KR100681635B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 및 이의 프레임검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 및 이의 프레임 검출 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 시스템의 저장 매체에 저장된 페이지 단위의 데이터 이미지를 촬영하며 이를 전기적인 데이터로 변환하는 단계와, CCD의 페이지 단위의 데이터 이미지에서 행 또는 열 방향으로 각 라인의 픽셀 합 값을 구하는 단계와, 현재 라인의 픽셀 합과 주변 인접된 라인들 픽셀 합을 서로 더한 값을 빼는 단계와, 상기 값들중에서 최대값을 갖는 라인 픽셀 합을 기준 프레임으로 검출하는 단계를 포함한다. 그러므로 본 발명은 기준광 광분포 또는 데이터 영역의 온 데이터가 라인별로 반복되더라도 기준 프레임을 정확하게 검출할 수 있다.

CCD, 기준 프레임, 현재 라인 픽셀 합, 주변 라인 픽셀 합

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 및 이의 프레임 검출 방법{HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING FRAME IN THE SAME}

도 1은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 CCD에서 촬영된 데이터를 나타낸 도면,

도 2는 종래 기술에 의해 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 CCD에서 촬영된 데이터내 기준 프레임을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 프레임 검출을 위한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 나타낸 시스템 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도,

도 5는 본 발명이 적용된 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 CCD에 촬영된 데이터를 나타낸 도면,

도 6a 및 도 6b는 종래 기술 및 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 CCD에서 촬영된 데이터내 기준 프레임의 검출 결과를 각각 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 광원 102 : 광 분리기

104, 110 : 셔터 106, 112 : 반사 미러

108 : 액츄에이터 114 : 공간 광 변조기

116, 122 : 광학 렌즈 118 : 어퍼쳐

120 : 저장 매체 124 : CCD

126 : 데이터 전처리부 128 : DSP부

130 : 코딩부 200 : 기준 프레임

210 : 데이터 영역 300a : 종래 기술의 기준 프레임 검출값

400 : 본 발명의 기준 프레임인 최대값의 라인 픽셀의 합

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템(HDDS : Holographic Digital Data Storage system)에 관한 것으로, 특히 저장 매체에서 재생된 데이터를 검출하는 CCD(Charge-Coupled Device)에 촬영된 이미지에서 프레임을 검출하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 및 이의 프레임 검출 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 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 구동부를 배제한 시스템 구성 이 가능하여 데이터 접근 시간도 100㎲ 이하로 매우 빠르게 구현할 수 있는 차세대 메모리 시스템이다.

이러한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 크리스탈(crystal)등의 저장 매체에 기록한다. 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 있다.

한편, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 저장 매체에 기록된 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생할 경우, 광원에서 분리된 물체 광을 차단하고, 기준광만을 기설정된 재생 각으로 편향시켜 저장 매체에 조사함으로서, 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터인 정보 이미지로 복조시키고 CCD에서 이 이미지를 촬영하고 디지털 신호처리장치(DSP)에서 이를 원래의 홀로그래픽 디지털 데이터로 복원한다.

도 1은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 CCD에서 촬영된 데이터를 나타낸 도면이다. 도 1과 같이, CCD에 촬영된 이미지에는 실제 홀로그래픽 디지털 데이터인 데이터 영역(20)과 데이터의 시작 위치를 정확하게 판별하기 위하여 기준 프레임 영역(10)을 포함하고 있다. 이때, 기준 프레임(밝은 픽셀)은 데이터 영역(20)과 일정 픽셀(예를 들어 2픽셀) 간격을 두고 외곽에 상, 하, 좌, 우로 테두리 형태로 형성된다.

이와 같이, CCD에서 촬영된 데이터 이미지에서 실제 홀로그래픽 디지털 데이터를 판별하기 위해서는 기준 프레임을 검출하여 데이터의 시작 위치를 찾아야만 한다.

