KR100738189B1 - Image sensor and down scaling method in image sensor - Google Patents

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KR100738189B1
KR100738189B1 KR1020050134105A KR20050134105A KR100738189B1 KR 100738189 B1 KR100738189 B1 KR 100738189B1 KR 1020050134105 A KR1020050134105 A KR 1020050134105A KR 20050134105 A KR20050134105 A KR 20050134105A KR 100738189 B1 KR100738189 B1 KR 100738189B1
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40Scaling the whole image or part thereof
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Abstract

본 발명은 전력소비나 메모리 사용면에서 효율적으로 이미지 축소를 수행하고, 이미지의 에지 영역에서 계단 현상이 발생되는 문제점을 해결할 수 있는 이미지 센서 및 이미지 센서의 영상 크기 축소방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 화소 어레이로부터 출력된 화소 데이터를 처리하여 베이어 영상을 생성하는 이미지 센서에 있어서, 상기 베이어 영상을 입력받아 수평 및 수직방향으로 필터링하여 서브 샘플링하는 제1 축소부와, 상기 서브 샘플링된 베이어 영상을 바이리니어 보간법을 이용하여 축소하는 제2 축소부를 포함하는 이미지 센서를 제공한다. An object of the present invention is to provide an image sensor and an image size reduction method of an image sensor that can efficiently reduce an image in terms of power consumption or memory use, and solve a problem in which a step phenomenon occurs in an edge region of an image. According to an aspect of the present invention, there is provided an image sensor which processes a pixel data output from a pixel array to generate a Bayer image, comprising: a first reduction unit configured to receive the Bayer image and filter the horizontally and vertically and subsample the Bayer image; An image sensor including a second reduction unit that reduces an image by using bilinear interpolation is provided.

이미지 센서, CMOS 이미지 센서, 베이어 영상, 축소, 바이리니어 보간법 Image Sensor, CMOS Image Sensor, Bayer Image, Reduction, Bilinear Interpolation

Description

이미지 센서 및 이미지 센서의 영상 크기 축소방법{IMAGE SENSOR AND DOWN SCALING METHOD IN IMAGE SENSOR}How to reduce image size of image sensor and image sensor {IMAGE SENSOR AND DOWN SCALING METHOD IN IMAGE SENSOR}

도 1은 일반적인 시모스 이미지 센서의 구성을 도시한 블럭도.1 is a block diagram showing the configuration of a general CMOS image sensor.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 도시한 블럭도.2 is a block diagram showing the configuration of an image sensor according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 영상 축소부의 구성을 도시한 블럭도.3 is a block diagram showing a configuration of an image reduction unit shown in FIG. 2;

도 4는 도 2에 도시된 베이어(bayer) 영상을 도시한 개념도.4 is a conceptual diagram illustrating a Bayer image shown in FIG. 2.

도 5는 도 3에 도시된 후처리 축소부에 적용하는 바이리니어 보간법(bilinear interpolation)을 설명하기 위하여 도시한 개념도.FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating bilinear interpolation applied to the post-processing reduction portion shown in FIG. 3. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 화소 어레이 11 : 로우 디코더10: pixel array 11: row decoder

12 : 칼럼 디코더 13 : 아날로그 라인 버퍼12: column decoder 13: analog line buffer

14 : 타이밍 제어부 15 : PGA14: timing controller 15: PGA

16 : ADC 17 : 감마 보정부16 ADC 17 gamma correction unit

18 : 영상 축소부 19 : 칼라 보간부18: image reduction unit 19: color interpolation unit

20 : 칼라 공간 변환부 21 : ISP 변환부20: color space converter 21: ISP converter

22 : 이미지 포맷 전환부 23 : 인터페이스부22: image format switching unit 23: interface unit

24 : AWB 25 : AEC24: AWB 25: AEC

30 : 바이어스 생성부30: bias generation unit

본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 특히 이미지 센서의 영상 크기 축소 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor design techniques, and more particularly, to a method for reducing image size of an image sensor.

최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 영상통신의 발전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다. Recently, the demand of digital cameras is exploding with the development of video communication using the Internet. Moreover, the demand for small camera modules increases as the popularity of mobile communication terminals such as PDAs equipped with cameras, International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), Code Division Multiple Access (CDMA) terminals, etc. increases. Doing.

