KR100631996B1

KR100631996B1 - 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100631996B1
Application number: KR1020000004240A
Authority: KR
Inventors: 유대영
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR20010076835A

Abstract

본 발명은 디지털 카메라의 화이트 밸런스에 관한 것으로, 광원이 변화하는 경우에만 적절한 화이트 밸런스 계수를 발생시키도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치는 고체촬상소자와; 아날로그-디지털 변환부, 영상신호 처리부, 비디오 인코더, 자동 화이트 밸런스 제어부, 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 포함하여 이루어진다. 고체촬상소자는 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다. 아날로그-디지털 변환부는 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다. 영상신호 처리부는 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시키고, 한 화면을 복수개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구한다. 비디오 인코더는 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다. 자동 화이트 밸런스 제어부는 계수 발생신호에 의해 인에이블되어 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수를 발생시킨다. 자동 화이트 밸런스 전치 제어부는 이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 광원의 변화를 검출하고, 광원의 변화가 검출되면 자동 화이트 밸런스 제어부를 인에이블시켜서 새로운 자동 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 한다.

본 발명에 따른 디지털 카메라는 촬상 화면이 변화하는 경우에는 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시키지 않고, 광원이 변화하는 경우에만 변화한 광원에 맞는 적절 한 화이트 밸런스 계수를 발생시켜서 효과적인 색의 보정이 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.

디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치 및 방법

Description

디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치 및 방법{AUTO WHITE BALANCING DEVICE AND METHOD OF DIGITAL CAMERA}

도 1은 종래의 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램이다.

도 2는 본 발명에 따른 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램이다.

도 3은 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 나타낸 블록 다이어그램이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

102, 202 : 고체촬상소자 104, 204 : 아날로그-디지털 변환부

106, 206 : 영상신호 처리부 108, 208 : 비디오 인코더

110, 210 : 자동 화이트 밸런스 제어부 212 : 자동 화이트 밸런스 전치 제어부

214 : 계수 발생 신호 216 : 내부 화이트 계수

218 : 자동 화이트 밸런스 계수 302 : 화이트 판정부

304 : 화이트 추출부 306 : 픽셀 비교부

308, 310 : 멀티플렉서 312 : 자동 화이트 밸런스 계수 레지스터

314, 316 : 선택 신호

본 발명은 디지털 카메라에 관한 것으로, 특히 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스(Auto White Balance) 장치 및 방법에 관한 것이다.

컬러 TV에서는 충실한 색의 구현을 하기 위하여 어두운 화면으로부터 밝은 화면까지 똑같은 색온도로 재현할 필요가 있다. 색온도란 흑체가 발광할 때 흑체의 온도와 발광색을 대응시킨 것으로 백색 광에 대해서 유럽, 아메리카에서는 6500。K, 일본에서는 9300。K이나 엄밀하게는 9300。K+8MPCD를 기준으로 정하고 있다.

컬러 텔레비전에서 화이트 밸런스는 적, 녹, 청(R, G, B)의 삼원색을 적당한 혼합에 의해 화면의 명암에 관계없이 똑같은 색 온도로 일정한 백색이 되도록 화이트 밸런스 측정기(White Balance Checker)나 휘도계를 사용하여 조정한다.

컬러 TV 뿐만 아니라 디지털 카메라에서도 이와 같은 화이트 밸런스가 요구된다. 도 1은 종래의 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램인데, 이와 같은 종래의 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스는 다음과 같이 이루어진다.

고체촬상소자(102)는 렌즈를 통하여 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다.

아날로그-디지털 변환부(104)는 고체촬상소자(102)에 의해 변환된 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다.

영상신호 처리부(106)는 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터(112)와 디지털 영상 신호를 발생시킨다.

비디오 인코더(108)는 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다.

자동 화이트 밸런스 제어부(110)는 영상신호 처리부(106)에서 발생한 컬러 데이터(112)를 이용하여 자동 화이트 밸런스 계수(114)를 발생시킨다.

