KR100834372B1 - 히스토그램 생성 장치 - Google Patents

Abstract

히스토그램 생성 장치가 개시된다. 본 발명의 바람직한 일측면에 따르면, 입력 프레임의 RGB 성분 데이터를 이용하여 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 생성기, 상기 RGB 성분 데이터 및 상기 휘도 신호 중 어느 하나의 영상 성분 데이터로 구성된 단일 성분 프레임을 출력하는 영상 성분 데이터 선택기, 상기 복수의 단일 성분 프레임에 대해 검출 구간을 변경하면서 히스토그램 해상도에 의해 구분된 각 레벨에 속한 영상 성분 데이터의 수를 산출하여 레벨값을 산출하는 구간 히스토그램 생성기 및 프레임마다 생성된 복수의 레벨값을 저장하는 메모리를 포함하는 히스토그램 생성 장치가 제공된다.

히스토그램, 프레임, 검출구간

Description

히스토그램 생성 장치{Histogram generating device}

도 1은 본 발명에 따른 히스토그램 생성 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 생성 장치를 개략적으로 도시한 구성도.

도 3은 저역 통과 필터의 기능을 설명하기 위한 예시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구간 히스토그램 생성기를 도시한 구성도.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 구간 히스토그램 생성기를 도시한 구성도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화소값 판단기의 검출 구간 설정 및 그에 따른 히스토그램의 레벨값.

도 7은 히스토그램 해상도가 변경될 경우의 검출 구간의 변화를 나타낸 도면.

도 8은 카운터의 수가 변경될 경우의 검출 구간의 변화를 나타낸 도면.

본 발명은 이미지 처리 장치에 관한 것으로서 좀 더 상세하게는 히스토그램을 생성하는 장치에 관한 것이다.

이미지 데이터를 통해 히스토그램을 얻는 방법은 일반적인 시스템에서 매우 간단한 형태이나, 하드웨어적으로 이를 구현하기 위해서 매우 많은 카운터를 필요로 한다. 가장 일반적인 형태로써 히스토그램을 분석하는 장치로의 입력 데이터의 값의 범위가 0~255 라면 0~255개의 각각의 카운터가 필요하다. 이 각각의 덧셈 는 입력데이터의 값에 따라 카운트 값을 1씩 증가하게 된다. 이렇게 하면 한 화면에 대한 이미지의 각 픽셀 값들에 대한 분포도가 생성되게 된다. 이렇게 하면 가장 정확하고 이상적인 히스토그램을 얻을 수 있다.