카메라 모듈은 기본적으로 이미지 센서를 포함한다. 일반적으로, 이미지 센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 소자를 말한다. 이러한 이미지 센서로는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device, 이하, CCD라 함)와 시모스(CMOS; Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서가 널리 사용되고 있다. The camera module basically includes an image sensor. In general, an image sensor refers to a device that converts an optical image into an electrical signal. As such an image sensor, a charge coupled device (hereinafter referred to as a CCD) and a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor are widely used.

CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소모가 많으며, 제조공정시 마스크 공정 수가 많아 공정이 복잡하고, 시그날 프로세싱 회로(signal processing circuit)를 칩 내에 구현할 수 없어 원 칩(one chip)화가 어렵다는 등의 여러 단점이 있다. 이에 반해, 시모스 이미지 센서는 하나의 단일 칩 상에 제어, 구동 및 신호 처리 회로의 모놀리식 집적화가 가능하기 때문에 최근에 보다 주목을 받고 있다. 게다가, 시모스 이미지 센서는 저전압 동작 및 저전력 소모, 주변기기와의 호환성 및 표준 CMOS 제조 공정의 유용성으로 인하여 기존의 CCD에 비해 잠재적으로 적은 비용을 제공한다. CCD has a complicated driving method, high power consumption, complicated process due to the large number of mask processes in the manufacturing process, and it is difficult to realize a signal processing circuit in a chip, making it difficult to make one chip. There are disadvantages. In contrast, CMOS image sensors are receiving more attention recently because of the monolithic integration of control, drive, and signal processing circuitry on a single chip. In addition, CMOS image sensors offer potentially lower cost than conventional CCDs due to low voltage operation and low power consumption, compatibility with peripherals, and the availability of standard CMOS fabrication processes.

도 1은 일반적인 시모스 이미지 센서의 구성도를 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 1 is a view illustrating a configuration diagram of a general CMOS image sensor.

도 1에 도시된 바와 같이, 시모스 이미지 센서는 화소 어레이(pixel array), 로우 디코더(row decoder), 아날로그 라인 버퍼(analog line buffer), 칼럼 디코더(column decoder), 타이밍 제어(timing control), 출력 포매터(output formatter), 감마 ADC(gamma Analog/Digital Converter), 화이트 밸런스(white balance), 칼라 보정(color correction), 칼라 보간(color interpolation), VGA(Video Graphics Adaptor), 제어부로 이루어지며, CCD와 다르게 X-Y 어드레스(address) 방식을 이용하여 각 화소(pixel)를 랜덤 액세스(random access) 가능하도록 제공하는 구조이다. As shown in FIG. 1, the CMOS image sensor includes a pixel array, a row decoder, an analog line buffer, a column decoder, a timing control, and an output. Consists of formatter, output gamma analog / digital converter (ADC), white balance, color correction, color interpolation, video graphics adapter, control unit, CCD Unlike the structure of the present invention, each pixel is randomly accessed using an XY address method.

일반적으로, 이미지 센서는 출력 영상을 다양한 응용 분야의 표시장치(display device), 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(ElectroLuminescence Display)에 적용하기 위해서는 표시장치에 맞는 크기로 이미지를 변환하기 위한 이미지 축소 과정이 수행되어져야만 한다. 다양한 표시장치의 크기에 따라 이미지 센서를 따로 제작한다면 산업적으로 비용이 많이 소요되므로, 하나의 이미지 센서로 다양한 크기의 이미지를 출력하는 것이 효과적이기 때문이다. In general, an image sensor is sized to fit a display device in order to apply an output image to a display device of various applications such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and an electroluminescence display (ELD). An image reduction process must be performed to convert the image. If an image sensor is manufactured separately according to the size of various display devices, it is industrially expensive. Therefore, it is effective to output images of various sizes with one image sensor.

