KR100992367B1 - 자동 노출 제어 방법 - Google Patents

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KR100992367B1 KR1020080120545A KR20080120545A KR100992367B1 KR 100992367 B1 KR100992367 B1 KR 100992367B1 KR 1020080120545 A KR1020080120545 A KR 1020080120545A KR 20080120545 A KR20080120545 A KR 20080120545A KR 100992367 B1 KR100992367 B1 KR 100992367B1
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Abstract

이미지 센서의 노출시간과 아날로그 이득을 각각 인덱스에 따라 설정한 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계; 상기 이미지 센서에서 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계; 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 최종 목표값을 포함하는 설정구간 내에 있는지 확인하는 단계; 상기 평균 휘도값이 상기 설정구간 내에 존재하지 않는 경우, 다음 이미지 프레임에 적용할 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 인덱스를 결정하기 위해, 상기 평균 휘도값과 상기 최종 목표값의 오차 크기에 따라 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스로부터의 이동 스텝을 결정하는 단계; 및 상기 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스로부터 상기 이동 스텝을 결정하는 단계에서 결정된 이동 스텝만큼 이동된 인덱스에 상응하는 노출시간과 아날로그 이득을 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 읽어들여 상기 이미지 센서에 적용하고 다음 이미지 프레임을 획득한 후 상기 평균 휘도값을 산출하는 단계로 진행하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 자동 노출 제어 방법이 개시된다.
Figure R1020080120545
자동 노출, AE, 플리커, 휘도값(Y값), 노출시간, 아날로그 이득, 테이블, 인덱스

Description

자동 노출 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING AUTO EXPOSURE}
본 발명은 자동 노출 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 카메라, 소형 카메라 모듈 등의 이미지 센서를 이용한 디지털 이미지 촬상 장치의 신속하면서 안정적인 자동 노출 제어 방법에 관한 것이다.
최근 CCD 또는 CMOS와 같은 이미지 센서를 채용한 소형 카메라 모듈은 이동통신 단말기에 내장되어 카메라 기능을 제공할 뿐만 아니라, 전후방 사각지대를 감시하기 위한 차량용으로도 적극적으로 적용되고 있다.
이에 따라 소형 카메라에 자동 초점(AF), 자동 화이트 밸런스(AWB), 자동 노출(AE) 등과 같은 다양한 카메라 기능을 적용하기 위한 알고리듬들이 요구되고 있다. 특히 자동 노출을 위해서 종래에 개발된 공지의 알고리듬들은 주로 전용 디지털 스틸 카메라 시스템에 적용되는 것으로 자동 노출 알고리듬을 처리하기 위한 충분한 성능의 프로세서 등을 통해 이루어질 수 있는 알고리듬이다.　따라서, 비용이나 소형화 등의 문제로 인해 이미지 처리를 위한 고성능의 전용 프로세서를 구비하 지 못하는 이동통신 단말기 내장 카메라 모듈이나 자동차용 카메라 모듈에 종래의 자동 노출 알고리듬을 적용하는 자체가 불가능하며, 적용이 가능하더라도 매우 큰 연산량 등으로 인해 적정 노출 값을 결정하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.　따라서, 이동통신 단말기 또는 차량에 적용되는 소형 카메라 모듈에는 적은 연산량으로도 신속하고 안정적으로 자동 노출을 제어할 수 있는 알고리즘이 요구되고 있다.
