KR100648801B1 - 플리커 방지용 이미지 촬영장치 및 플리커 저감 방법 - Google Patents

플리커 방지용 이미지 촬영장치 및 플리커 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 감시 카메라는 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인한 플리커를 보정하기 위하여, 주변조도를 측정하는 조도 감지부; 측정한 주변조도가 기준 조도 이상인 경우에는 셔터 속도를 플리커 방지 모드로 고정하고, 주변조도가 기준 조도 미만인 경우에는 셔터 속도를 주변밝기에 따라 가변 조정하는 셔터속도 제어부; 및 셔터속도 제어부의 제어하에 감시영역 촬영을 수행하는 카메라부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인하여 화면에 플리커가 발생하는 지역을 위한 플리커리스 모드에서 주변조도에 따라 셔터 속도를 가변하므로 부품의 추가 없이 저조도시에 감도를 개선시킬 수 있다.

Description

플리커 방지용 이미지 촬영장치 및 플리커 저감 방법{Flickerless security camera and flicker reduction method}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 이미지 촬영장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 이미지 촬영장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 이미지 촬영장치에서 수행하는 플리커 방지를 위한 셔터속도 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명은, CCTV 카메라와 같은 이미지 촬영장치에 관한 것으로서, 특히 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인하여 화면에 플리커가 발생하는 지역에서 사용하기에 적합한 이미지 촬영장치에 관한 것이다.
전원주파수가 50Hz인 일본의 특정지역으로 수출하는 CCTV 카메라에는 플리커 방지 모드(flickerless mode)라는 기능이 내장되어 있다.
TV 방식은 필드 주파수가 60Hz인 NTSC(National Television System Committee) 방식을 취하면서 전원주파수는 50Hz인 경우에는 TV 화면에 플리커(flicker)가 발생하게 된다.
플리커 방지 모드는 이러한 플리커 현상을 보정하기 위하여 셔터 속도를 1/100 초로 고정하는 것이다.
이와같이 셔터 속도를 고정하는 종래의 플리커 방지 모드에서는 저조도시에 감도를 개선시키기 위하여 별도의 조명을 사용하거나 IR(Infra red)신호를 수광/차단하도록 OLPF(Optical LPF)를 절환하는 데이앤나이트(day and night) 기능을 사용하였다.
데이앤나이트 기능은 주간의 조도가 높은 상황에서는 적외선 영역을 차단하고 야간의 조도가 낮은 상황에서는 적외선 영역을 수광하도록 OLPF를 절환한다. 이러한 데이앤나이트 기능을 구현하기 위하여는 고가의 부품들이 추가되어야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주변조도를 반영하여 셔터 속도를 결정하는 플리커 방지용 이미지 촬영장치 및 플리커 저감 방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 이미지 촬영장치는 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인한 플리커를 보정하기 위하여, 주변조도를 측정하는 조도 감지부; 측정한 주변조도가 기준 조도 이상인 경우에는 셔터 속도를 플리커 방지 모드로 고정하고, 주변조도가 기준 조도 미만인 경우에는 셔터 속도를 주변밝기에 따라 가변 조정하는 셔터속도 제어부; 및 상기 셔터속도 제어부의 제어 하에 감시영역 촬영을 수행하는 카메라부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 카메라부는 촬상소자에 의해 영상을 촬영하고, 상기 조도 감지부는 상기 촬상소자로서 구현되고, 상기 제어부는 상기 촬상소자에서 광전변환된 전기적 이미지 신호에서 조도 성분을 계산할 수 있다.
상기 촬상소자는 상기 광전변환된 전기적 이미지 신호로서 R(Red) 신호, G(Green) 신호, B(blue) 신호를 출력하고,
상기 제어부는 상기 조도(Y)를 다음 수학식
Figure 112005038913597-pat00001
에 의해 계산할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 플리커 저감 방법은 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인한 플리커를 보정하기 위하여, 플리커 방지 모드로 설정하는 단계; 조도를 감지하여 수치화하는 단계; 상기 감지한 조도가 기준 조도 미만인가를 판단하는 단계; 상기 감지한 조도가 기준 조도 이상이라고 판단된 경우에 셔터속도를 소정 플리커 방지 속도로 고정하는 단계; 및 상기 감지한 조도가 기준 조도 미만이라고 판단된 경우에 상기 감지한 조도에 따라 셔터속도를 가변하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 셔터속도를 가변하는 단계는 상기 감지한 기준 조도 미만인 조도를 둘 이상의 소정 단계로 구분하고, 각 단계마다 설정된 셔터속도를 적용할 수 있다.
또한 상기 셔터속도를 가변하는 단계는 상기 감지한 기준 조도 미만인 조도 에 따른 소정 함수로 셔터속도를 가변할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성과 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 이미지 촬영장치의 구성을 설명하기 위한 블록도로서, 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인한 플리커를 보정하기 위하여 조도 감지부(100), 셔터속도 제어부(102), 카메라부(104)를 구비한다. 본 발명의 이미지 촬영장치는 CCTV 감시 카메라 등으로 구현될 수 있다.