종래기술에 따른 영상 축소는 대부분의 경우 백 엔드 칩(backend chip)에서 프레임 버퍼(frame buffer)를 이용하여 그 기능을 수행하는 경우가 많다. 이때, 백 엔드 칩에 최종 출력 영상보다 훨씬 큰 영상 신호가 전달되기 때문에 전력 소비나, 메모리 사용면에서 비효율적이다. 또한, 이미지 센서에서 축소 기능을 갖는 경우 대부분 베이어 패턴(bayer pattern)의 화소 데이터를 칼라 보간(color interpolation)한 후 RGB 단에서 축소하기 때문에 이 역시 전력 소비나 메모리 사용면에서 비효율적이다. 이는, 칼라 보간 후에는 데이터가 1채널에서 3채널로 늘어나기 때문이다. 또한, 베이어 패턴의 화소 데이터를 직접 축소하는 경우에도 충분히 필터링을 하지 못하여 에지(edge) 영역에서 계단 현상이 발생되는 문제점이 발생된다. In many cases, image reduction according to the prior art performs a function using a frame buffer in a backend chip. In this case, a much larger image signal is transmitted to the back end chip than the final output image, which is inefficient in terms of power consumption and memory usage. In addition, since the image sensor has a reduction function, pixel data of a Bayer pattern is reduced in the RGB stage after color interpolation, which is also inefficient in terms of power consumption and memory usage. This is because, after color interpolation, data increases from one channel to three channels. In addition, even when the pixel data of the Bayer pattern is directly reduced, the filtering may not be sufficiently performed, resulting in a step phenomenon in the edge region.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 다음과 같은 목적들이 있다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and has the following objects.

첫째, 본 발명은 전력소비나 메모리 사용면에서 효율적으로 이미지 축소를 수행할 수 있는 이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다. First, an object of the present invention is to provide an image sensor capable of performing image reduction efficiently in terms of power consumption or memory usage.

둘째, 본 발명은 이미지의 에지 영역에서 계단 현상이 발생되는 문제점을 해결할 수 있는 이미지 센서를 제공하는데 다른 목적이 있다. Second, another object of the present invention is to provide an image sensor that can solve the problem that a step phenomenon occurs in the edge region of the image.

셋째, 본 발명은 상기한 이미지 센서를 이용한 이미지 축소방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.Third, another object of the present invention is to provide an image reduction method using the image sensor.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은, 화소 어레이로부터 출력된 화소 데이터를 처리하여 베이어 영상을 생성하는 이미지 센서에 있어서, 상기 베이어 영상을 입력받아 수평 및 수직방향으로 필터링하여 서브 샘플링하는 제1 축소부와, 상기 서브 샘플링된 베이어 영상을 바이리니어 보간법을 이용하여 축소하는 제2 축소부를 포함하는 이미지 센서를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an image sensor which processes a pixel data output from a pixel array to generate a Bayer image. The Bayer image is received and filtered in a horizontal and vertical direction to perform subsampling. According to an aspect of the present invention, there is provided an image sensor including a first reduction unit and a second reduction unit that reduces the subsampled Bayer image by using bilinear interpolation.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은, 화소 어레이로부터 출력된 영상을 축소하기 위한 이미지 센서의 영상 크기 축소 방법에 있어서, 상기 화소 어레이로부터 출력된 베이어 영상을 수평 및 수직방향으로 필터링하여 서브 샘플링하는 단계와, 상기 서브 샘플링된 베이어 영상을 바이리니어 보간법을 이용하여 축소하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 영상 크기 축소방법을 제공한다. In addition, the present invention according to another aspect for achieving the above object, in the image size reduction method of the image sensor for reducing the image output from the pixel array, horizontal and vertical direction of the Bayer image output from the pixel array And sub-sampling by filtering, and reducing the sub-sampled Bayer image using bilinear interpolation.

본 발명은 베이어 패턴을 갖는 화소 데이터(이하, 베이어 영상이라 함)를 축 소 변환하기 위해 전처리 단계에서 수평/수직방향으로 필터링한 후 서브 샘플링(sub_sampling)함으로써 입력 영상을 1/4, 1/16배 등(1/4n 배율)과 같이 고정된 4의 배수 축소율로 영상 크기를 축소하고, 후처리 단계에서 주변 4개의 화소값을 이용하여 적당한 가중치를 줌으로써 축소된 영상을 1~1/4배의 축소율로 감소시킨다. 이를 통해 에지 영역에서의 계단 현상 없이 임의의 크기의 베이어 영상을 제작하는 것이 가능하다. In the present invention, in order to reduce and convert pixel data having a Bayer pattern (hereinafter referred to as a Bayer image), the input image is filtered by the horizontal / vertical direction in the preprocessing step and then subsampling to sub-sample the input image to 1/4, 1/16. Reduce the image size by a fixed multiple reduction factor of 4, such as times (1/4 n magnification), and apply 1 to 1/4 times the reduced image by giving appropriate weights using the surrounding four pixel values in the post-processing step. Reduced by the reduction rate. This makes it possible to produce a Bayer image of any size without stepping in the edge region.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 기능을 수행하는 동일 요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same elements performing the same function.

