디코딩부(220)에서는 홀로그래픽 저장 물질에 간섭 패턴으로 기록된 기록 데이터 이미지가 기준광의 회절 효과에 의해 재생된 데이터 이미지를 CCD로 검지하게 되는데, 본 발명의 실시 예에서는 상기 재생된 데이터 이미지를 CCD로 검지함에 있어서 도 5에서와 같이 검지된 CCD 재생 이미지의 데이터 영역의 가로 세로 길이가 "a", "b"인 경우 a×b 영역에 외부에 존재하는 마크를 검출하기 위해 도 6에서 보여지는 바와 같이 a×b의 데이터 영역이 CCD 상 최대로 비매칭되는 경우의 마크가 존재 가능하게 되는 최대 영역1(region1)(600)을 설정하고, 상기 설정된 영역 내에서 좌측 상단의 첫 번째 마크를 검색하게 된다.

이때 상기 마크를 검색하는 방법은 종래 마크 검색시와 마찬가지로 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지의 상기 설정된 영역에 대하여 아래의 [수학식 1]에서와 같이 코릴레이션(correlation) 값을 계산하여 코릴레이션값이 가장 크게 나타나는 픽셀영역을 마크로 검지하게 되는 것이다.

따라서 종래 재생된 이미지의 전체 영역에 대해서 기준 템플릿과 코릴레이션을 계산하여야 하는 것에 비해 마크 탐색에 소요되는 시간을 휠씬 줄일 수 있게 된다.

한편, 이때 만일 상기 영역 내에 찾는 마크가 없다면 재생된 데이터 이미지 의 데이터 영역이 CCD 검지영역 외부에도 존재하게 되는 것이므로 이와 같은 경우에는 다시 저장 이미지를 재생하여야 한다.

다음으로, 위와 같이 CCD 이미지상 좌측 상단에 설정된 영역(600)으로부터 마크가 검출된 경우에는 데이터 이미지 상하좌우 끝 영역에 삽입된 나머지 마크들에 대해서도 탐색을 수행하여야 하는데, 본 발명에서는 상기 영역1(600)에 찾는 마크가 존재하는 경우 상하좌우에 위치한 다른 마크들에 대해서는 도 7에서와 같이 영역1(600)을 상하 좌우로 연장한 영역이 아닌, 좌측 상단의 검출된 마크 크기에서 상하좌우로 일정 길이 r 만큼 확대된 크기로 연장된 영역2(region2)(700)에 대해서만 다음 마크를 탐색한다.

그리고 최종적으로 오른쪽 하단 모서리에 삽입된 마지막 마크의 위치는 도 8에서 보여지는 바와 같이 두 번째 마크의 위치로부터 일정 길이 r 만큼 확대된 크기로 연장된 영역2(700)에 대해서만 탐색을 수행하게 된다.

이에 따라 마크를 탐색하기 위해 기준 템플릿과 코릴레이션을 수행하여야 하는 재생 이미지 영역을 크게 줄일 수 있어 마크를 탐색하는데 소요되는 시간이 상당히 단축되는 것이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마크 탐색 방법을 도시한 것이다. 상기 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에서는 CCD 이미지상 좌측 상단에 설정된 영역(600)으로부터 마크가 검출되어 데이터 이미지 상하좌우 끝 영역에 삽입된 나머지 마크들에 대해서 탐색을 수행하는 경우 상기 도 7에서와 같이 검출된 마크 크기의 상하좌우로 일정길이 r 만큼 확대된 크기로 연장된 영역2(700) 전체에 대해 다음 마크를 탐색하는 것이 아니라, 상기 도 9에서 보여지는 바와 같이 상기 도 7의 영역2(700) 중에서 마크가 존재할 것으로 예상되는 위치의 일정 영역3(900)에 대해서만 다음 마크를 탐색하도록 하여 마크 탐색시간을 더 줄일 수도 있다. 이때 상기 도 9에서와 같은 탐색방법은 기록 저장된 이미지 상 마크가 삽입된 위치 정보가 미리 알고 있기 때문에 좌측 상단의 마크 검출 시 다음 마크가 있을 것으로 기대된 마크 위치를 설정하는 것이 가능하기 때문이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 HDDS 시스템에서 재생 이미지의 데이터 영역을 표시하는 마크를 검출할 시 CCD로 검지된 전체 재생 이미지 영역에 대해 마크를 탐색하는 것이 아니라, 재생 이미지 전체 영역 중 마크가 있을 것으로 추정되는 일정 영역을 설정하여 상기 추정된 영역에 대해서만 코릴레이션을 통한 마크 탐색을 수행하도록 함으로써, 데이터 영역 검출을 위한 마크를 정확히 탐색하면서도 마크 탐색에 소요되는 시간을 줄일 수 있어, 데이터의 신뢰성은 그대로 유지하면서 시스템의 속도를 높일 수 있게된다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 HDDS 시스템에서 재생 이미지의 데이터 영역을 표시하는 마크를 검출할 시 CCD로 검지된 전체 재생 이미지 영역에 대해 마크를 탐색하는 것이 아니라, 재생 이미지 전체 영역 중 마크가 있을 것으로 추정되는 일정 영역을 설정하여 상기 추정된 영역에 대해서만 코릴레이션을 통한 마크 탐색을 수행하도록 함으로써, 데이터 영역 검출을 위한 마크를 정확히 탐색하면서도 마크 탐색에 소요되는 시간을 줄일 수 있어, 데이터의 신뢰성은 그대로 유지하면서 시스템의 속도를 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims

HDDS 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법으로서,

(a)재생된 CCD 이미지 상 좌측 상단에 최초 마크가 존재하는 최대 탐색 영역1을 설정하는 단계와,

(b)상기 설정된 영역에서 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지간 코릴레이션을 수행하여 삽입된 기준 마크를 검색하는 단계와,

(c)상기 영역에서 최초 마크가 검색되는 경우 검색된 마크 크기를 가로/세로 일정길이 만큼 확대한 크기로 재생 이미지 영역 상 상하좌우로 연장된 영역2를 설정하는 단계와,

(d)상기 최초 마크의 상하 좌우 연장 설정된 영역2에서 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지간 코릴레이션을 통해 추가로 삽입된 마크들을 검색하는 단계

를 포함하는 HDDS 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법.
제1항에 있어서,

상기 (b)단계에서, 상기 설정된 영역에서 최초 마크의 검색이 실패하는 경우, (e)상기 CCD로 재생된 이미지의 데이터 영역이 CCD 검지 영역 외부에 존재하는 것으로 판단하고 이미지 재생을 다시 수행하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HDDS 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법.
HDDS 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법으로서,

(a')재생된 CCD 이미지 상 좌측 상단에 최초 마크가 존재하는 최대 탐색영역을 설정하는 단계와,

(b')상기 설정된 영역에서 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지간 코릴레이션을 수행하여 삽입된 기준 마크를 검색하는 단계와,

(c')상기 영역에서 최초 마크가 검색되는 경우 검색된 마크 크기를 가로/세로 일정길이 만큼 확대한 크기로 재생 이미지 영역 상 상하좌우로 연장된 영역2를 설정하는 단계와,

(d')상기 설정된 연장 영역2에서 상하좌우 모서리 부근의 마크가 존재할 일정영역3을 재설정하는 단계와,

(e')상기 재설정된 일정 영역3에서 기준 템플릿과 재생 데이터 이미지간 코릴레이션을 통해 추가로 삽입된 마크들을 검색하는 단계

를 포함하는 HDDS 시스템에서 기준 마크의 고속 탐색방법.