도 2는 종래 기술에 의해 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 CCD에서 촬영된 데이터내 기준 프레임을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래에는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 전처리 장치에서 CCD의 촬영 데이터에서 행(ROW) 방향으로 R1,R2,...,Rn-1,Rn 각각에 대하여 라인 픽셀들의 세기(intensity)값의 합(sum)을 계산하고, 각 행의 합값중에서 최대 위치(R5)를 구한다. 그리고 CCD의 촬영 데이터에서 열(COLUMN) 방향으로 C1,C2,...,Cn-1,Cn 각각에 대하여 라인 픽셀들의 세기값의 합을 계산하고, 각 열의 합값중에서 최대 위치(C5)를 구한다. 전처리 장치에서는 행과 열에서 구한 최대 위치(R5, C5)를 기준 프레임으로 검출한다. 즉, 기준 프레임의 픽셀 값을 온(on) 픽셀값으로 삽입하였기 때문에 각 행, 열의 라인 픽셀들의 합이 다른 영역의 픽셀값의 합보다 가장 큰 값을 갖는 것이다.

하지만, 재생시 기준광의 광분포가 저장 매체의 재생 위치의 중앙에 위치하기 때문에 프레임이 위치한 영역보다 중앙에 위치한 데이터 영역의 광이 세게 입사된다. 또한 CCD에서 촬영된 데이터 이미지가 2×2 오버 샘플링의 이미지인 경우 데이터 영역의 픽셀의 온(on) 데이터가 라인별로 반복되기 때문에 모든 라인들이 마치 기준 프레임과 같은 형태로 검출된다.

따라서 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 기준 프레임이 제대로 검 출되지 않을 경우 정확하게 홀로그래픽 디지털 데이터를 복원할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, CCD에서 촬영된 이미지에서 행과 열 방향으로 각 라인들의 픽셀값의 합을 구하고 인접된 라인들과의 픽셀 합 차이를 비교하여 그 차이가 큰 값을 기준 프레임으로 검출함으로써 기준광 광분포 또는 데이터 영역의 온 데이터가 라인별로 반복되더라도 기준 프레임을 정확하게 검출할 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 및 이의 프레임 검출 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)에 있어서, 시스템의 저장 매체에 저장된 페이지 단위의 데이터 이미지를 촬영하며 이를 전기적인 데이터로 변환하는 CCD와, CCD의 페이지 단위의 데이터 이미지에서 행 또는 열 방향으로 각 라인의 픽셀 합 값을 구하며 현재 라인의 픽셀 합과 주변 인접된 라인들 픽셀 합을 서로 더하여 이들 차이가 큰 값을 기준 프레임으로 검출하는 데이터 전처리부를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)의 프레임 검출 방법에 있어서, 시스템의 저장 매체에 저장된 페이지 단위의 데이터 이미지를 촬영하며 이를 전기적인 데이터로 변환하는 단계와, CCD의 페이지 단위의 데이터 이미지에서 행 또는 열 방향으로 각 라인의 픽셀 합 값을 구하는 단계와, 현재 라인의 픽셀 합과 주변 인접된 라인들 픽셀 합을 서로 더한 값을 빼는 단계와, 상기 값들중에서 최대값을 갖는 라인 픽셀 합을 기준 프레임으로 검출하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 프레임 검출을 위한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 나타낸 시스템 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 프레임 검출을 이용한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은, 광원(100), 광 분리기(102), 반사 미러(106, 112), 공간 광 변조기(114), 저장 매체(120), CCD(124), 데이터 전처리부(126), DSP부(128), 코딩부(130) 등을 포함한다. 여기서, 미설명된 도면 부호 104, 110은 셔터를 나타내며 108은 액튜에이터를 나타낸다. 도면 부호 116, 122는 퓨리에 렌즈를 나타내며 118은 어퍼쳐를 나타낸다.

광원(100)은 레이저 광을 발생시키고, 광 분리기(102)는 광원(100)에서 발생된 광을 기준광 경로(S1)와 신호광 경로(S2)로 분기시킨다. 반사 미러(106)는 광 분리기(102)에서 투과된 광을 저장 매체(120)에 기설정된 각도(기록시 각도와 동일한 각도)로 반사시킨다. 반사 미러(112)는 광 분리기(102)에서 반사된 광을 공간 광 변조기(114)로 반사시킨다.