이와 같은 종래의 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스는 한 화면의 전체 픽셀의 색차 신호를 모두 더한 값을 그레이(Gray)로 가정하여 화이트 밸런스 계수를 구하게 된다. 만약 적, 녹, 청의 색 성분이 모두 비슷한 경우에는 이와 같은 자동 화이트 밸런스가 적절히 이루어지지만, 촬상되는 화면이 적색 성분이나 청색 성분이 우세한 경우에는 위의 그레이라는 가정에 위배되므로 이때는 적절한 화이트 밸런스 계수를 얻을 수 없다.

또 화이트 밸런스는 광원이 변화하면 그 광원의 특성에 의해 생긴 특정 주파수대의 색의 왜곡을 보정하는 것인데, 종래의 디지털 카메라의 화이트 밸런스는 광원의 변화와 촬상화면의 변화(예를 들면, 카메라 앵글의 변화나 피사체의 이동)를 구분할 수 없다. 따라서 광원의 변화가 아닌 촬상 화면의 변화에도 민감하게 반응하여 화이트 계수를 발생시키는 불필요한 동작을 수행한다.

따라서 본 발명에 따른 디지털 카메라는 광원이 변화하는 경우에만 적절한 화이트 밸런스 계수를 발생시키도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치는 고체촬상소자와; 아날로그-디지털 변환부, 영상신호 처리부, 비디오 인코더, 자동 화이트 밸런스 제어부, 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 포함하여 이루어진다.

고체촬상소자는 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변 환한다. 아날로그-디지털 변환부는 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다. 영상신호 처리부는 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시키고, 한 화면을 복수개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구한다. 비디오 인코더는 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다. 자동 화이트 밸런스 제어부는 계수 발생신호에 의해 인에이블되어 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수를 발생시킨다. 자동 화이트 밸런스 전치 제어부는 이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 광원의 변화를 검출하고, 광원의 변화가 검출되면 자동 화이트 밸런스 제어부를 인에이블시켜서 새로운 자동 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 한다.

본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 방법은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다. 다음으로 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시키고, 한 화면을 복수개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구한다. 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다. 계수 발생신호에 의해 인에이블되어 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수를 발생시킨다. 이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 광원의 변화를 검출하고, 광원의 변화가 검출되면 새로운 자동 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 도 2와 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2는 본 발명에 따른 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램이다.

고체촬상소자(202)는 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다.

아날로그-디지털 변환부(204)는 아날로그의 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다.

영상신호 처리부(206)는 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시킨다. 또 한 화면을 n×m개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우에서의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구한다.

비디오 인코더(208)는 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다.

자동 화이트 밸런스 전치 제어부(212)는 실제로 광원의 변화가 발생했는지를 검출하여 광원이 변화한 경우에만 새로운 자동 화이트 밸런스 계수를 발생시키도록 자동 화이트 밸런스 제어부(210)를 제어한다. 자동 화이트 밸런스 전치 제어부(212)의 동작 원리는, 이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 그 값이 서로 큰 상관관계를 가지고 점진적으로 변화하면 촬상화면의 변화가 아닌 광원의 변화로 인식하여 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시키도록 하고, 반대로 픽셀들의 색차 신호의 값이 상관관계 없이 불규칙하게 변화하면 광원의 변화가 아닌 촬상 화면의 변화로 인식하여 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시키지 않도록 하는 것이다.

자동 화이트 밸런스 전치 제어부(212)에서 광원의 변화를 검출하면 계수 발생 신호(214)를 발생시켜서 자동 화이트 밸런스 제어부(210)를 인에이블 시킨다. 자동 화이트 밸런스 제어부(210)는 계수 발생신호(214)에 의해 인에이블되어 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수(216)를 발생시킨다.