그러나 최근의 이미지 처리 장치들은 고화소의 이미지 입력을 받아들이기 때문에 데이터의 양이 상당히 많고 이를 위해서 카운터의 크기 또한 고화소의 이미지를 커버할 수 있을 정도의 크기가 되어야 한다. 이러한 일련의 프로세스들을 하드웨어적으로 구현하기 위해서는 하드웨어의 크기가 지속적으로 매우 커지게 되는 것은 자명한 사실이다. 또한 이를 저장하는 저장 공간을 각각 가지고 있어야 하며, 이의 숫자 또한 상당한 하드웨어적인 공간을 차지하게 될 것이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 적은 수의 카운터를 이용하여 히스토그램을 생성하는 장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일측면에 따르면, 입력 프레임의 RGB 성분 데이터를 이용하여 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 생성기, 상기 RGB 성분 데이터 및 상기 휘도 신호 중 어느 하나의 영상 성분 데이터로 구성된 단일 성분 프레임을 출력하는 영상 성분 데이터 선택기, 상기 복수의 단일 성분 프레임에 대해 검출 구간을 변경하면서 히스토그램 해상도에 의해 구분된 각 레벨에 속한 영상 성분 데이터의 수를 산출하여 레벨값을 산출하는 구간 히스토그램 생성기 및 프레임마다 생성된 복수의 레벨값을 저장하는 메모리를 포함하는 히스토그램 생성 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 입력 프레임의 RGB 성분 데이터를 이용하여 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 생성기, 상기 휘도 신호로 구성된 단일 성분 프레임을 정규화하는 스케일러, 상기 정규화된 복수의 단일 성분 프레임에 대해 검출 구간을 변경하면서 히스토그램 해상도에 의해 구분된 각 레벨에 속한 영상 성분 데이터의 수를 산출하여 레벨값을 산출하는 구간 히스토그램 생성기 및 프레임마다 생성된 복수의 레벨값을 저장하는 메모리를 포함하는 히스토그램 생성 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 프레임마다 범위가 변경되는 복수의 검출 구간에 포함된 영상 성분 데이터 검출시 해당 검출 구간에 연관된 검출 신호를 출력하는 화소값 판단기, 상기 검출 신호를 상기 검출 구간별로 카운트하는 복수의 카운터, k-1번째 프레임에 대한 상기 카운터의 출력값을 저장하는 복수의 레지스터(여기서, 1 < k <= 히스토그램 산출에 필요한 프레임의 수(F)) 및 k 번째 프레임에 대한 상기 카운터의 출력값과 상기 레지스터 저장값의 차이를 산출하는 복수의 감산기를 포함하는 히스토그램 생성 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 프레임마다 구간의 시작값과 종료값이 변경되는 복수 검출 구간에 포함된 영상 성분 데이터 검출시 해당 검출 구간에 연관된 검출 신호를 출력하는 화소값 판단기, 상기 검출 신호를 상기 검출 구간별로 카운트하는 복수의 카운터 및 상기 각 카운터의 출력값을 저장하는 복수의 레지스터를 포함하는 히스토그램 생성 장치가 제공된다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 히스토그램 생성 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다. 일반적으로, CMOS 센서와 같은 이미지 센서는 초당 15~30 프레임을 출력한다. 정지 영상 촬영시 사용자는 수백 ms 내지 수 초간 일정한 피사체에 카메라를 고정시키므로, 이 시간 동안 이미지 센서는 동일한 영상을 담은 수 내지 수십 프레임을 출력하게 된다. 일반적으로 히스토그램은 하나의 프레임 내에 분포한 휘도 신호와 같은 영상 성분 데이터를 일정 해상도로 분류하여 해당 성분의 분포 상태를 표시한다. 즉, 하나의 프레임을 처리하기 위한 시간 내에서 해당 프레임에 대한 히 스토그램을 생성하기 위해서 해상도와 동일한 수의 카운터가 필요하게 된다. 그러나, 일련의 프레임들이 동일한 영상을 표현하고 있다면 굳이 하나의 프레임을 처리해서 히스토그램을 생성하지 않더라도 이후 프레임을 이용해서 히스토그램을 생성할 수 있다.

이미지 센서에서 출력된 프레임은 이미지 처리 장치에서 노이즈 제거, 불량 화소 보상 등의 처리 과정을 거친다(도 1의 (A)). 히스토그램 생성 장치는 이미지 처리 장치로부터 출력된 프레임을 보간(Interpolation) 방법을 통해 RGB 성분 데이터로 분해한다(도 1의 (B) 및 (C)). 분해된 RGB 성분 데이터는 휘도 성분 데이터(Y)를 생성하는데 이용된다(도 1의 (D)). RGBY 성분 데이터 중 어느 하나를 선택하여 선택된 영상 성분 데이터만으로 구성된 단일 성분 프레임의 크기를 선형 스케일링하여 프레임의 크기를 일정하게 조절한다(도 1의 (E)). 프레임의 크기가 조절된 단일 성분 프레임에 대해 복수의 검출 구간들의 범위를 변경하면서 각 구간에 위치한 영상 성분 데이터의 개수를 산출한다(도 1의 (F)). 하나의 프레임에서 카운터의 개수와 동일한 개수의 검출 구간에 속한 영상 성분 데이터의 개수를 산출한다. 따라서, 하나의 프레임에서 복수개의 검출 구간에 속한 영상 성분 데이터의 개수를 산출하는 (A) 내지 (F) 과정은 히스토그램을 산출하기 위해 필요한 개수의 프레임에 대해 반복하여 수행되며, 반복시마다 각 검출 구간의 범위는 달라진다. 이렇게 산출된 각 구간별 영상 성분 데이터 개수를 통합하여 히스토그램을 생성한다.

