KR100659269B1 - 영상 보정 방법 및 이 방법이 적용되는 ｃｃｄ 카메라 - Google Patents

Abstract

영상 보정 방법 및 이 방법이 적용되는 CCD 카메라를 개시한다. 본 발명에 따른 영상 보정 방법은 입력영상의 화소 데이터를 다수의 채널로 분할하여 출력하는 CCD 이미지 센서의 채널 간 단차를 보정하는 영상 보정 방법에 있어서, 특정 밝기조건 별로 다수 채널들의 화소 데이터를 계산한 후, 다수 채널들 중 하나의 기준 채널의 화소 데이터와 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제1 차값들을 계산하는 단계, 제1 차값들과 문턱값을 비교하여 제1 차값들이 문턱값 보다 큰 경우, 다른 채널들의 화소 데이터를 조정하는 단계, 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값들과 문턱값을 비교하여 제2 차값들이 문턱값 보다 작은 경우, 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정된 화소 데이터량을 저장하는 단계, 및 저장된 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 화소 데이터량을 기초로, 입력되는 영상 데이터 중 다른 채널의 화소 데이터를 기준 채널의 화소 데이터와 일치하도록 보정하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 소정 밝기 조건들하에서 CCD의 채널들 간의 화소 데이터차를 계산하여 조정되어야할 채널의 화소 데이터량을 자동으로 계산할 수 있다.

단차, CCD, 채널, 보정, 영상

Description

영상 보정 방법 및 이 방법이 적용되는 ＣＣＤ 카메라{Image correction method and CCD camera to be applied to the same}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보정 방법이 적용되는 CCD 카메라의 블록도, 그리고

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 렌즈부 200: 이미지 센서

300: CDS/AGC 400: AD 변환부

500: 신호처리부 600: 제어부

610: 비교부 620: 조정부

630: 계산부 700: 저장부

본 발명은 영상 보정 방법 및 이 방법이 적용되는 CCD 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수 채널의 출력을 갖는 CCD의 단차를 자동으로 보정하는 영 상 보정 방법 및 이 방법이 적용되는 CCD 카메라에 관한 것이다.

CCD는 촬상된 빛을 전기신호로 변환하는 소자로서, CCD 카메라 등에 이용되고 있다. CCD 소자는 일정 이상의 고해상도를 갖는 입력영상에 대해서는 한 화면분터의 영상을 한번에 모두 읽을 수 없다. 따라서, CCD 소자는 한 화면분의 영상을 다수의 채널로 분리하여 입력영상을 읽는다. 다수의 채널은 각각 다른 경로를 경유하여 화면으로 출력하기 때문에, 각각의 채널별로 신호처리된 입력영상을 합성하여 디스플레이할 경우 단차가 발생할 수 있다.

다수 채널의 출력을 갖는 CCD에 의해 발생하는 영상의 단차를 보정하기 위해서 종래에는 파형 측정 장치를 이용한다. 파형 측정 장치의 결과를 눈으로 확인하면서 수동으로 단차가 없어지는 부분의 데이터를 검출한다. 따라서, 단차를 보정하기 위한 시간적인 측면 및 비용적인 측면에서 손실을 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 다수의 채널을 갖는 CCD 센서를 갖는 CCD 카메라에서 CCD 센서 채널간의 단차를 자동으로 보정하기 위한 영상 보정 방법 및 이 방법이 적용되는 CCD 카메라를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 보정 방법은 입력영상의 화소 데이터를 다수의 채널로 분할하여 출력하는 CCD 이미지 센서의 채널 간 단차를 보정하는 영상 보정 방법에 있어서, 특정 밝기조건 별로 다수 채널들의 화소 데이터를 계산한 후, 다수 채널들 중 하나의 기준 채널의 화소 데이터와 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제1 차값들을 계산하는 단계, 제1 차값들과 문턱값을 비교하여 제1 차값들이 문턱값 보다 큰 경우, 다른 채널들의 화소 데이터를 조정하는 단계, 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값들과 문턱값을 비교하여 제2 차값들이 문턱값 보다 작은 경우, 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정된 화소 데이터량을 저장하는 단계, 및 저장된 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 화소 데이터량을 기초로, 입력되는 영상 데이터 중 다른 채널의 화소 데이터를 기준 채널의 화소 데이터와 일치하도록 보정하는 단계를 포함한다.