공간 광 변조기(114)는 기록시 반사 미러(112)를 통해 반사된 광에 코딩부(130)의 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주어 신호광으로 변환시켜 퓨리에 렌즈(116) 및 어퍼쳐(118)를 통해 저장 매체(120)에 전달한다.

저장 매체(120)는 기록시 공간 광 변조기(114)로부터 제공된 신호광과 반사 미러(106)에서 기준광의 간섭으로 발생된 홀로그래픽 디지털 데이터인 간섭 무늬를 기록시키고, 재생시 기준광만의 조사로 기록된 간섭 무늬를 회절시켜 재생한다. CCD(124)는 퓨리에 렌즈(122)를 통해 저장 매체(120)에서 재생된 간섭 무늬 형태의 한 페이지의 2진 픽셀 이미지를 촬영하여 그 이미지를 전기적인 데이터로 변환시킨다.

본 발명의 데이터 전처리부(126)는 CCD(124)에서 촬영된 이미지 데이터에서 기준 프레임을 검출하되, 행과 열 방향으로 각 라인들의 픽셀값의 합을 구하고 현재 라인의 픽셀 합과 주변 인접된 라인들 픽셀 합을 서로 더하여 이들 차이를 비교하여 그 차이가 큰 값을 기준 프레임으로 검출한다.

DSP부(128)는 데이터 전처리부(126)의 기준 프레임을 기준으로 데이터 영역내 실제 홀로그래픽 디지털 데이터의 값을 추출하고 이를 디지털 신호처리하며 미도시된 디코딩부를 통해서 신호처리된 데이터를 디코딩하여 원래의 홀로그래픽 디지털 데이터를 복원하여 출력한다.

본 발명의 코딩부(130)는 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 입력 데이터로 코딩하여 공간 광 변조기(114)로 입력하는데, 이때 입력 데이터는 기준 프레임과 데이터 영역의 간격에서 페이지의 최초 행(또는 열) 픽셀과 기준 프레임 사이의 간격을 뺀 픽셀 차이를 2픽셀 또는 3픽셀 이상으로 코딩된다.

도 4는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법은 다음과 같이 진행된다.

광원(100)의 레이저 광이 광 분리기(102)를 통해 분기되어 반사 미러(106)를 통해 저장 매체(120)에 기설정된 각도(기록시 각도와 동일한 각도)로 전달되며 광 분리기(102)에서 분기된 다른 광이 해당 셔터(110)에 의해 차단될 경우 저장 매체(120)에서는 기준광만의 조사로 기록된 간섭 무늬를 회절시켜 재생된다. CCD(124)는 저장 매체(120)에서 재생된 간섭 무늬 형태의 한 페이지의 2진 픽셀 이미지를 촬영하여 그 이미지를 전기적인 데이터로 변환시킨다.(S100)

데이터 전처리부(126)는 CCD(124)에서 촬영된 이미지 데이터에서 기준 프레임을 검출하되, 행과 열 방향으로 각 라인들의 픽셀값의 합을 구한다.(S110)

데이터 전처리부(126)는 다음 수학식 1과 같이, 현재 라인 픽셀의 합(Sum_ｉ)에서 인접된 주변 라인 픽셀 합을 서로 더한 값(Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1)을 뺀 값에서 최대값을 갖는 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 기준 프레임으로 검출한다.(S120∼S130)

Sum_optimal = Sum_ｉ-(Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1)

수학식 1과 같은 방법으로 행 또는 열 방향의 라인 픽셀의 합을 비교해서 최대값을 구하면, 현재 라인에서 인접된 라인의 더한값을 제거해주므로 광 분포가 데이터 영역에 세게 입사되는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 기준 프레임의 라인 픽셀의 합에서 인접된 주변 라인 픽셀의 합을 서로 더해서 빼준 값이 데이터 영역의 라인 픽셀 합에서 인접된 주변 라인 픽셀의 합을 서로 더해서 빼준 값보다 크게 된다. 여기서 주변 라인 픽셀의 합은 현재 라인에서 1픽셀, 2픽셀을 빼거나 더한 라인의 픽셀 합으로서, 즉 Sum_ｉ-1 은 현재 라인에서 1픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+1는 현재라인에서 1픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이다.