본 발명에 따른 히스토그램 생성 장치는 일정 해상도(예를 들어, 256 레벨)의 히스토그램을 얻기 위해 필요한 카운터의 수가 통상의 히스토그램 생성 장치에 비해 적다. 카운터 수의 감소는 복수의 프레임들에서 전체 구간 중 일부 구간들에 속한 영상 성분 데이터의 개수를 추출하되, 검출 구간을 프레임마다 변경함으로써 가능해진다. 히스토그램은 각 프레임마다 생성된 서로 다른 검출 구간에 대한 영상 성분 데이터들은 누적하여 생성된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히스토그램 생성 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

이미지 처리 장치에 의해 잡음 제거 및 불량 화소 보상된 영상 프레임이 입력되면, 영상 성분 분해기(100)는 보간 방식을 이용하여 영상 프레임을 RGB 성분 데이터로 분해한다. 분해된 RGB 성분 데이터는 저역 통과 필터(110)를 통과하여 휘도 신호 생성기(200)와 영상 성분 데이터 선택기(300)에 입력된다. 도 3은 저역 통과 필터의 기능을 설명하기 위한 것으로서, RGB 성분 데이터를 저역 통과 필터를 통과시킴으로써 최종적으로 생성될 히스토그램의 계단 현상을 줄인다. 즉, RGB 성분 데이터를 저역 필터를 통과시키면 히스토그램의 분포가 고루 퍼지게 된다.

휘도 신호 생성기(200)는 색변환 공식에 의해 RGB 성분 데이터로부터 휘도 신호를 생성해낸다. 휘도 신호 생성에 이용되는 색변환 공식은 0.299R+0.597G+0.114B이며, 이외에도 다양한 색변환 공식이 적용될 수 있음은 물론이다.

영상 성분 신호 선택기(300)는 RGB & Y 신호 중 히스토그램을 얻고자 하는 영상 성분 신호를 선택한다. RGB 히스토그램은 RGB의 각 성분들이 얼마나 뭉쳐 있는지 또는 단일 색인지 등을 구분하는데 사용된다. 즉, RGB 신호에 대한 히스토그램은 화이트 밸런스와 관계가 있다. 다른 실시예에서, 영상 성분 신호 선택기(300)는 생략되어질 수 있다.

스케일러(400)는 단일 성분 프레임의 크기를 선형 스케일링하여 적절한 목표 크기로 축소한다. 물론, 프레임의 크기가 작을 경우에는 프레임의 크기를 확대할 수도 있다. 이는 프레임의 크기에 따라서 카운터의 수가 커지거나 작아질 필요가 없도록 하기 위해서이다. 또한, 프레임을 목표 크기로 축소/확대하는 과정은 영상값들을 적절한 크기로 정규화하는 과정이다. 즉, 일반적인 히스토그램은 많은 데이터들의 합을 그대로 표현하는데 반해 본 발명에서는 각 영상 데이터들이 비율적으로 정규화되어 표현되기 때문에, 사용자는 히스토그램 생성 장치에 의해 생성된 값들을 그대로 사용할 수 있게 된다. 따라서, 이하에서는 스케일러(400)가 단일 성분 프레임의 크기를 선형 스케일링하여 축소하거나 확대하는 동작을 프레임 크기를 정규화한다고 지칭한다. 다른 실시예에서, 스케일러(400)는 생략되어질 수 있다.