실시예Example

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위하여 도시한 블럭도이다. 2 is a block diagram illustrating an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 베이어 영상에 대한 칼라 보간이 이루어지기 전 베이어 영상을 축소하기 위한 영상 축소부(18)를 구비한다.Referring to FIG. 2, an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention includes an image reduction unit 18 for reducing a Bayer image before color interpolation is performed on the Bayer image.

구체적으로 설명하면 다음과 같다. Specifically, it is as follows.

본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 화소 어레이(10), 로우 디코더(11), 칼럼 디코더(12), 아날로그 라인 버퍼(13), 타이밍 제어부(14), PGA(Programmable Gain Amplifier) 혹은 AGC(Auto Gain Control)(15), ADC(Analog Digital Converter)(16), 감마 보정부(gamma correction)(17), 영상 축소부(18), 칼라 보간부(color interpolation)(19), 칼라 공간 변환부(color space converter)(20), ISP(Image Signal Processing) 변환부(21), 이미지 포맷(image formatting) 전환부(22), 인터페이스부(interface)(23), AWB(Auto White Balance)(24), AEC(Auto Exposure Control)(25)를 포함한다. An image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention may include a pixel array 10, a row decoder 11, a column decoder 12, an analog line buffer 13, a timing controller 14, a programmable gain amplifier (PGA), or an AGC ( Auto Gain Control (15), Analog Digital Converter (ADC) (16), Gamma Correction (17), Image Reduction (18), Color Interpolation (19), Color Space Conversion A color space converter 20, an ISP (Image Signal Processing) converter 21, an image formatting switch 22, an interface 23, AWB (Auto White Balance) ( 24), AEC (Auto Exposure Control) 25.

화소 어레이(10)는 빛에 반응하는 성질을 극대화시키도록 화소를 가로 N개, 세로 M개(N, M은 자연수)로 배치하여, 외부에서 들어오는 이미지에 대한 정보를 감지하여 아날로그 신호로 출력한다. The pixel array 10 arranges N pixels horizontally and M vertically (N, M is a natural number) so as to maximize the response to light, and detects information about an image coming from the outside and outputs the analog signal. .

로우 디코더(11)는 타이밍 제어부(14)의 제어신호에 응답하여 입력되는 로우 어드레스(row address)에 따라 화소 어레이(10)의 로우 라인(row line)을 선택한다. The row decoder 11 selects a row line of the pixel array 10 according to a row address input in response to a control signal of the timing controller 14.

아날로그 라인 버퍼(13)는 로우 디코더(11)에 의해 선택된 화소 배열부(10)의 화소 데이터를 로우 라인별로 입력받아 버퍼링하여 저장한 후 칼럼 디코더(12)의 제어신호에 응답하여 순차적으로 가변 증폭부인 PGA(15)로 출력한다. 즉, 아날로그 라인 버퍼(13)는 로우 디코더(11)에 의해 선택된 로우 라인별 화소 데이터를 감지하여 저장한다. 이러한 아날로그 라인 버퍼(13)는 후단에서 사용될 칼라 보간 및 이미지 신호 처리에 이용하기 위해 여러 라인으로 구성되며, 이렇게 아날로그 라인 버퍼(13)에 저장된 아날로그 화소 데이터는 칼럼 디코더(12)의 제어신호에 응답하여 칼럼라인 별 화소 데이터를 아날로그 버스(analog bus)를 통해 PGA(15)로 출력된다. The analog line buffer 13 receives, buffers, and stores pixel data of the pixel array unit 10 selected by the row decoder 11 for each row line, and sequentially variable amplifies in response to the control signal of the column decoder 12. Output to the denial PGA 15. That is, the analog line buffer 13 senses and stores the pixel data for each row line selected by the row decoder 11. The analog line buffer 13 is composed of several lines for use in color interpolation and image signal processing to be used at a later stage. The analog pixel data stored in the analog line buffer 13 responds to the control signal of the column decoder 12. The pixel data for each column line is output to the PGA 15 through an analog bus.