이처럼 광원의 변화를 검출하여 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시킬 것인지를 결정하는 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 도 3을 통하여 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 나타낸 블록 다이어그램이다.

먼저 화이트 판정부(302)에는 화이트 판정의 기준이 되는 휘도 신호와 색차 신호의 값이 저장된다. 이 값은 가장 표준이 되는 화이트 화면의 휘도 신호와 색차 신호의 값을 미리 산출하여 광원의 변화에 따라 화이트에 발생하는 색의 왜곡을 보정하기 위한 기준이 되는 값이다.

화이트 추출부(304)는 영상신호 처리부(206)에서 얻어진 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 값을 화이트 판정부(302)에 저장되어 있는 값과 비교하여 일치하는 윈도우를 화이트 윈도우로 선택한다. 또한 화이트 추출부(304)는 화이트 윈도우가 추출된 경우에만 선택 신호(314)를 발생시키는데, 이는 뒤에 설명하는 멀티플렉서(310)의 선택신호로 사용된다. 만약 화이트 윈도우가 추출되지 않으면 선택신호(314)를 발생시키지 않는다.

픽셀 비교부(306)는 먼저 화면을 구성하는 픽셀 가운데 일부를 선택하여 이전 프레 임과 현재 프레임에서의 각각의 색차 신호의 값을 비교한다. 만약 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 큰 상관관계를 가지고 변화하면 이를 광원의 변화로 인식하여 계수 발생신호(214)와 또 다른 선택신호(316)를 발생시킨다. 계수 발생신호(214)는 이미 설명한 바와 같이 자동 화이트 밸런스 제어부(210)를 인에이블 시켜 새로운 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 하는 신호이며, 선택신호(316)는 뒤에 설명하는 멀티플렉서(308)의 선택 신호로 사용된다. 만약 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 상관관계 없이 불규칙적으로 변화하면 이를 단순한 촬상화면의 변화로 인식하여 계수 발생신호(214)와 선택신호(316)를 발생시키지 않는다.

앞에서 일차적으로 언급했던 두 개의 멀티플렉서(308)(310)는 광원의 변화가 발생했는지에 따라 새로운 화이트 밸런스 계수 또는 기존의 화이트 밸런스 계수 가운데 하나를 최종적인 자동 화이트 밸런스 계수로 출력되도록 하기 위한 것이다. 도 3에서, 자동 화이트 밸런스 제어부(210)에서 새롭게 발생하는 화이트 밸런스 계수는 내부 화이트 계수(216)로 표기되고, 기존의 화이트 밸런스 계수는 자동 화이트 밸런스 계수 (218)로 표기된다.

멀티플렉서(308)에는 내부 화이트 계수(216)와 자동 화이트 밸런스 계수(218)가 입력되며, 선택 신호(316)에 따라 두 입력 가운데 하나를 선택하여 출력한다.

또 다른 멀티플렉서(310)에는 앞에 설명한 멀티플렉서(308)의 출력과 기존의 화이트 밸런스 계수인 자동 화이트 밸런스 계수(218)가 피드백 되어 입력되며, 선택 신호(314)에 따라 두 입력 가운데 하나를 선택하여 출력한다. 즉, 새로운 화이트 밸 런스 계수가 발생하면 이를 출력하고, 새로운 화이트 밸런스 계수가 발생하지 않으면 기존의 화이트 밸런스 계수를 계속 출력한다.

레지스터(312)는 멀티플렉서(310)에서 출력되는 화이트 밸런스 계수를 저장하고 이를 자동 화이트 밸런스 계수(218)로서 출력한다.

본 발명에 따른 디지털 카메라는 촬상 화면이 변화하는 경우에는 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시키지 않고, 광원이 변화하는 경우에만 변화한 광원에 맞는 적절한 화이트 밸런스 계수를 발생시켜서 효과적인 색의 보정이 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.