구간 히스토그램 생성기(500)는 복수개의 카운터와 이에 연결된 복수개의 레지스터를 포함하며, 각 카운터가 현재 프레임에 대해 카운트한 값과 레지스터에 저장된 이전 프레임에 대한 카운트 값의 차를 산출한다. 구간 히스토그램 생성기(500)가 포함하고 있는 카운터의 수(X)와 히스토그램 해상도(N)에 의해 히스토그램 생성에 필요한 프레임의 수가 결정된다. 여기서, 영상 성분 데이터 값의 범위는 비트 수에 따라 달라지며, 8 비트의 경우 영상 성분 데이터는 256(0~255)개의 서로 다른 값을 가진다. 따라서, 8 비트 영상 성분 데이터의 경우 히스토그램 해상도(N)의 최대값은 256 이하이다. 그러나, 히스토그램 해상도(N)를 구분 가능한 영상 성분 데이터 값과 일치시키기 위해서는 필요한 카운터의 수 또는 프레임의 수가 증가하므로, 바람직하게는 2 이상의 연속된 영상 성분 데이터 값들이 동일한 히스토그램 해상도로 표현되도록 하여 히스토그램 해상도(N)를 구분 가능한 영상 성분 데이터의 수보다 작게 한다. 그러나, 카운터의 수가 충분히 커서 적은 수의 프레임으로도 구분 가능한 영상 성분 데이터 수의 최대값과 일치하는 해상도(N)를 갖는 히스토그램을 생성할 수 있다면, 히스토그램 해상도(N)를 구분 가능한 영상 성분 데이터의 수와 동일하게 할 수 있다. 영상 성분 데이터 값의 범위(R)가 고정되어 있는 경우, 히스토그램 해상도(N)는 기본 검출 단위(U)와 반비례한다.

[수학식 1]

히스토그램 해상도(N)=영상 성분 데이터 값의 범위(R)/기본 검출 단위(U)

결정된 히스토그램 해상도(N)에 의해 필요한 프레임의 수(F)는 히스토그램 해상도(N)를 카운터의 수(X)로 나눈 값이다.

[수학식 2]

프레임의 수(F)=히스토그램 해상도(N)/카운터의 수(X)

여기서, 통상적으로 이미지 센서는 초당 15~30 프레임을 출력하므로, 프레임의 수(F)는 이미지 센서가 생성 가능한 최대 프레임 수를 넘지 않는 것이 바람직하다. 이미지 센서의 특성에 따라 생성 가능한 최대 프레임의 수가 다르므로, 본 명세서에서는 최적 환경에서 초당 15 프레임을 생성하는 이미지 센서를 예를 들어 설 명한다. 구간 히스토그램 생성기(500)의 구조를 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

구간 히스토그램 생성기(500)에 의해 운용되는 검출 구간의 수는 카운터의 수와 일치하며, 모든 프레임마다 복수의 검출 구간이 적용된다. 매 프레임마다 검출 구간의 범위를 달리하는 방식은 크게 (1) 검출 구간의 시작값은 고정-종료값은 변경하고, 이전 프레임에 대한 카운트 값을 현재 프레임에 대한 카운트 값에서 감산하는 방식, (2) 검출 구간의 시작값과 종료값을 모두 변경하는 방식이 적용될 수 있다. 이하에서는 도 4와 도 5를 참조하여 상술한 방식들을 설명하도록 한다.

도 4에 도시된 구간 히스토그램 생성기(500)는 일련의 프레임이 변화가 발생하는 경우에 적용될 수 있다. 즉, 일련의 프레임간에 미세한 변화가 있는 경우에는 각 프레임이 동일한 개수의 영상 성분 데이터를 포함한다고 볼 수 없으므로, 이를 보상할 필요가 있다. 도 4에 도시된 구간 히스토그램 생성기(500)는 프레임간 변화가 발생하는 경우 이를 의도적으로 보상하기 위한 구조이다.

도 4를 참조하면, 구간 히스토그램 생성기(500)는 화소값 판단기(510), 8개의 카운터(521 내지 528), 각 카운터에 연결된 8개의 레지스터(531 내지 538), 그리고 카운터의 출력값과 레지스터의 출력값을 감산하는 8개의 감산기(541 내지 548)로 구성된다. 히스토그램 생성 과정이 시작되면, 카운터와 레지스터는 모두 리셋된다.