본 발명은 디지털 카메라, 소형 카메라 모듈 등의 디지털 이미지 촬상 장치의 신속하면서 안정적인 자동 노출 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
이미지 센서의 노출시간과 아날로그 이득을 각각 인덱스에 따라 설정한 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계;
상기 이미지 센서에서 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계;
상기 평균 휘도값이 사전 결정된 최종 목표값을 포함하는 설정구간 내에 있는지 확인하는 단계;
상기 평균 휘도값이 상기 설정구간 내에 존재하지 않는 경우, 다음 이미지 프레임에 적용할 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 인덱스를 결정하기 위해, 상기 평균 휘도값과 상기 최종 목표값의 오차 크기에 따라 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스로부터의 이동 스텝을 결정하는 단계; 및
상기 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스로부터 상기 이동 스텝을 결정하는 단계에서 결정된 이동 스텝만큼 이동된 인덱스에 상응하는 노출시간과 아날로그 이 득을 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 읽어들여 상기 이미지 센서에 적용하고 다음 이미지 프레임을 획득한 후 상기 평균 휘도값을 산출하는 단계로 진행하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 자동 노출 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시형태는, 상기 평균 휘도값이 상기 설정구간 내에 존재하는 경우, 상기 평균 휘도값이 상기 최종 목표값과 실질적으로 동일한지 판단하는 단계; 상기 평균 휘도값이 상기 최종 목표값과 동일하지 않은 경우, 다음 이미지 프레임에 적용할 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 인덱스를 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스의 이웃 인덱스로 결정하는 단계; 상기 결정된 이웃 인덱스에 상응하는 노출시간과 아날로그 이득을 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 읽어들여 상기 이미지 센서에 적용하고 다음 이미지 프레임을 획득한 후 상기 획득된 다음 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하고 상기 동일한 지 판단하는 단계로 진행하는 단계; 및 상기 평균 휘도값이 상기 최종 목표값과 실질적으로 동일한 경우 자동 노출 제어를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계는, 플리커 및 이미지 센서의 특성을 고려한 최대 노출시간을 산출하는 단계; 상기 산출된 최대 노출시간에 노출 테이블의 기준 인덱스를 적용하는 단계; 상기 기준 인덱스가 되는 최대 노출시간에서부터 시작하여, 이전 인덱스의 노출시간에 사전 설정된 시간 팩터를 곱하여 그 다음 인덱스의 노출시간을 결정하여 노출 테이블을 완 성하는 단계; 및 상기 완성된 노출 테이블의 각 인덱스 별로 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 최대 노출시간을 산출하는 단계는 하기 식 1에 의해 최대 노출시간을 산출하는 단계일 수 있다.
[식 1]
Figure 112008082787475-pat00001
(Max_exp: 최대 노출시간, Duration: 사용자가 원하는 프레임 레이트를 얻기 위한 최대 노출 시간, n: 양의 정수, AntiFlickerFreq: 플리커를 발생시키는 주파수, ROUND: 반올림을 통해 정수화 하는 연산자)
또한, 상기 노출 테이블 인덱스 별로 적용된 아날로그 이득 테이블의 인덱스에 할당된 최대 아날로그 이득은, 해당 노출시간에 노이즈를 발생시키기 않는 아날로그 이득으로 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노출 테이블 인덱스 중 최대 노출시간이 할당된 노출 테이블 인덱스에 적용된 아날로그 이득 인덱스에서의 최대 아날로그 이득은, 저조도 모드에서 최대로 적용할 수 있는 아날로그 이득으로 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 평균 휘도값을 산출하는 단계는, 상기 이미지 센서로부터 획득된 이미지 프레임을 크롭하는 단계; 상기 크롭된 이미지 프레임을 복수의 분할 영역으로 구분하는 단계; 상기 각 분할 영역별 휘도값을 산 출하는 단계; 상기 산출된 각 분할 영역의 휘도값에 가중치를 적용하는 단계; 및 상기 가중치가 적용된 휘도값 중 적어도 일부를 이용하여 평균 휘도값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 이동 스텝을 결정하는 단계는, 상기 평균 휘도값이 상기 설정구간의 경계값에 가까이 위치할수록 이동 인덱스 스텝을 작게 설정하고, 상기 평균 휘도값이 상기 설정구간의 경계값에 멀리 위치할수록 이동 인덱스 스텝을 크게 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이미지 프레임의 평균 휘도값이 속하는 구간에 따라 인덱스를 변경하기 위한 인덱스 이동 스텝을 최종목표값과의 거리에 따라 상이하게 설정하여, 이미지 프레임의 평균 휘도값과 최종목표값의 오차가 큰 경우에는, 이미지 프레임의 평균 휘도값이 신속하게 최종목표값으로 근접할 수 있게 하고, 이미지 프레임의 평균 휘도값과 최종목표값의 오차가 작은 경우에는 인덱스 이동 스텝을 최소로 설정하여 안정적으로 최종목표값을 찾아갈 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이미지 센서의 노출시간과 아날로그 이득을 결정하기 위한 테이블 작성시 플리커를 고려함으로써 자동 노출 제어 과정에서 플리커 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이미지 센서에 의해 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도를 연산하는 과정에서 이미지 크롭, 영역 분할, 가중치 적용, 영역 선택 등을 통해 하드웨어의 연산량을 감소시키기고 이미지의 중요부분에 대한 최적의 노출이 가능하게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법의 플로차트이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 방법은, 크게 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블 작성 단계(S11)와, 이미지 프레임의 평균 휘도값(Y값)을 산출하는 단계(S12)와, 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 설정구간 내에 존재하는지 판단하는 단계(S13)를 포함한다.