이때, 화소 데이터는 채널의 화소값의 평균값, 합산값 중 어느 하나이다.

한편, 본 발명의 영상 보정 방법이 적용되는 CCD 카메라는, 하나의 입력영상의 화소 데이터를 판독하여 다수의 채널로 분할하여 출력하는 CCD, 다수 채널들 중 소정 기준 채널의 화소 데이터와 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제1 차값들을 계산하고, 제1 차값들과 문턱값을 비교하는 비교부, 제1 차값들이 문턱값 보다 큰 경우, 다른 채널들의 화소 데이터를 조정하는 조정부, 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값들을 계산하고, 제2 차값들이 문턱값 보다 작은 경우 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정된 화소 데이터량을 계산하는 계산부, 및 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 화소 데이터량을 기초로, 입력 영상 중 다른 채널의 화소 데이터를 기준 채널의 화소 데이터와 일치하도록 보정하는 신호처리부를 포함한다.

바람직하게는 계산부는, 특정 밝기조건 별로 기준 채널의 화소 데이터 및, 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정되는 화소 데이터량을 계산한다.

또한, 바람직하게는 기준 채널의 화소 데이터와, 기준 채널의 화소 데이터에 따른 다른 채널의 화소 데이터에 적용되는 조정된 화소 데이터량을 저장하는 저장부를 더 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

그리고, 이하에서는 다수 채널들의 출력을 갖는 CCD에 의해 발생되는 채널간 단차를 보정하는 경우에 있어서, 두 개 채널들의 출력을 갖는 CCD를 갖는 CCD 카메라를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보정 방법이 적용되는 CCD 카메라의 블록도이다.

도 1을 참조하면, CCD(Charge Coupled Device)(200)는 렌즈부(100)로 입력되는 광신호를 전기적 신호로 변환하며, 다수의 채널로 분할하여 출력한다.

CDS/AGC(Correlated Double Sample/Automatic Gain Control)(300)는 각각의 채널별로 CCD(200)의 출력신호를 샘플링하며, 입력영상의 밝기에 따라 게인을 조절한다. AD 변환부(400)는 CDS/AGC(300)의 출력값을 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

그리고, 제어부(600)는 비교부(610), 조정부(620), 및 계산부(630)를 포함하며, AD 변환부(400)에서 디지털 신호로 변환된 채널별 영상 데이터간의 단차 보정시 이용되는 조정되어야 할 채널의 데이터량을 계산한다.

구체적으로, 비교부(610)는 특정 밝기 조건별로 CCD(200)의 채널들 중 기준 채널인 제1 채널의 화소 데이터와 제1 채널의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제1 차값을 계산하고, 제1 차값과 문턱값을 비교한다.

이때, 화소 데이터는 각 채널의 화소값의 평균값, 합산값 등이 될 수 있다. 따라서, 제1 채널의 화소 데이터의 평균값과 제2 채널의 화소 데이터의 평균값의 차값의 절대값을 계산하여 제1 차값을 계산하거나, 제1 채널의 화소 데이터의 합산값과 제2 채널의 화소 데이터의 합산값의 차값의 절대값을 계산하여 제1 차값을 계산할 수 있다.

조정부(620)는 제1, 제2 채널의 화소 데이터간의 차값의 절대값이 문턱값 보다 큰 경우, 제2 채널의 화소 데이터를 조정한다. 제1, 제2 채널의 화소 데이터간의 차값의 절대값이 문턱값 보다 큰 경우는, 제1 채널의 화소 데이터와 제2 채널의 화소 데이터간의 차값의 절대값이 커서 영상의 왜곡을 발생시킬 수 있는 정도의 단차를 갖는 경우이다.