PGA(15)는 아날로그 라인 버퍼부(13)로부터 칼럼 라인별로 순차적으로 출력된 화소 데이터가 문턱값(threshold) 이하인 경우 미리 설정된 이득값으로 증폭시켜 출력한다. 예컨대, 저조도 환경하에서는 노말 환경에 비해 이득값을 높게 설정한다. The PGA 15 amplifies and outputs a predetermined gain value when the pixel data sequentially output from the analog line buffer unit 13 for each column line is less than or equal to a threshold. For example, under low light conditions, the gain value is set higher than that of the normal environment.

ADC(16)는 PGA(15)로부터 출력된 화소 데이터를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 이때, ADC(16)는 베이어 영상을 출력한다. The ADC 16 converts the pixel data output from the PGA 15 into a digital signal and outputs it. At this time, the ADC 16 outputs a Bayer image.

감마 보정부(17)는 ADC(16)로부터 출력된 베이어 영상의 이득이 선형성을 갖도록 감마 보정을 수행하며, 설계에 따라서는 칼라 공간 변환부(20) 후단에 설치될 수도 있다. The gamma correction unit 17 performs gamma correction so that the gain of the Bayer image output from the ADC 16 has linearity. The gamma correction unit 17 may be installed after the color space converter 20 depending on the design.

영상 축소부(18)는 감마 보정부(17)로부터 출력된 베이어 영상을 다양한 사용자의 요구에 맞게 임의의 크기로 축소한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다. The image reduction unit 18 reduces the Bayer image output from the gamma correction unit 17 to an arbitrary size to meet the needs of various users. Detailed description thereof will be described later.

칼라 보간부(19)는 베이어 신호에서 각 화소별로 RGB 값을 갖도록 보간을 수행한 후 화소별로 보간이 이루어진 RGB 신호를 출력한다. The color interpolator 19 performs interpolation so that each pixel has an RGB value in the Bayer signal, and then outputs an RGB signal that is interpolated for each pixel.

칼라 공간 변환부(20)는 RGB 신호를 YCbCr 신호의 형태로 신호를 변환한다.The color space converter 20 converts the RGB signal into a YCbCr signal.

AWB(24)는 해당 프레임의 화소 평균 휘도를 이용하여 광원에 따라 색의 채도 가 달리지는 것을 자동으로 조절한다. The AWB 24 automatically adjusts the saturation of the color according to the light source using the pixel average luminance of the frame.

AEC(25)는 해당 프레임의 화소 평균 휘도를 이용하여 화소의 노출 정도를 자동 노출 기능으로 조절한다. The AEC 25 adjusts the degree of exposure of the pixel with the automatic exposure function by using the pixel average luminance of the frame.

ISP 변환부(21)는 칼라 공간 변환부(20)로부터 출력된 YCbCr 신호를 처리한다. The ISP converter 21 processes the YCbCr signal output from the color space converter 20.

이미지 포맷 전환부(22)는 YCbCr 신호를 표시에 적합하도록 YUV 등의 포맷으로 변환한다. The image format switching unit 22 converts the YCbCr signal into a format such as YUV so as to be suitable for display.

인터페이스부(23)는 타이밍 제어부(14), 제어부(미도시) 및 외부 시스템 인터페이스부 간의 인터페이스를 수행한다. The interface unit 23 performs an interface between the timing controller 14, the controller (not shown), and the external system interface unit.

타이밍 제어부(14), 제어부 및 외부 시스템 인터페이스부는 FSM(Finite State Machine)을 이용하여 이미지 센서의 전체적인 동작을 제어하는 역할을 수행한다. 또한, 배치 레지스터를 갖고 있어 여러 가지 내부 동작에 관련된 사항에 대한 프로그램이 가능하며, 프로그램된 정보에 따라 전체 칩의 동작을 제어한다. The timing controller 14, the controller, and the external system interface unit control the overall operation of the image sensor by using a finite state machine (FSM). In addition, it has a batch register, which allows programming of various internal operations and controls the operation of the entire chip according to the programmed information.