DSP부(128)는 데이터 전처리부(126)에서 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 기준 프레임으로 판별하며 이를 기준으로 데이터 영역내 실제 홀로그래픽 디지털 데이터의 값을 추출하고 이를 디지털 신호처리하며 미도시된 디코딩부를 통해서 신호처리된 데이터를 디코딩하여 원래의 홀로그래픽 디지털 데이터를 복원하여 출력한다.(S140)

한편, CCD에서 촬영된 데이터 이미지가 2×2, 3×3 오버 샘플링의 이미지인 경우 데이터 영역의 픽셀의 온(on) 데이터가 라인별로 반복되기 때문에 수학식 1과 같이 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)이 정확하게 검출되지 않는다. 즉 6:8 벨런스드 코드의 데이터 이미지의 i번째 라인이 '1(온)' 픽셀로 되어 있으며 그 양쪽 라인이 모두 '0(오프)' 픽셀로 되어 있을 경우 데이터 영역의 i라인에서도 기준 프레임과 같이 최대값의 라인 픽셀의 합이 검출되는 경우가 발생할 수 있다.

그래서 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이, 코딩부에 입력되는 데이터에서 기준 프레임과 데이터 영역의 간격(B)에서 페이지의 최초 행(또는 열) 픽셀과 기준 프레임 사이의 간격(A)을 뺀 픽셀 차이(B-A)를 3픽셀 이상으로 정한다. 그리고 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 데이터 전처리부는 다음 수학식 2 내지 수학식 4와 같이 현재 라인들의 픽셀 합과 인접된 라인들과의 픽셀 합을 서로 더한 값의 차이를 비교하여 그 차이가 큰 값을 최대값을 갖는 라인 픽셀의 합으로 삼아 기준 프레임으로 검출한다.

Sum_optimal = Sum_ｉ - (Sum_ｉ-3 + Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2 + Sum_ｉ+3)

CCD에서 촬영된 데이터 이미지가 1:1 픽셀 매칭인 경우 상기 수학식 2와 같이, 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 현재 라인 픽셀의 합(Sum_ｉ)에서 인접된 주변 라인 픽셀(각 좌, 우 3픽셀씩 즉, 현재 라인에서 1픽셀 내지 3픽셀을 빼거나 더한 라인의 픽셀 합으로서, Sum_ｉ-3 은 현재 라인에서 3픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ-2 은 현재 라인에서 2픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ-1 은 현재 라인에서 1픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이다. 또한 Sum_ｉ+1는 현재라인에서 1픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+2는 현재라인에서 2픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+3는 현재라인에서 3픽셀을 더한 라인의 픽셀 합임) 합을 서로 더한 값(Sum_ｉ-3 + Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2 + Sum_ｉ+3)을 빼서 구한다.

Sum_optimal = Sum_ｉ-(Sum_ｉ-3×2 + Sum_ｉ-2×2 + Sum_ｉ-1×2 + Sum_ｉ+1×2 + Sum_ｉ+2×2 + Sum_ｉ+3×2)

그리고 CCD에서 촬영된 데이터 이미지가 2×2 오버 샘플링인 경우 상기 수학식 3과 같이, 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 현재 라인 픽셀의 합(Sum_ｉ)에서 인접된 주변 라인 픽셀(각 좌, 우 3픽셀씩 즉, 현재라인에서 2x2 오버 샘플링된 1픽셀 내지 3픽셀을 빼거나 더한 라인의 픽셀 합으로서, Sum_ｉ-3x2 은 현재라인에서 2x2 오버 샘플링된 3픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ-2x2 은 현재라인에서 2x2 오버 샘플링된 2픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ-1x2 은 현재라인에서 2x2 오버 샘플링된 1픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이다. 또한 Sum_ｉ+1x2는 현재라인에서 2x2 오버 샘플링된 1픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+2x2는 현재라인에서 2x2 오버 샘플링된 2픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+3x2는 현재라인에서 2x2 오버 샘플링된 3픽셀을 더한 라인의 픽셀 합임) 합을 서로 더한 값(Sum_ｉ-3×2 + Sum_ｉ-2×2 + Sum_ｉ-1×2 + Sum_ｉ+1×2 + Sum_ｉ+2×2 + Sum_ｉ+3×2)을 뺀다.