화소값 판단기(510)는 입력된 영상 성분 데이터 값이 히스토그램 해상도(N)과 영상 성분 데이터 값의 범위(R)에 의해 결정된 각 검출 구간 범위에 속하는지를 판단하고, 영상 성분 데이터 값이 속하는 검출 구간을 카운트하는 카운터(521 내지 528)로 검출 신호를 출력한다. 화소값 판단기(510)는 디멀티플렉서(demultiplexer)를 이용하여 구현할 수 있다. 화소값 판단기(510)로 입력되는 영상 성분 데이터 값은 아날로그 신호 또는 디지털 신호 중 어느 하나이다. 여기서, 화소값 판단기(510)는 매 프레임마다 각 검출 구간의 범위를 기본 검출 단위(U)씩 증가한다. 프레임별로 달라지는 화소값 판단기(510)의 검출 구간은 도 6의 (A)에 도시되어 있으며, 프레임 별로 각 검출 구간의 시작값(RS)과 종료값은 다음과 같이 정의된다.

[수학식 3]

시작값(RS)=(R/X)*k, 여기서, k=0,1, …, X-1

종료값(RE)=RS + (U*m - 1), 여기서, m=1, 2, …, F

영상 성분 데이터 값의 범위(R)이 256, 히스토그램 해상도(N)가 32, 기본 검출 단위(U)가 8, 카운터의 수(X)가 8이면, 히스토그램을 생성하는데 필요한 프레임의 수(F)는 4이다(도 6의 (A) 참조). 첫 번째 프레임에서 8개의 검출 구간별 범위는 각각 0~7, 32~39, 64~71, 96~103, 128~135, 160~167, 192~199, 224~231로 결정된다. 두 번째 프레임에서 8개의 검출 구간별 범위는 각각 0~15, 32~47, 64~79, 96~111, 128~143, 160~175, 192~207, 224~239이다. 세 번째 프레임과 네 번째 프레임도 같은 방식으로 각 검출 구간의 시작값은 고정되며, 종료값만 8씩 증가한다.

첫 번째 프레임에서, 화소값 판단기(510)는 영상 성분 데이터의 값이 0~7 범위에 속하면 제1 카운터(521)로 검출 신호를 출력한다. 첫 번째 프레임 동안 제1 카운터(521)는 검출 신호 수신시마다 카운트 값을 1씩 증가하며, 첫 번째 프레임이 종료하면, 카운트 값을 출력한다. 첫 번째 프레임에 대한 제1 카운터(521)의 출력값은 히스토그램의 첫 번째 레벨(영상 성분 데이터 값의 범위가 0~7)의 값이다. 제1 감산기(541)는 제1 카운터(521)의 출력값에서 제1 레지스터(531)의 출력값(리셋 상태이므로 0)을 뺀 결과값을 출력한다. 동시에 제1 카운터(521)의 출력값은 제1 레지스터(531)에 저장된다.

두 번째 프레임에서, 화소값 판단기(510)는 영상 성분 데이터의 값이 0~15 범위에 속하면 제1 카운터(521)로 검출 신호를 출력한다. 두 번째 프레임 동안 제1 카운터(521)는 검출 신호 수신시마다 카운트 값을 1씩 증가하며, 두 번째 프레임이 종료하면, 카운트 값을 출력한다. 제1 감산기(541)에 의해 두 번째 프레임(현재 프레임)에 대한 제1 카운터의 출력값에서 제1 레지스터(531)에 저장된 첫 번째 프레임(이전 프레임)에 대한 제1 카운터의 출력값이 감산되면, 히스토그램의 두 번째 레벨값(영상 성분 데이터 값의 범위가 8~15)이 산출된다. 같은 방식으로 제1 카운터(521), 제1 레지스터(531) 및 제1 감산기(541)에 의해 히스토그램의 첫 번째부터 네 번째 레벨값(0~7, 8~15, 16~23, 24~31 범위에 속한 영상 성분 데이터의 수)을 산출한다. 화소값 판단기(510)에 의해 제1 내지 제8 카운터(521~528)는 각각 서로 다른 범위의 검출 구간에 속하는 영상 성분 데이터의 수를 카운트하므로, 네 번째 프레임에 대한 카운트가 종료하면 히스토그램의 32개 레벨값이 모두 생성된다. 도 4에 도시된 구성을 갖는 구간 히스토그램 생성기로부터 출력된 레벨값은 도 6의 (C)에 도시되어 있다.