상기 평균 휘도값이 사전 결정된 설정구간 내에 존재하는지 판단하는 단계(S13)에서 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 설정구간 내에 존재하지 않는 경우 에, 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 방법은, 다음 이미지 프레임에 적용할 인덱스를 결정하기 위해 현재 인덱스로부터의 이동 스텝을 산출하는 단계(S14)와, 상기 산출된 이동 스텝에 따라 이동된 인덱스에 상응하는 노출시간과 아날로그 이득을 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 각각 읽어들여 이미지 센서에 적용하는 단계(S15)를 더 포함할 수 있으며, 상기 단계(S15)에서 노출시간과 아날로그 이득이 적용된 이미지 센서로부터 다시 이미지 프레임을 획득하고 상기 이미지 프레임의 평균 휘도값(Y값)을 산출하는 단계(S12)와, 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 설정구간 내에 존재하는지 판단하는 단계(S13)를 반복할 수 있다.
상기 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 설정구간 내에 존재하는지 판단하는 단계(S13)에서 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 설정구간 내에 존재하는 경우에, 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 방법은, 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 최종 목표값과 실질적으로 동일한지 확인하는 단계(S16)와, 상기 평균 휘도값이 상기 최종 목표값과 동일하지 않은 경우, 다음 이미지 프레임에 적용할 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 인덱스를 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스의 이웃 인덱스로 결정하는 단계(S18)와, 상기 결정된 이웃 인덱스에 상응하는 노출시간과 아날로그 이득을 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 읽어들여 상기 이미지 센서에 적용하는 단계(S18)와, 이 새로운 노출시간 및 아날로그 이득이 적용된 이미지 센서로부터 획득한 다음 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계(S19)를 포함할 수 있으며, 이 다음 이미지 프레임의 평균 휘도값은 다시 최종 목표값과 비교된다(S16). 한편, 단계(S16)에서 상기 평균 휘도값이 사전 결정된 최종 목표값과 실질적으로 동일한 것으로 판단된 경우에는 노출 제어를 종료한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법에 대해 각 단계별로 그 작용 및 효과를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법에서 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블 작성 단계를 더욱 상세하게 도시한 플로차트이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블 작성 단계(도 1의 S11)는, 플리커(flicker) 및 이미지 센서의 특성을 고려한 최대 노출시간을 산출하는 단계(S111)와, 상기 산출된 최대 노출시간에 노출 테이블의 기준 인덱스를 적용하는 단계(S112)와, 상기 기준 인덱스가 되는 최대 노출시간에서부터 시작하여, 이전 인덱스의 노출시간에 사전 설정된 시간 팩터를 곱하여 그 다음 인덱스의 노출시간을 결정하여 노출 테이블을 완성하는 단계(S113)와, 상기 완성된 노출 테이블의 각 인덱스 별로 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계(S114)를 포함할 수 있다.
상기 플리커 및 이미지 센서의 특성을 고려한 최대 노출시간을 산출하는 단계(S111)는, 플리커를 유발시키는 주파수와 이미지 센서의 한 행(row)을 읽어들이는데 소요되는 시간과 사용자가 원하는 프레임 레이트를 얻기 위한 최대 노출 시간 을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 최대 노출시간은 하기 식 1과 같이 결정될 수 있다.
[식 1]
Figure 112008082787475-pat00002
상기 식 1에서 Max_exp는 최대 노출시간을 나타내고 Duration은 사용자가 원하는 프레임 레이트를 얻기 위한 최대 노출 시간을 나타내고, n은 양의 정수를 나타내고, AntiFlickerFreq는 플리커를 발생시키는 주파수를 나타내며, ROUND는 반올림을 통해 정수화를 하는 연산자를 나타낸다.