Sum_optimal = Sum_ｉ-(Sum_ｉ-3×3 + Sum_ｉ-2×3 + Sum_ｉ-1×3 + Sum_ｉ+1×3 + Sum_ｉ+2×3 + Sum_ｉ+3×3)

또 CCD에서 촬영된 데이터 이미지가 3×3 오버 샘플링인 경우 상기 수학식 4와 같이, 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 현재 라인 픽셀의 합(Sum_ｉ)에서 인접된 주변 라인 픽셀(각 좌, 우 3픽셀씩 즉, 현재 라인에서 3x3 오버 샘플링된 1픽셀 내지 3픽셀을 빼거나 더한 라인의 픽셀 합으로서, Sum_ｉ-3x3 은 현재 라인에서 3x3 오버 샘플링된 3픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ-2x3 은 현재 라인에서 3x3 오버 샘플링된 2픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ-1x3 은 현재 라인에서 3x3 오버 샘플링된 1픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이다. 또한 Sum_ｉ+1x3는 현재 라인에서 3x3 오버 샘플링된 1픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+2x3는 현재 라인에서 3x3 오버 샘플링된 2픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+3x3는 현재 라인에서 3x3 오버 샘플링된 3픽셀을 더한 라인의 픽셀 합임) 합을 서로 더한 값(Sum_ｉ-3×3 + Sum_ｉ-2×3 + Sum_ｉ-1×3 + Sum_ｉ+1×3 + Sum_ｉ+2×3 + Sum_ｉ+3×3)을 뺀다.

이에 따라 본 발명은 CCD에서 촬영된 데이터 이미지가 2×2, 3×3 오버 샘플링의 이미지인 경우 데이터 영역의 픽셀의 온(on) 데이터가 라인별로 반복되더라도 현재 라인 픽셀의 합에서 인접된 주변 라인 픽셀(각 좌, 우 3픽셀씩) 합을 서로 더한 값을 빼서 최대값의 라인 픽셀의 합을 구하여 이를 기준 프레임으로 검출한다.

한편, 도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에서는 종래와 마찬가지로 코딩부에 입력되는 데이터에서 기준 프레임과 데이터 영역의 간격(B)에서 페이지의 최초 행(또는 열) 픽셀과 기준 프레임 사이의 간격(A)을 뺀 픽셀 차이(B-A)를 2픽셀 로 정한다. 그리고 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 데이터 전처리부는 다음 수학식 5와 같이 현재 라인의 픽셀 합과 주변 인접된 라인들과의 픽셀 합을 서로 더한 값을 빼서 그 값이 최대인 라인 픽셀의 합을 기준 프레임으로 검출한다.

Sum_optimal = Sum_ｉ - (Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2)

CCD에서 촬영된 데이터내 기준 프레임과 데이터 영역의 간격(B)에서 페이지의 최초 행(또는 열) 픽셀과 기준 프레임 사이의 간격(A)을 뺀 픽셀 차이(B-A)가 종래와 마찬가지로 2픽셀일 경우 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 현재 라인 픽셀의 합(Sum_ｉ)에서 인접된 주변 라인 픽셀(각 좌, 우 2픽셀씩 즉, 현재 라인에서 1픽셀 내지 2픽셀을 빼거나 더한 것으로서, Sum_ｉ-2 은 현재 라인에서 2픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ-1 은 현재 라인에서 1픽셀을 뺀 라인의 픽셀 합이다. 또한 Sum_ｉ+1는 현재라인에서 1픽셀을 더한 라인의 픽셀 합이며, Sum_ｉ+2는 현재라인에서 2픽셀을 더한 라인의 픽셀 합임) 합을 서로 더한 값(Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2)을 빼서 구한다.

도 6a 및 도 6b는 종래 기술 및 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 CCD에서 촬영된 데이터내 기준 프레임의 검출 결과를 각각 나타낸 도면이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서는 기준광의 광분포가 저장 매체의 재생 위치의 중앙에 위치하거나 데이터 영역의 픽셀 온(on) 데이터가 라인별로 반복될 경우 라인별 픽셀 합의 최대값이 기준 프레임(300a)보다 데이터 영역(300b)에서 크게 검출되었다.