한편, 칼라 보간(19), 칼라 보정부(미도시), 감마 보정부(17), AWB(24), AEC(25) 등은 모든 화소 라인 메모리부에 저장된 화소의 출력값을 이용하여 각 동작을 수행한다. On the other hand, the color interpolation 19, the color correction unit (not shown), the gamma correction unit 17, the AWB 24, the AEC 25, and the like use the output values of the pixels stored in all the pixel line memory units to perform each operation. Perform.

또한, 이미지 센서는 제조 공정 상의 미세한 차이에 의해 오프셋(offset) 전압에 의한 고정 패턴 잡음(Fixed Pattern Noise; FPN)이 발생하는데, 이러한 고정 패턴 잡음을 보상하기 위해 화소 어레이(10)의 각 화소에서 리셋(reset) 신호를 읽고, 데이터 신호를 읽은 후 그 차를 출력하는 CDS(Corelated Double Sampling) 방 식을 사용한다. In addition, the image sensor generates fixed pattern noise (FPN) due to an offset voltage due to a slight difference in the manufacturing process, and at each pixel of the pixel array 10 to compensate for the fixed pattern noise. It uses a CDS (Corelated Double Sampling) method that reads the reset signal, reads the data signal and outputs the difference.

이하, 도 2에 도시된 영상 축소부(18)를 이용한 베이어 영상 축소방법을 설명하기로 한다. 도 3은 도 2에 도시된 영상 축소부(18)의 구성을 도시한 블럭도이다.Hereinafter, a Bayer image reduction method using the image reduction unit 18 shown in FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the image reduction unit 18 shown in FIG.

도 3을 참조하면, 영상 축소부(18)는 전처리 축소부(181)와, 후처리 축소부(182)를 구비한다.Referring to FIG. 3, the image reduction unit 18 includes a preprocessing reduction unit 181 and a post-processing reduction unit 182.

전처리 축소부(181)는 입력 베이어 영상을 1/4, 1/16, 1/64와 같이 고정된 배율로 축소한다. 이때, 베이어 영상은 도 4에 도시된 바와 같은 색 정보로서 구성된다. The preprocessing reduction unit 181 reduces the input Bayer image at a fixed magnification such as 1/4, 1/16, and 1/64. At this time, the Bayer image is configured as color information as shown in FIG.

전처리 축소부(181)는 수평방향에 대해서는 축소율에 따라 충분한 탭(tap)을 가지는 저대역 필터를 사용하며, 수직방향에 대해서는 2탭을 가지는 저대역 필터를 사용한다. 여기서, 탭이라 함은 평균값을 얻기 위한 인접한 화소의 개수를 의미한다. 도 4에 도시된 베이어 영상에 도시된 바와 같이 홀수라인과 짝수라인은 서로 다른 칼라구조를 가지므로, 수직방향으로 필터링(축소)을 할 경우에는 같은 칼라 구조를 가지는 라인끼리 필터링을 수행한다. 수직방향 저대역 필터링을 위해서는 한 라인 정보를 가지고 있어야 하므로, 이 경우 메모리 사용을 줄이기 위해 수평으로 먼저 축소하여 적은 양의 데이터를 메모리에 저장하고, 이를 이용하여 수직방향 필터링을 수행한다. The preprocessing reduction unit 181 uses a low band filter having a sufficient tap according to the reduction ratio in the horizontal direction, and uses a low band filter having two taps in the vertical direction. Here, the tap refers to the number of adjacent pixels for obtaining an average value. As shown in the Bayer image shown in FIG. 4, since the odd lines and the even lines have different color structures, when filtering (reducing) in the vertical direction, lines having the same color structure are filtered. In order to reduce the memory usage, in order to reduce the memory usage, the vertical low band filtering requires one line information. In this case, a small amount of data is stored in the memory, and vertical filtering is performed using the same.