따라서, 기준 채널인 제1 채널의 화소 데이터와 제2 채널의 화소 데이터가 일치할 수 있도록 제2 채널의 화소 데이터를 조정한다. 이때, 제1 채널의 화소 데이터가 제2 채널의 화소 데이터의 크기를 비교하여, 제1 채널의 화소 데이터가 제2 채널 화소 데이터 보다 큰 경우에는 제2 채널 화소 데이터를 증가시키고, 제2 채널 화소 데이터 보다 작은 경우에는 제 채널 화소 데이터를 감소시킨다.

계산부(630)는 제1 채널의 화소 데이터와 조정된 제2 채널의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값을 계산하고, 제2 차값이 문턱값 보다 작은 경우 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정된 제2 채널의 화소 데이터량을 계산한다. 그리고, 계산부(630)는 특정 밝기 조건별로 계산된 제1 채널의 화소 데이터와 제1 채널의 화소 데이터에 따른 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량을 기초로, 상이한 밝기 조건하에서의 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량을 계산한다.

반면, 계산부(630)는 제2 차값이 문턱값 보다 큰 경우에는 조정부(620)는 제2 채널의 화소 데이터가 조정부(620)에서 다시 조정되도록 한 후, 조정된 후의 제1, 제2 채널의 화소 데이터간의 차값의 절대값과 문턱값을 다시 비교한다.

저장부(700)는 계산부(630)에서 다양한 밝기 조건별로 계산된 제1 채널의 화소 데이터들과, 제1 채널의 화소 데이터에 따른 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터양을 저장한다.

따라서, 저장된 제1 채널의 화소 데이터들과 입력되는 영상에서의 제1 채널의 화소 데이터를 비교하여, 입력되는 영상에서의 제1 채널의 화소 데이터와 동일한 저장된 제1 채널의 화소 데이터를 검출할 수 있다. 검출된 제1 채널의 화소 데이터에 따른 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량을 검출할 수 있으며, 검출된 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량을 이용하여 입력영상에서의 제2 채널의 화소 데이터를 조정하여 제1, 제2 채널간의 단차를 보정할 수 있게 된다.

그리고, 신호처리부(500)는 제어부(600)에서 계산된 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량을 기초로, AD 변환부(400)에서 각 채널별로 변환된 디지털 신호 중 제2 채널의 화소 데이터를 조정한다. 그리고, 신호처리부(500)는 제1 채널의 화소 데이터와 조정된 제2 채널의 화소 데이터를 이용하여 한 화면분의 영상이 디스플레이부(미도시)에 디스플레이될 수 있도록 신호처리한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 입력영상을 획득한 CCD는 제1, 제2 채널로 분할하여 화소 데이터를 계산한다(S910). 입력영상이 일정 이상의 고해상도를 갖는 경우 CCD는 한 화면분의 영상을 모두 한번에 읽을 수 없어, 입력영상을 제1, 제2 채널로 분리하여 데이터를 읽는다.

이때, 조리개(iris)를 완전히 클로즈하고 AGC(Automatic Gain Control)을 최대로 설정한 제1 조건 하에서 제1, 제2 채널의 화소 데이터를 획득하고, 조리개를 오토(auto)로 설정하고 AGC를 최소로 설정한 제2 조건 하에서도 제1, 제2 채널의 화소 데이터를 획득한다. 제1 조건은 저조일 때 즉 밝기가 어두울 때의 조건이며, 제2 조건은 밝기가 어느 정도 밝았을 때의 조건이다.

이어, 제1 채널의 화소 데이터를 기준 채널의 화소 데이터로서 사용하기 위해 저장한다(S920). 제1, 제2 채널간의 회로 특성 등의 차이로 인해 발생하는 채널간의 단차를 보정하기 위해, 하나의 기준 채널을 설정하여 다른 채널에서 보정되어야 하는 화소 데이터량을 계산할 수 있도록 한다.

이어, 제1, 제2 채널의 화소 데이터 차값의 절대값인 제1 차값을 계산한다(S930). 제1 채널의 화소 데이터와 제2 채널의 화소 데이터 간의 차값의 절대값을 계산한다. 이때, 화소 데이터값은 제1, 제2 채널의 화소값의 평균값, 합산값 등이 될 수 있다.