이어, 상기 산출된 최대 노출시간에 노출 테이블의 기준 인덱스를 적용하는 단계(S112)에서는 상기 산출된 최대 노출시간에 노출 테이블의 인덱스 중 기준이 되는 인덱스를 부여한다. 이 최대 노출시간이 갖는 인덱스로부터 나머지 인덱스들에게 할당되는 노출시간을 결정할 수 있다.
이어, 노출 테이블을 완성하는 단계(S113)에서는, 상기 최대 노출시간에 부여된 기준 인덱스로부터 시작하여 이전 인덱스에 대응되는 노출시간에 사전 설정된 시간 팩터를 승산하여 그 다음 인덱스에 대응되는 노출시간을 결정한다. 즉, 상기 최대 노출시간이 적용된 기준 인덱스의 다음 인덱스는 최대 노출시간에 시간 팩터를 곱한 결과가 자신의 노출시간으로 결정된다. 단계(S113)에서는, 이러한 이전 인덱스의 노출시간에 시간 팩터를 곱하여 다음 인덱스에 부여되는 노출시간을 결정하는 과정을 반복하여 시간 팩터를 곱하였을 때 사전 설정된 최소 노출시간보다 작은 값이 되는 경우 그 직전까지 지속된다. 이러한 과정을 통해 노출 테이블의 복수의 인덱스에 대해 각각 부여된 노출시간이 결정되고 이로써 노출 테이블 작성이 완료된다.
상기 단계(S113)에서는 노출시간에 승산되는 타임 팩터의 크기를 적절하게 조정함으로써 노출 테이블을 적용한 자동 노출 제어의 속도를 조정할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 시간 팩터를 조정하면 노출 테이블의 인덱스가 변화함에 따라 인덱스별로 결정되는 노출시간의 변동폭을 조정할 수 있다. 따라서, 적절하게 시간 팩터를 조정함으로써 사용자의 필요에 적합한 노출 테이블을 작성할 수 있게 된다.
이어, 완성된 노출 테이블의 각 인덱스 별로 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계(S114)에서는 노출 테이블의 인덱스에 해당하는 노출시간에서 더욱 세밀한 이미지의 노출 제어를 위해 각 노출 테이블의 각 인덱스별로 아날로그 이득 인덱스를 결정한다. 이러한 노출 테이블과 아날로그 이득 테이블의 관계가 도 4에 도시된다. 도 4에 도시된 것과 같이, 노출 테이블의 각 인덱스에는 각각 하나의 노출시간이 부여되고, 이 노출 테이블 각 인덱스에 대해서는 또 복수의 아날로그 이득 테이블의 인덱스가 부여된다. 각 노출 테이블 인덱스에 대해 적용된 아날로그 이득 테이블은 인덱스에 할당된 최대 아날로그 이득(N)은 해당 노출시간에 노이즈를 발생시키기 않는 아날로그 이득으로 결정되고, 최소 아날로그 이득은 단위이득으로 결정될 수 있다. 특히 최대 노출시간이 할당된 노출 테이블 인덱스에 대한 아날로그 이득 인덱스에서 최대 아날로그 이득은 저조도 모드에서 최대로 적용할 수 있는 아 날로그 이득으로 결정될 수 있다.
다음으로, 도 5는 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계를 더욱 상세하게 도시한 플로차트이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계(도 1의 S12)는 이미지 센서로부터 획득된 이미지 프레임을 크롭하는 단계(S121)와, 크롭된 부분을 복수의 분할 영역으로 구분하는 단계(S122)와, 상기 각 분할 영역별 휘도값을 산출하는 단계(S123)와, 상기 산출된 각 분할 영역의 휘도값에 가중치를 적용하는 단계(S124)와, 상기 가중치가 적용된 휘도값 중 적어도 일부를 이용하여 평균 휘도값을 연산하는 단계(S125)를 포함할 수 있다.