도 4에 도시된 8개의 검출 구간 즉 8개의 카운터를 구비한 구간 히스토그램 생성기(500)가 검출 구간의 레벨값을 산출하는 과정을 일반화하면 다음과 같다. 이전 프레임(k-1번째 프레임)과 비교할 때, 화소값 판단기(510)은 현재 프레임(k 번째 프레임)에서 검출 구간의 시작값은 고정하고 종료값은 기본 검출 단위만큼 증가시킴으로써 검출 구간을 확장한다. 이에 따라, 각 카운터는 현재 프레임에서 확장된 구간에 속한 영상 성분 데이터뿐만이 아니라, 이전 프레임에서 이미 검출된 영상 성분 데이터들도 중복하여 카운트하게 된다. 이 경우, 이전 프레임과 현재 프레임 사이에 미세한 변화가 발생하면, 이전 프레임에서의 검출 구간에 속한 영상 성분 데이터의 수와 현재 프레임에 카운트된 동일 검출 구간(이전 프레임에서의 검출 구간)에 속한 영상 성분 데이터의 수가 다르더라도 확장된 구간에 속한 영상 성분 데이터의 수는 영상의 변화에 상관없이 정확하다. 즉, 현재 프레임에서의 카운터의 출력값은 오차가 없는 레벨값이다.

도 5에 도시된 구간 히스토그램 생성기(500)는 일련의 프레임이 변화가 없는 경우에 적용될 수 있다. 즉, 일련의 프레임이 동일한 영상을 담고 있는 경우에는 영상 성분 데이터의 개수에도 변화가 없기 때문이다. 화소값 판단기(510)는 매 프레임마다 검출 구간의 시작값과 종료값을 동시에 변경한다. 도 6의 (B)와 같이 8개의 카운터를 이용하여 32 레벨의 히스토그램을 생성하는 경우, 각 카운터는 4개의 레벨값을 산출해야 한다. 화소값 판단기(510)가 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 검출 구간의 시작값과 종료값을 동시에 변경하면서 각 검출 구간에 속한 영상 성분 데이터 검출시마다 해당 검출 구간을 카운트하는 카운터로 검출 신호를 발생한다. 발생된 검출 신호를 카운트한 카운터(551 내지 558)는 현재 프레임에 대한 검출이 완료되면, 카운트 값을 레지스터(561 내지 568)로 출력한다. 출력값은 레지스터(561 내지 568)에 일시 저장된다.

메모리(500)는 매 프레임마다 구간 히스토그램 생성기(500)로부터 출력된 레벨값을 누적하여 저장한다. 도 6에 도시된 32 레벨 히스토그램의 경우 첫 번째 프레임에서는 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29 번째 레벨값이 출력되며, 두 번째 프레임에서는 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30 번째 레벨값이 출력되며, 세 번째 프레임에서는 3, 7, 15, 19, 23, 27, 31 번째 레벨값이 출력되고, 네 번째 프레임에서는 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 번째 레벨값이 출력된다. 네 번째 프레임에 대한 레벨값이 출력된 이후 전체 32 레벨값이 모두 메모리에 누적되게 되어 히스토그램을 출력할 수 있게 된다. 가중치를 고려한 경우(도 4)와 가중치를 고려하지 않은 경우(도 5) 모두 출력값은 동일한 레벨값을 의미한다(도 6의 (C) 참조).