하지만, 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서는 현재 라인 픽셀의 합에서 인접된 주변 라인 픽셀(각 좌, 우 3픽셀씩) 합을 서로 더한 값을 빼서 최대값의 라인 픽셀의 합(400)을 구하여 이를 기준 프레임으로 검출함으로써 기준광의 광분포와 데이터 영역의 온 데이터가 라인별로 반복되더라도 정확하게 기준 프레임을 검출할 수가 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 CCD에서 촬영된 이미지에서 행과 열 방향으로 각 라인들의 픽셀값의 합을 구하고 인접된 라인들과의 픽셀 합 차이를 비교하여 그 차이가 큰 값을 기준 프레임으로 검출한다.

이에 따라 본 발명은 CCD에서 촬영된 데이터 이미지에서 기준 프레임을 정확하게 검출할 수 있어 데이터 이미지의 홀로그래픽 디지털 데이터를 정확하게 디코딩할 수 있다.

Claims (12)

1. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)에 있어서,

   상기 시스템의 저장 매체에 저장된 페이지 단위의 데이터 이미지를 촬영하며 이를 전기적인 데이터로 변환하는 CCD와,

   상기 CCD의 페이지 단위의 데이터 이미지에서 행 또는 열 방향으로 각 라인의 픽셀 합 값을 구하며 현재 라인의 픽셀 합과 주변 인접된 라인들 픽셀 합을 서로 더하여 이들 차이가 큰 값을 기준 프레임으로 검출하는 데이터 전처리부

   를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 시스템은, 상기 저장 매체에 기록되는 페이지 단위의 데이터를 상기 기준 프레임과 실제 데이터 영역의 간격에서 페이지의 최초 행(또는 열) 픽셀과 기준 프레임 사이의 간격을 뺀 픽셀 차이를 2픽셀로 하여 코딩하는 코딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 시스템은, 상기 저장 매체에 기록되는 페이지 단위의 데이터를 상기 기준 프레임과 실제 데이터 영역의 간격에서 페이지의 최초 행(또는 열) 픽셀과 기준 프레임 사이의 간격을 뺀 픽셀 차이를 3픽셀 이상으로 하여 코딩하는 코딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 데이터 전처리부는, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.

   Sum_optimal = Sum_ｉ - (Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2)

   여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-2, Sum_ｉ-1 는 각각 현재라인에서 2픽셀, 1 픽셀을 뺀 주변라인의 픽셀 합이며_, Sum_ｉ+1, Sum_ｉ+2 는 각각 현재라인에서 1픽셀, 2픽셀을 더한 주변라인의 픽셀 합을 나타냄.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 데이터 전처리부는, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.

   Sum_optimal = Sum_ｉ - (Sum_ｉ-3 + Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2 + Sum_ｉ+3)

   여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-3, Sum_ｉ-2, Sum_ｉ-1 은 각각 현재라인에서 3픽셀, 2픽셀, 1픽셀을 뺀 주변라인의 픽셀 합이고, Sum_ｉ+1, Sum_ｉ+2, Sum_ｉ+3은 각각 현재라인에서 1픽셀, 2픽셀, 3픽셀을 더한 주변라인의 픽셀 합을 나타냄.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 데이터 전처리부는, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.

   Sum_optimal = Sum_ｉ-(Sum_ｉ-3×2 + Sum_ｉ-2×2 + Sum_ｉ-1×2 + Sum_ｉ+1×2 + Sum_ｉ+2×2 + Sum_ｉ+3×2)

   여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-3×2, Sum_ｉ-2×2, Sum_ｉ-1×2는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 2x2 오버 샘플링된 3픽셀, 2픽셀, 1픽셀을 뺀 주변라인의 픽셀 합을 나타내며, Sum_ｉ+1×2, Sum_ｉ+2×2, Sum_ｉ+3×2는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 2x2 오버 샘플링된 1픽셀, 2픽셀, 3픽셀을 더한 라인의 픽셀 합을 나타냄.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 데이터 전처리부는, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.