Claims

빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환하는 고체촬상소자와;

상기 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부와;

상기 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시키고, 한 화면을 복수개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구하는 영상신호 처리부와;

상기 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩하는 비디오 인코더와;

계수 발생신호에 의해 인에이블되어 상기 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수를 발생시키는 자동 화이트 밸런스 제어부와;

이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 광원의 변화를 검출하고, 광원의 변화가 검출되면 상기 자동 화이트 밸런스 제어부를 인에이블시켜서 새로운 자동 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 하는 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 포함하는 디지털 카메라.
청구항 1에 있어서, 상기 영상신호 처리부에서 상기 한 화면을 n×m개의 화면으로 분할하도록 이루어지는 디지털 카메라.
청구항 1에 있어서, 상기 자동 화이트 밸런스 전치 제어부는,

화이트 판정 기준이 되는 휘도 신호와 색차 신호의 값이 저장되는 화이트 판정부와;

상기 영상신호 처리부에서 얻은 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 값을 상기 화이트 판정부에 저장되어 있는 값과 비교하여 일치하는 윈도우를 화이트 윈도우로 선택하고, 상기 화이트 윈도우가 선택되면 제 1 선택 신호를 발생시키고, 상기 화이트 윈도우가 선택되지 않으면 상기 제 1 선택신호를 발생시키지 않는 화이트 추출부와;

화면을 구성하는 픽셀 가운데 일부를 선택하여 이전 프레임과 현재 프레임에서의 각각의 색차 신호의 값을 비교하고, 상기 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 큰 상관관계를 가지고 변화하면 상기 계수 발생신호와 제 2 선택신호를 발생시키고, 상기 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 상관관계 없이 변화하면 상기 계수 발생신호와 상기 제 2 선택신호를 발생시키지 않는 픽셀 비교부와;

상기 내부 화이트 계수와 상기 자동 화이트 밸런스 계수가 입력되고, 상기 제 2 선택 신호에 따라 상기 두 입력 가운데 하나를 선택하여 출력하는 제 1 멀티플렉서와;

상기 제 1 멀티플렉서의 출력과 상기 자동 화이트 밸런스 계수가 입력되고, 상기 제 1 선택 신호에 따라 상기 두 입력 가운데 하나를 선택하여 출력하는 제 2 멀티플렉서를 포함하여 이루어지는 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 자동 화이트 밸런스 전치 제어부는, 상기 제 2 멀티플렉서에서 출력되는 계수를 저장하고 이를 상기 자동 화이트 밸런스 계수로서 출력하는 레지스터를 포함하는 것이 특징인 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치.
빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환하는 단계와;

상기 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와;

상기 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시키고, 한 화면을 복수개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구하는 단계와;

상기 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩하는 단계와;

계수 발생신호에 의해 인에이블되어 상기 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수를 발생시키는 단계와;

이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 광원의 변화를 검출하고, 광원의 변화가 검출되면 새로운 자동 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 하는 단계를 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 방법.
청구항 5에 있어서, 한 화면을 복수개의 화면으로 분할하는 단계에서 상기 한 화면을 n×m개의 화면으로 분할하도록 이루어지는 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 광원의 변화를 검출하는 방법이,

상기 복수개의 윈도우 각각의 휘도 신호와 색차 신호의 값을 화이트 판정 기준이 되는 휘도 신호와 색차 신호의 값과 비교하여 일치하는 윈도우를 화이트 윈도우로서 선택하는 단계와;

화면을 구성하는 픽셀 가운데 일부를 선택하여 이전 프레임과 현재 프레임에서의 각각의 색차 신호의 값을 비교하고, 상기 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 큰 상관관계를 가지고 변화하면 상기 선택된 화이트 윈도우를 기준으로 하는 새로운 자동 화이트 밸런스 계수를 발생시키고, 상기 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 상관관계 없이 변화하면 상기 자동 화이트 밸런스 계수를 발생시키지 않는 단계를 포함하여 이루어지는 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 방법.