도 7은 히스토그램 해상도 변경에 따른 화소값 판단기의 검출 구간의 시작값을 고정하고 종료값은 변경하는 실시예를 도시하고 있고, 도 8은 카운터 수 변경에 따른 화소값 판단기의 검출 구간 변경을 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 카운터의 수는 8개로 고정되어 있으며, 히스토그램 해상도는 16, 32 및 64로 변경하였다. 히스토그램 해상도가 16일 경우 16개의 레벨값을 모두 산출하는데 필요한 프레임의 수는 2개이다(수학식 2 참조). 같은 방법으로 히스토그램 해상도가 32와 64일 경우에 필요한 프레임의 수를 산출하면 각각 4개와 8개이다. 히스토그램 해상도를 변경하면, 화소값 판단기의 검출 구간의 시작값들과 종료값들 역시 변경되어야 한다. 도 7의 (B)는 지금까지 설명한 8개의 카운터로 32 레벨의 히스토그램을 생성하기 위한 화소값 판단기의 검출 구간이다. 히스토그램 해상도를 16으로 설정하면, 검출 구간의 시작값은 히스토그램 해상도가 32인 경우와 동일하지만, 종료값과 기본 검출 단위가 달라진다. 마찬가지로, 히스토그램 해상도를 64로 설정하면, 검출 구간의 시작값은 다른 해상도의 경우와 동일하지만, 종료값과 기본 검출 단위는 달라진다. 한편, 이미지 센서는 최적의 환경에서 초당 15 프레임을 생성하므로, 히스토그램 해상도를 128로 설정할 경우 필요한 프레임의 수는 16이 된다. 이 경우, 연속된 프레임들이 동일한 영상을 포함할 확률이 낮아지므로, 히스토그램 생성시 오류를 포함할 가능성이 매우 높아진다.

도 8을 참조하면, 히스토그램 해상도는 32로 고정되어 있으며, 카운터의 수는 8, 4, 2로 변경하였다. 카운터의 수가 8개일 때 32개의 레벨값을 모두 산출하는데 필요한 프레임의 수는 4개이다. 같은 방법으로 카운터의 수가 4와 2일 경우에 필요한 프레임의 수를 산출하면 각각 8개와 16개이다. 카운터의 수를 변경하면, 화소값 판단기의 검출 구간의 시작값들과 종료값들 역시 변경되어야 한다. 도 8의 (A)는 지금까지 설명한 8개의 카운터로 32 레벨의 히스토그램을 생성하기 위한 화소값 판단기의 검출 구간이다. 카운터의 수가 4개이면, 기본 검출 구간은 동일하지만, 검출 구간의 시작값과 종료값은 카운터가 8개인 경우와 달라진다. 마찬가지로, 카운터의 개수가 2개이면, 기본 검출 단위는 동일하지만, 시작값과 종료값은 달라진다. 한편, 이미지 센서는 최적의 환경에서 초당 15 프레임을 생성하므로, 카운터의 수가 2개일 때 히스토그램 해상도를 32로 설정하면 연속된 프레임들이 동일한 영상을 포함할 확률이 낮아지므로, 히스토그램 생성시 오류를 포함할 가능성이 매우 높아진다.

이상에서는 검출 구간의 범위를 매 프레임마다 기본 검출 단위씩 증가시키면서 레지스터에 저장된 이전 프레임에 대한 카운트 값을 감산하는 방식을 설명했다. 그러나, 최초 프레임에서 각 검출 구간의 최대 범위에 속한 영상 성분 데이터를 카운트한 후 다음 프레임부터는 기본 검출 단위씩 감소시키면서 이전 프레임에 대한 카운트 값을 감산하는 방식을 적용하여도 산출되는 레벨값의 순서만 차이가 있을 뿐 동일한 히스토그램을 생성할 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 동일한 영상을 담은 연속된 프레임들에 대해 일부 구간에 속한 영상 성분 데이터의 개수를 산출하고, 산출값을 산술 연산을 통해 필요한 히스토그램 레벨값을 산출함으로써 필요한 카운터의 수를 줄이더라도 충분한 레벨로 표시되는 히스토그램을 생성할 수 있게 되었다. 본 발명에 따른 히스토그램 생성 장치는 매우 낮은 복잡도를 가지므로 하드웨어로 구현하기가 매우 용이하며, 별도의 장치로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 구현에 필요한 면적 또한 매우 작아 다른 장치(예를 들어, 이미지 처리 프로세서)에 부가되어 구현하기가 용이하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

1. 입력 프레임의 RGB 성분 데이터를 이용하여 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 생성기;

   상기 RGB 성분 데이터 및 상기 휘도 신호 중 어느 하나의 영상 성분 데이터로 구성된 단일 성분 프레임을 출력하는 영상 성분 데이터 선택기;

   연속하는 상기 단일 성분 프레임에 대해 검출 구간을 변경하면서 히스토그램 해상도에 의해 구분된 각 레벨에 속한 영상 성분 데이터의 수를 산출하여 레벨값을 생성하는 구간 히스토그램 생성기; 및