조도 감지부(100)는 외부의 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환한다. 외부의 빛이 밝을수록 더욱 큰 전기적 신호를 출력한다. 조도 감지부(200)는 별도의 조도 감지용 광전변환소자를 이미지 촬영장치의 소정 부위에 설치하고, 이를 구동하는 회로를 구비함으로써 구현될 수 있다.
셔터속도 제어부(102)는 조도 감지부(100)에서 측정한 주변조도가 기준 조도 이상인 경우에는 셔터 속도를 플리커 방지 모드로 고정하고, 주변조도가 기준 조도 미만인 경우에는 셔터 속도를 주변밝기에 따라 가변 조정한다. 플리커 방지 모드의 셔터속도는 예컨대 전원 주파수가 50Hz인 환경에서 1/100초로 고정할 수 있다. 기준조도 미만의 저조도에서는 셔터 속도를 예컨대 1/100초 내지 3초 범위내에서 가변할 수 있다.
카메라부(104)는 제어부(102)의 셔터속도 제어하에 감시영역 촬영을 수행한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 이미지 촬영장치를 설명하기 위한 블록도로서, 촬상소자(106)를 포함하는 카메라부(104) 및 셔터속도 제어부(102)를 구비한다.
도 2의 실시예에서 카메라부(104)는 피사체로부터의 빛을 전기적 이미지 신호로 광전변환하는 CCD(charge coupled device)와 같은 촬상소자에 의해 디지털 방식으로 영상을 촬영한다.
이 때 도 1의 조도 감지부(100)의 역할은 촬상소자(106)가 수행하게 된다.
셔터속도 제어부(102)는 촬상소자(108)에서 광전변환된 전기적 이미지 신호에서 조도 성분을 계산한다.
촬상소자(106)는 소정 크기의 2차원 영역에 규칙적으로 배열된 화소 센서마다 각각의 색필터 모자이크를 거쳐 빛을 수광하는 수광면과, 화소 센서들로 입사된 광을 광전변환된 전기적 이미지 신호로서 출력하는 전자회로를 구비한다. 수광면에 구비되는 색필터 모자이크는 예컨대 RGB(Red, Green, Blue) 원색필터, Ye/Cy/G/Mg(Yellow, Cyan, Green, Magenta) 보색필터 등으로서 구비될 수 있다. 각 화소별로 대응되는 색필터에 해당하는 색의 광만이 투과되어 화소의 포토 다이오드가 반응하여 광전변환된 전기적 이미지 신호를 출력하게 된다.
특히 촬상소자(106)에 RGB 원색필터 모자이크가 채용된 경우에, 셔터속도 제어부(102)는 광전변환된 전기적 이미지 신호를 적색신호(R), 녹색신호(G), 청색신호(B)로 구분하고, 다음 수학식 1에 의하여 주변조도(Y)를 계산할 수 있다.
Figure 112005038913597-pat00002
여기서 R, G, B 값은 각 색의 모든 화소 신호값을 각 색의 화소수로 나눈 평균값을 취할 수 있다.
R, G, B 각각이 0~255 의 값을 취한다면 조도(Y) 계산결과는 가장 어두운 상태인 0 에서 가장 밝은 상태인 255까지 값을 갖는다.
예컨대 기준조도를 150, 플리커 방지 셔터속도를 1/100초라고 상정한다.
이 때 주변조도(Y) 계산결과가 예컨대 170 이면 기준조도 이상이므로 셔터속도 제어부(102)는 셔터 속도를 플리커 방지 모드 예컨대 1/100초로 고정한다.
그리고 조도(Y) 계산결과가 예컨대 130 이면 기준조도 미만이므로 셔터속도 제어부(102)는 셔터 속도를 1/100 초보다 낮게 결정한다.
도 3은 본 발명의 이미지 촬영장치에서 수행하는 플리커 방지를 위한 셔터속도 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 3의 플리커 저감 방법은 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인한 플리커를 보정하기 위한 플리커 방지 모드에서, 조도를 감지하여 수치화한다(S100).
S100 단계가 CCD와 같은 촬상소자에 의해 촬영하는 감시 카메라에서 수행되는 경우에는 전술한 수학식 1에 의해 조도를 수치화할 수 있다.
그리고 감지한 조도가 기준 조도 미만인가를 판단한다(S102).
감지한 조도가 기준 조도 이상이라고 판단된 경우에 셔터속도를 소정 플리커 방지 속도 예컨대 1/100초로 고정한다(S106). 셔터속도는 전원 주파수에 맞추어 조정할 수 있다. 전원 주파수가 50Hz 인 경우에 셔터속도를 그 배수인 1/100 초로 설정하면 플리커가 제거된다.
그러나 감지한 조도가 기준 조도 미만이라고 판단된 경우에는 감지한 조도에 따라 셔터속도를 가변한다(S104). 즉 저조도 환경에서는 플리커 방지를 위하여 고정한 셔터속도보다 낮게 예컨대 1/100 초 ~ 3초 사이에서 셔터속도를 제어한다.