후처리 축소부(182)는 전처리 축소부(181)를 통해 축소된 베이어 영상을 입력으로 하여 다시 축소한다. 이러한 후처리 축소부(182)는 전처리 축소부(181)와 달리 임의의 크기로 영상을 축소하기 위해 1에서 1/4 사이의 임의의 축소율을 가진다. 임의의 축소율을 제공하기 위해 후처리 축소부(182)는 도 5에 도시된 바와 같이 바이리니어 보간법(bilinear interpolation)을 사용한다. 이는, 주변의 4개의 칼라 성분 값을 이용해서 적당한 가중치를 줌으로써 얻고자 하는 위치에서의 화소값을 얻어내는 것으로, 영상 화질과 하드웨어 비용을 고려할 때 효과적인 방법이다. The post-processing reduction unit 182 reduces the input of the Bayer image reduced through the pre-processing reduction unit 181 as an input. Unlike the preprocessing reduction unit 181, the post-processing reduction unit 182 has an arbitrary reduction ratio of 1 to 1/4 to reduce the image to an arbitrary size. To provide an arbitrary reduction rate, the post-processing reduction unit 182 uses bilinear interpolation as shown in FIG. 5. This is an effective method in consideration of image quality and hardware cost by obtaining pixel values at positions to be obtained by appropriate weighting using the four color component values of the surroundings.

예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 샘플링 포인트(sampling point)(gs)에 대한 바이리니어 보간법을 적용하여 후처리 축소를 하는 경우 그 계산법은 하기 수학식 2와 같다.For example, when post-processing reduction is performed by applying a bilinear interpolation method to a sampling point g s as shown in FIG. 5, the calculation method is as follows.

gs = (A1·G1 + A2·G2 + A3·G3 + A4·G4)/sum,g s = (A1, G1 + A2, G2 + A3, G3 + A4, G4) / sum,

여기서, A1 = w2·h2, A2 = w1·h2, A3 = w2·h1, A4 = w1·h1이고, Where A1 = w2 h2, A2 = w1 h2, A3 w2 h1, A4 w1 h1,

sum = A1 + A2 + A3 + A4이다. sum = A1 + A2 + A3 + A4.

최종적으로, 하기의 수학식2와 같이 전처리 축소부(181)의 축소율(SFpre)과 후처리 축소부(182)의 축소율(SFpost)의 곱으로서 전체 축소율(SFtotal)이 결정된다. Finally, the total reduction ratio SFtotal is determined as a product of the reduction ratio SFpre of the preprocessing reduction unit 181 and the reduction ratio SFpost of the post-processing reduction unit 182 as shown in Equation 2 below.

SFtotal = SFpre × SFpostSFtotal = SFpre × SFpost

상기에서 본 발명은 실시예를 통해 구체적으로 설명되었으나, 이는 설명을 위한 것으로, 응용분야 및 하드웨어 요구량에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 예컨대, 전처리 축소부에서 수평방향으로는 충분한 필터 탭을 사용하도록 확장가능하며, 수직방향으로는 역시 추가적인 메모리가 사용가능하다면 필터 탭을 2보다 더 큰 것으로 확장할 수 있다. 또한, 후처리 축소부에서 베이어 영상의 각 화소 위치에서 RGB 값을 예측한 후 출력 영상의 화질을 개선하는 것 역시 가능하다. 이때, 예측방법으로는 공지된 이미지 센서의 보간을 위해 많이 사용되는 방법을 적용할 수 있다. In the above, the present invention has been described in detail with reference to the exemplary embodiments, but for the purpose of description, the present invention may be variously applied according to application fields and hardware requirements. For example, the pretreatment reduction section can be expanded to use sufficient filter tabs in the horizontal direction, and in the vertical direction, the filter tabs can be extended to greater than two if additional memory is also available. In addition, it is also possible to improve the image quality of the output image after predicting the RGB value at each pixel position of the Bayer image in the post-processing reduction unit. In this case, as a prediction method, a method widely used for interpolation of a known image sensor may be applied.

상기와 같이 본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although the technical idea of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전처리 축소부를 통해 수평/수직방향으로 저대역 필터링을 수행한 후 후처리 축소부에서 바이리니어 보간법을 수행함으로써 충분한 필터링을 수행하여 영상의 경계선, 즉 에지 부분에서 계단현상이 생기는 것을 방지하면서 효과적으로 축소하여 이미지 센서의 응용 범위를 넓힐 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, after performing low-band filtering in the horizontal / vertical direction through the pre-processing reduction unit, and performing bilinear interpolation in the post-processing reduction unit, sufficient filtering is performed to perform the boundary of the image, that is, the edge portion. It is possible to effectively reduce the step while preventing the phenomenon of to increase the application range of the image sensor.