이어, 제1 차값과 문턱값을 비교하여, 제1 차값이 문턱값 보다 큰지 여부를 판단한다(S940). 제1, 제2 채널의 화소 데이터의 차값의 절대값이 문턱값 보다 큰지 여부에 따라, 제2 채널의 화소 데이터가 보정되어야 하는지 여부를 판단한다. 이때, 문턱값은 제1 채널의 화소 데이터와 제2 채널의 화소 데이터의 단차가 영상의 왜곡을 발생시키지 않을 정도의 값으로서, 실험에 의해 결정되는 값이다.

제1 차값이 문턱값 보다 큰 경우, 제1 채널의 화소 데이터가 제2 채널의 화소 데이터 보다 큰 값을 갖는지 여부를 판단한다(S950). 제1, 제2 채널의 화소 데이터의 대소에 따라, 제2 채널의 화소 데이터를 증감 여부가 결정된다.

제1 채널의 화소 데이터가 제2 채널의 화소 데이터 보다 큰 경우에는 제1, 제2 채널간의 단차를 보정하기 위해 제2 채널의 화소 데이터를 증가시킨다(S960). 반면, 제1 채널의 화소 데이터가 제2 채널의 화소 데이터 보다 작은 경우에는, 제2 채널의 화소 데이터를 감소시킨다(S970).

제1 차값이 문턱값 보다 큰 경우 제2 채널의 화소 데이터를 증가 또는 감소시킨 후, 조정된 제2 채널의 화소 데이터와 제1 채널의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값이 문턱값 보다 큰지 여부를 판단한다(S980). 제2 차값이 문턱값 보다 큰 경우에는 S950 단계 내지 S970 단계의 동작을 반복한다. 즉, 제1 채널의 화소 데이터와 제2 채널의 화소 데이터의 차값의 절대값이 문턱값 이하가 될 때까지 제2 채널의 화소 데이터를 조정한다.

반면, 조정된 제2 채널의 화소 데이터와 제1 채널의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값이 문턱값 보다 작은 경우에는, 조정된 제2 채널의 화소 데이터량을 저장한다(S990). 이때, 조정되는 제2 채널의 화소 데이터량은 기준 채널인 제 1 채널의 화소 데이터 및 제1, 제2 조건과 함께 저장된다. 따라서, 제1, 제2 조건하에서 계산된 각각의 제1 채널의 화소 데이터와, 각각의 제1 채널에 따른 조정되는 제2 채널의 화소 데이터량이 저장된다.

따라서, 저장된 제1 채널의 영상데이터와 제1 채널의 영상데이터에 따른 조정되는 제2 채널의 영상데이터를 이용하여, 입력영상 중 제1 채널의 영상데이터와 일치하는 저장된 제1 채널의 영상데이터를 검출한다. 그리고, 검출한 제1 채널의 영상데이터에 대응하는 제2 채널의 화소 데이터량을 검출하여, 제1, 제2 채널간의 단차를 보정할 수 있다.

한편, S940 단계에서 제1 차값이 문턱값 보다 작은 경우에는 제2 채널의 화소 데이터의 보정이 필요없는 경우로서 종료한다.

조정되는 제2 채널의 화소 데이터는 상술한 제1, 제2 조건하에서 계산된다. 따라서, 밝기가 어두울 때인 제1 조건하에서 제1, 제2 채널간의 단차 발생시 제2 채널의 화소 데이터가 조정되어야 할 값과, 밝기가 어느 정도 밝을 때인 제2 조건하에서 제1, 제2 채널간의 단차 발생시 제2 채널의 화소 데이터가 조정되어야 할 값이 계산된다.

따라서, 제1 채널의 화소 데이터에 따른 조정되어야할 제2 채널의 화소 데이터를 기초로, 다른 밝기 조건하에서 획득되는 제1 채널의 화소 데이터에 따른 조정되어야할 제2 채널의 화소 데이터량을 알 수 있다. 제1, 제2 조건하에서의 제1 채널의 화소 데이터와 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량은 선형관계로 있으므로, 임의의 밝기 조건하에서 입력되는 영상으로부터 획득되는 제1 채널의 화소 데 이터에 따라 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량이 계산될 수 있다.