종래에는 플리커 방지를 위하여 셔터속도를 고정한 상태에서 저조도시에 감도를 개선시키기 위하여 별도의 조명을 사용하거나 IR(Infra red)신호를 수광/차단하도록 OLPF(Optical LPF)를 절환하는 데이앤나이트(day and night) 기능을 사용하였다. 이에 비하여 본 발명에서는 부품의 추가없이 플리커 방지를 지원하면서도 저조도 상태에서 낮은 셔터속도를 제어하는 방식을 취한다.
셔터속도를 가변하는 단계(S104)는 감지한 기준 조도 미만인 조도를 둘 이상의 소정 단계로 구분하고, 각 단계마다 설정된 셔터속도를 적용할 수 있다. 예컨대 수학식 1에 의해 주변조도(Y)가 0~255 사이의 값을 갖게되면, 기준조도로 예시된 150 미만의 조도 계산값을 0~49, 50~99, 100~149 의 3단계로 나누어 각 단계에 알맞는 셔터속도를 결정할 수 있다. 기준조도 미만의 조도 계산값을 더 많은 단계로 나눌수록 더 정밀한 제어가 가능하다.
기준조도 미만의 각 단계에 따른 셔터속도의 결정은 감시 카메라의 제품사양에 따라 결정될 수 있다.
또한 셔터속도를 가변하는 단계(S104)는 감지한 조도에 따른 소정 함수로 예 컨대 다음 수학식 2와 같이 셔터속도를 가변할 수 있다.
Figure 112005038913597-pat00003
수학식 2를 참조하면 감지조도가 기준조도 미만일 때 기준조도와 감지조도의 차가 클수로 즉 감지한 주변조도가 낮을수록 셔터 속도가 느려지도록 함수를 결정할 수 있다.
그리고 플리커 방지 모드가 종료되었는가를 판단한다(S108). 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치가 유지되고 플리커 방지 모드가 종료되지 않으면 S100 단계로 진행하여 도 3의 플리커 방지 모드를 유지한다. 그리고 예컨대 전원 주파수가 50Hz 인 환경에서 TV 방식을 NTSC 방식에서 PAL(Phase Alternation by Line) 방식으로 전환하는 경우에는 플리커 방지 모드를 종료하게 된다.
당업자라면 본 발명의 플리커 저감 방법은 카메라에 의한 이미지 촬영이 가능하고 촬영한 영상을 필드 주파수와 전원 주파수가 불일치하는 환경에서 디스플레이하는 이미지 장치에 모두 적용 가능함을 이해할 것이다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인하여 화면에 플리커가 발생하는 지역을 위한 플리커리스 모드에서 주변조도에 따라 셔터 속도를 가변하므로 부품의 추가 없이 저조도시에 감도를 개선시킬 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면들에 표현된 예시들에 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 예들에 의해 가르침 받은 당업자라면, 다음의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 목적 내에서 치환, 소거, 병합 등에 의하여 전술한 실시 예들에 대해 많은 변형이 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인한 플리커를 보정하기 위하여
    주변조도를 측정하는 조도 감지부;
    측정한 주변조도가 기준 조도 이상인 경우에는 셔터 속도를 플리커 방지 모드로 고정하고, 주변조도가 기준 조도 미만인 경우에는 셔터 속도를 주변밝기에 따라 가변 조정하는 셔터속도 제어부; 및
    상기 셔터속도 제어부의 제어하에 감시영역 촬영을 수행하는 카메라부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 촬영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라부는 촬상소자에 의해 영상을 촬영하고,
    상기 조도 감지부는 상기 촬상소자로서 구현되고,
    상기 제어부는 상기 촬상소자에서 광전변환된 전기적 이미지 신호에서 조도 성분을 계산하는 것을 특징으로 하는 이미지 촬영장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 촬상소자는 상기 광전변환된 전기적 이미지 신호로서 R(Red) 신호, G(Green) 신호, B(blue) 신호를 출력하고,
    상기 제어부는 상기 조도(Y)를 다음 수학식
    Figure 112005038913597-pat00004
    에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 이미지 촬영장치.
  4. 필드 주파수와 전원 주파수의 불일치로 인한 플리커를 보정하기 위하여
    플리커 방지 모드로 설정하는 단계;
    조도를 감지하여 수치화하는 단계;
    상기 감지한 조도가 기준 조도 미만인가를 판단하는 단계;
    상기 감지한 조도가 기준 조도 이상이라고 판단된 경우에 셔터속도를 소정 플리커 방지 속도로 고정하는 단계; 및
    상기 감지한 조도가 기준 조도 미만이라고 판단된 경우에 상기 감지한 조도에 따라 셔터속도를 가변하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 플리커 저감 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 셔터속도를 가변하는 단계는
    상기 감지한 기준 조도 미만인 조도를 둘 이상의 소정 단계로 구분하고,
    각 단계마다 설정된 셔터속도를 적용하는 것을 특징으로 하는 플리커 저감 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 셔터속도를 가변하는 단계는
    상기 감지한 기준 조도 미만인 조도에 따른 소정 함수로 셔터속도를 가변하는 것을 특징으로 하는 플리커 저감 방법.
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