Claims (10)

화소 어레이로부터 출력된 화소 데이터를 처리하여 베이어 영상을 생성하는 이미지 센서에 있어서, An image sensor which processes a pixel data output from a pixel array to generate a Bayer image, 상기 베이어 영상을 입력받아 수평 및 수직방향으로 필터링하여 서브 샘플링하는 제1 축소부; 및A first reduction unit which receives the Bayer image and filters the sub-samples in horizontal and vertical directions; And 상기 서브 샘플링된 베이어 영상을 바이리니어 보간법을 이용하여 축소하는 제2 축소부를 포함하되, A second reduction unit configured to reduce the sub-sampled Bayer image by using bilinear interpolation; 상기 제1 축소부는 고정된 배율로 상기 베이어 영상을 축소하는 이미지 센서.The first reduction unit reduces the Bayer image at a fixed magnification. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 축소부는 상기 베이어 영상을 1/4n 배율(n은 정수) 중 어느 하나의 배율로 축소하는 이미지 센서.The first reduction unit reduces the Bayer image by one of a magnification ratio of 1/4 n (n is an integer). 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제1 축소부는 상기 베이어 영상을 수평방향으로 먼저 필터링한 후 축소된 화소값을 이용하여 수직방향으로 필터링하여 메모리 사용을 감소시키는 이미지 센서. And the first reduction unit first filters the Bayer image in a horizontal direction, and then filters the Bayer image in a vertical direction by using a reduced pixel value to reduce memory usage. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3 and 4, 상기 제2 축소부는 상기 제1 축소부를 통해 축소된 베이어 영상을 1~1/4 배율 사이의 배율 중 어느 하나의 배율을 이용하여 축소하는 이미지 센서.The second reduction unit reduces the Bayer image reduced through the first reduction unit by using any one of magnifications of 1 to 1/4 magnification. 화소 어레이로부터 출력된 영상을 축소하기 위한 이미지 센서의 영상 크기 축소 방법에 있어서, In the image size reduction method of the image sensor for reducing the image output from the pixel array, 상기 화소 어레이로부터 출력된 베이어 영상을 수평 및 수직방향으로 필터링하여 서브 샘플링하는 단계; 및Subsampling the Bayer image output from the pixel array in a horizontal and vertical direction; And 상기 서브 샘플링된 베이어 영상을 바이리니어 보간법을 이용하여 축소하는 단계를 포함하되, Reducing the sub-sampled Bayer image by using bilinear interpolation; 상기 서브 샘플링하는 단계는 고정된 배율로 상기 베이어 영상을 축소하는 이미지 센서의 영상 크기 축소방법.The subsampling may include reducing the Bayer image at a fixed magnification. 삭제delete 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 서브 샘플링 하는 단계는 상기 베이어 영상을 1/4n 배율(n은 정수) 중 어느 하나의 배율로 축소하는 이미지 센서의 영상 크기 축소방법.The subsampling may include reducing the Bayer image to a magnification of any one of 1/4 n magnifications (where n is an integer). 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 서브 샘플링하는 단계는 상기 베이어 영상을 수평방향으로 먼저 필터링한 후 축소된 화소값을 이용하여 수직방향으로 필터링하여 메모리 사용을 감소시키는 이미지 센서의 영상 크기 축소방법. The subsampling may include filtering the Bayer image first in a horizontal direction and then filtering the Bayer image in a vertical direction using a reduced pixel value to reduce memory usage of the image sensor. 제 6 항, 제8항 및 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 6, 8 and 9, 상기 바이리니어 보간법을 이용하여 축소하는 단계는 축소된 베이어 영상을 1~1/4 배율 사이의 배율 중 어느 하나의 배율을 이용하여 축소하는 이미지 센서의 영상 크기 축소방법.The reducing of the bilinear interpolation may include reducing the reduced Bayer image by using any one of magnifications between 1 and 1/4 magnifications.
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