   Sum_optimal = Sum_ｉ-(Sum_ｉ-3×3 + Sum_ｉ-2×3 + Sum_ｉ-1×3 + Sum_ｉ+1×3 + Sum_ｉ+2×3 + Sum_ｉ+3×3)

   여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-3×3, Sum_ｉ-2×3, Sum_ｉ-1×3 는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 3x3 오버 샘플링된 1픽셀, 2픽셀, 3픽셀을 뺀 주변 라인의 픽셀 합을 나타내며, Sum_ｉ+1×2, Sum_ｉ+2×2, Sum_ｉ+3×2는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 3x3 오버 샘플링된 1픽셀, 2픽셀, 3픽셀을 더한 주변 라인의 픽셀 합을 나타냄.
8. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)의 프레임 검출 방법에 있어서,

   상기 시스템의 저장 매체에 저장된 페이지 단위의 데이터 이미지를 촬영하며 이를 전기적인 데이터로 변환하는 단계와,

   상기 CCD의 페이지 단위의 데이터 이미지에서 행 또는 열 방향으로 각 라인의 픽셀 합 값을 구하는 단계와,

   상기 현재 라인의 픽셀 합과 주변 인접된 라인들 픽셀 합을 서로 더한 값을 빼는 단계와,

   상기 값들중에서 최대값을 갖는 라인 픽셀 합을 기준 프레임으로 검출하는 단계

   를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 방법은, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법.

   Sum_optimal = Sum_ｉ - (Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2)

   여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-2, Sum_ｉ-1 는 각각 현재 라인에서 2픽셀, 1픽셀을 뺀 주변 라인의 픽셀 합을 나타내며_, Sum_ｉ+1, Sum_ｉ+2는 각각 현재 라인에서 1픽셀, 2픽셀을 더한 주변 라인의 픽셀 합을 나타냄.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 방법은, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법.

    Sum_optimal = Sum_ｉ - (Sum_ｉ-3 + Sum_ｉ-2 + Sum_ｉ-1 + Sum_ｉ+1 + Sum_ｉ+2 + Sum_ｉ+3)

    여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-3, Sum_ｉ-2, Sum_ｉ-1는 각각 현재 라인에서 3픽셀, 2픽셀, 1픽셀을 뺀 주변 라인의 픽셀 합을 나타내며, Sum_ｉ+1, Sum_ｉ+2, Sum_ｉ+3는 각각 현재 라인에서 1픽셀, 2픽셀, 3픽셀을 더한 주변 라인의 픽셀 합을 나타냄.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 방법은, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법.

    Sum_optimal = Sum_ｉ-(Sum_ｉ-3×2 + Sum_ｉ-2×2 + Sum_ｉ-1×2 + Sum_ｉ+1×2 + Sum_ｉ+2×2 + Sum_ｉ+3×2)

    여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-3×2, Sum_ｉ-2×2, Sum_ｉ-1×2 는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 2x2 오버 샘플링된 3픽셀, 2픽셀, 1픽셀을 뺀 주변 라인의 픽셀 합, Sum_ｉ+1×2, Sum_ｉ+2×2, Sum_ｉ+3×2는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 2×2 오버 샘플링된 1픽셀, 2픽셀, 3픽셀을 더한 주변 라인의 픽셀 합을 나타냄.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 방법은, 상기 기준 프레임으로 검출되는 최대값의 라인 픽셀의 합(Sum_optimal)을 하기 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 프레임 검출 방법.

    Sum_optimal = Sum_ｉ-(Sum_ｉ-3×3 + Sum_ｉ-2×3 + Sum_ｉ-1×3 + Sum_ｉ+1×3 + Sum_ｉ+2×3 + Sum_ｉ+3×3)

    여기서, Sum_ｉ는 현재 라인 픽셀의 합을 나타내며 Sum_ｉ-3×3, Sum_ｉ-2×3, Sum_ｉ-1×3는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 3x3 오버 샘플링된 3 픽셀, 2픽셀, 1픽셀을 뺀 주변 라인의 픽셀 합, Sum_ｉ+1×2, Sum_ｉ+2×2, Sum_ｉ+3×2는 각각 현재 라인에서 상기 CCD에 3x3 오버 샘플링된 1픽셀, 2픽셀, 3픽셀을 더한 주변 라인의 픽셀 합을 나타냄.

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