따라서, 제1, 제2 채널의 단차를 보정하기 위해, 제1, 제2 채널로부터의 신호를 직접 측정하면서 조정되어야 제2 채널의 화소 데이터량을 검출할 필요가 없다.

이상에서는 CCD가 두 개의 채널로 분할하여 화소 데이터를 계산하는 것을 예로 들었으나, 셋 이상의 채널을 갖는 CCD에도 본 발명에 따른 영상 보정 방법을 적용될 수 있다. 또한, 제1, 제2 조건하에서 제1, 제2 채널의 화소 데이터를 이용하여 조정되어야 할 제2 채널의 화소 데이터량을 계산하였으나, 다른 조건들하에서도 제1, 제2 채널의 화소 데이터를 이용하여 조정되어야할 제2 채널의 화소 데이터량을 계산함으로써, 정확한 조정량을 계산할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 소정 밝기 조건들하에서 CCD의 채널들 간의 화소 데이터차를 계산하여 조정되어야할 채널의 화소 데이터량을 자동으로 계산할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (5)

1. 입력영상의 화소 데이터를 다수의 채널로 분할하여 출력하는 CCD 이미지 센서의 채널 간 단차를 보정하는 영상 보정 방법에 있어서,

   특정 밝기조건 별로 다수 채널들의 화소 데이터를 계산한 후, 상기 다수 채널들 중 하나의 기준 채널의 화소 데이터와 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제1 차값들을 계산하는 단계;

   상기 제1 차값들과 문턱값을 비교하여 상기 제1 차값들이 상기 문턱값 보다 큰 경우, 상기 다른 채널들의 화소 데이터를 조정하는 단계;

   상기 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 상기 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값들과 상기 문턱값을 비교하여 상기 제2 차값들이 상기 문턱값 보다 작은 경우, 상기 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정된 화소 데이터량을 저장하는 단계; 및

   저장된 상기 기준 채널의 화소 데이터와 상기 조정된 화소 데이터량을 기초로, 입력되는 영상 데이터 중 다른 채널의 화소 데이터를 상기 기준 채널의 화소 데이터와 일치하도록 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 보정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 화소 데이터는 상기 채널의 화소값의 평균값, 합산값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 영상 보정 방법.
3. 하나의 입력영상의 화소 데이터를 판독하여 다수의 채널로 분할하여 출력하는 CCD;

   상기 다수 채널들 중 소정 기준 채널의 화소 데이터와 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제1 차값들을 계산하고, 상기 제1 차값들과 문턱값을 비교하는 비교부;

   상기 제1 차값들이 상기 문턱값 보다 큰 경우, 상기 다른 채널들의 화소 데이터를 조정하는 조정부;

   상기 기준 채널의 화소 데이터와 조정된 상기 다른 채널들의 화소 데이터의 차값의 절대값인 제2 차값들을 계산하고, 상기 제2 차값들이 문턱값 보다 작은 경우 상기 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정된 화소 데이터량을 계산하는 계산부; 및

   상기 기준 채널의 화소 데이터와 상기 조정된 화소 데이터량을 기초로, 입력 영상 중 상기 다른 채널의 화소 데이터를 상기 기준 채널의 화소 데이터와 일치하도록 보정하는 신호처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 카메라.
4. 제3항 있어서,

   상기 계산부는, 상기 특정 밝기조건 별로 상기 기준 채널의 화소 데이터, 및상기 기준 채널의 화소 데이터에 따른 조정되는 화소 데이터량을 계산하는 것을 특 징으로 하는 CCD 카메라.
5. 제3항에 있어서,

   상기 기준 채널의 화소 데이터와, 상기 기준 채널의 화소 데이터에 따른 상기 다른 채널의 화소 데이터에 적용되는 상기 조정된 화소 데이터량을 저장하는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 카메라.

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