   상기 단일 성분 프레임마다 생성된 복수의 레벨값을 저장하는 메모리를 포함하는 히스토그램 생성 장치.
2. 입력 프레임의 RGB 성분 데이터를 이용하여 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 생성기;

   상기 휘도 신호로 구성된 단일 성분 프레임을 정규화하는 스케일러;

   연속하는 상기 정규화된 단일 성분 프레임에 대해 검출 구간을 변경하면서 히스토그램 해상도에 의해 구분된 각 레벨에 속한 영상 성분 데이터의 수를 산출하여 레벨값을 생성하는 구간 히스토그램 생성기; 및

   상기 단일 성분 프레임마다 생성된 복수의 레벨값을 저장하는 메모리를 포함하는 히스토그램 생성 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 구간 히스토그램 생성기는,

   상기 단일 성분 프레임마다 범위가 변경되는 복수의 검출 구간에 포함된 영상 성분 데이터 검출시 상응하는 검출 구간에 연관된 검출 신호를 출력하는 화소값 판단기;

   상기 검출 신호를 상기 검출 구간별로 카운트하는 복수의 카운터;

   k-1 번째 단일 성분 프레임에 대한 상기 카운터의 출력값을 저장하는 복수의 레지스터; 및

   k 번째 단일 성분 프레임에 대한 상기 카운터의 출력값과 상기 레지스터 저장값의 차이를 산출하는 복수의 감산기를 포함하는 히스토그램 생성 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 구간 히스토그램 생성기는,

   상기 단일 성분 프레임마다 범위가 변경되는 복수의 검출 구간에 포함된 영상 성분 데이터 검출시 상응하는 검출 구간에 연관된 검출 신호를 출력하는 화소값 판단기;

   상기 검출 신호를 상기 검출 구간별로 카운트하는 복수의 카운터; 및

   상기 각 카운터의 출력값을 저장하는 복수의 레지스터를 포함하는 히스토그 램 생성 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 히스토그램 해상도는 변경 가능한 히스토그램 생성 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 RGB 성분 데이터를 필터링하여 상기 휘도 신호 생성기로 출력하는 저역 통과 필터를 더 포함하는 히스토그램 생성 장치.
7. 연속하는 복수의 프레임마다 검출 구간의 시작값은 고정되고, 종료값이 변경되는 복수의 검출 구간에 포함된 영상 성분 데이터 검출시 해당 검출 구간에 연관된 검출 신호를 출력하는 화소값 판단기;

   상기 검출 신호를 상기 검출 구간별로 카운트하는 복수의 카운터;

   k-1번째 프레임에 대한 상기 카운터의 출력값을 저장하는 복수의 레지스터-여기서, 1 < k <= 히스토그램 산출에 필요한 프레임의 수(F); 및

   k 번째 프레임에 대한 상기 카운터의 출력값과 상기 레지스터 저장값의 차이를 산출하는 복수의 감산기를 포함하는 히스토그램 생성 장치.
8. 연속하는 복수의 프레임마다 구간의 시작값과 종료값이 변경되는 복수 검출 구간에 포함된 영상 성분 데이터 검출시 해당 검출 구간에 연관된 검출 신호를 출력하는 화소값 판단기;

   상기 검출 신호를 상기 검출 구간별로 카운트하는 복수의 카운터; 및

   상기 각 카운터의 출력값을 저장하는 복수의 레지스터를 포함하는 히스토그램 생성 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 프레임의 크기를 정규화하는 스케일러를 더 포함하는 히스토그램 생성 장치.
10. 삭제
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 카운터의 수는 상기 검출 구간의 수와 동일한 히스토그램 생성 장치.
12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 화소값 판단기는 히스토그램 해상도에 따라 상기 검출 구간 범위의 종료값을 변경하는 히스토그램 생성 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 히스토그램 산출에 필요한 프레임의 수(F)는 상기 영상 성분 데이터 값의 범위와 상기 히스토그램 해상도에 의해 결정되는 히스토그램 생성 장치.

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