도 6은 상기 단계(S121) 및 단계(S122)에서 적용되는 이미지 프레임의 크롭 및 분할 영역 구분의 예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 것과 같이, 단계(S121)에서는 전체 이미지 프레임(61)의 일부분을 크롭하여 크롭된 이미지(62)를 생성하고, 이어 단계(S122)에서는 크롭된 이미지를 다시 복수의 분할 영역(63)으로 구분한다. 본 발명은 이미지 프레임의 평균휘도 산출 과정에서, 이미지 프레임의 크롭을 통해 이미지의 품질에 큰 영향을 미치지 않으며 불필요한 주변환경의 잡광에 노출되는 이미지 프레임의 주변부를 생략하므로 연산량을 줄이고, 이미지의 중요부분에 대해 더욱 적절한 노출이 이루어질 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 크롭된 이미지 프레임을 다시 복수의 분할 영역으로 구분하고 분할영역별로 휘도값을 연산한 후 분할 영역의 위치에 따라 가중치를 적용하여 이미지 품질에 영향을 미치는 부분(예를 들어, 중심부)에 대해 더욱 정확한 노출이 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 복수의 분할 영역 중에서도 다른 분할 영역에 비해 과도하게 높은 휘도값이나 과도하게 낮은 휘도값을 갖는 분할 영역을 평균 휘도값 연산에서 제외함으로써, 이미지의 중요한 부분(예를 들어, 피사체가 위치한 부분)에 대해 과도한 휘도값을 갖는 부분이 미치는 영향을 배제할 수 있다.
전술한 것과 같이, 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 작성이 완료되고(S11), 이미지 프레임의 평균 휘도값 산출(S12)이 이루어진 후, 이미지 프레임의 평균 휘도값은 사전설정된 설정구간 내에 속하는지 판단된다. 도 7은 이미지 프레임의 휘도값을 비교하기 위한 사전 결정된 최종목표값 및 설정구간을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 것과 같이, 휘도의 최종 목표값이 사전에 결정되고 이 최종목표값을 중심으로 양의 방향과 음의 방향으로 동일한 크기로 이격된 위치에 1차 목표값이 각각 설정될 수 있다. 이 두 개의 1차 목표값 사이의 구간이 단계(S13)에서 이미지 프레임의 평균 휘도값과 비교되는 상기 설정구간(A1)이 된다. 본 발명의 일실시형태에 따르면, 이 설정구간(A1)에 평균 휘도값이 존재하지 않는 경우, 노출 테이블 및 이득 테이블 각각의 인덱스를 다시 설정하고(S14) 새로이 설정된 인덱스에 해당하는 노출시간 및 아날로그 이득을 이미지 센서에 적용하여(S15) 다시 이미지 프레임을 획득한다.
노출 테이블 및 이득 테이블 각각의 인덱스를 다시 설정하는 단계(S14)는 현재 이미지 프레임에 적용하였던 인덱스로부터 다음 이미지 프레임에 적용할 인덱스 사이의 거리에 해당하는 이동 인덱스 스텝을 산출하는 단계일 수 있다. 즉, 상기 단계(S14)는 현재 적용된 인덱스에서 어느 정도 이동할 것인지 그 이동 크기를 산출하는 단계이다. 이러한, 이동 인덱스 스텝은, 이미지 프레임의 평균 휘도값과 1차 목표값 사이의 거리에 따라 그 크기를 다르게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 7의 구간(A2)에 평균 휘도값이 위치한 경우에는 1차 목표값에 가까이 평균 휘도값이 위치한 것으로 곧 설정구간으로 평균 휘도값이 이동할 수 있으므로 이동 인덱스 스텝을 작게 설정하고, 구간(A3)에 평균 휘도값이 위치한 경우에는 1차 목표값에 멀리 평균 휘도값이 위치한 것으로 신속하게 설정구간으로 평균 휘도값이 이동할 수 있도록 이동 인덱스 스텝을 크게 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 평균 휘도값이 설정구간(A1) 내에 위치하면, 최종 목표값에 인접한 것으로, 평균 휘도값과 최종 목표값이 동일한지 확인한 후(S16), 동일하지 않는 경우 다음 이미지 프레임에 적용할 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 인덱스를 현재 이미지 프레임에 적용한 인덱스의 바로 이웃 인덱스로 결정한다(S17). 다시 말하면, 이미지 프레임의 평균 휘도값이 설정구간(A1) 내에 존재하면 다음 이미지 프레임 획득에 적용할 인덱스로 이동하기 위한 인덱스 이동 스텝은 1으로 결정한다. 이어, 새로이 설정된 인덱스에 해당하는 노출시간 및 아날로그 이득을 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 읽어들여 이미지 센서에 적용한다(S18). 이어 새로운 노출시간 및 아날로그 이득을 적용한 이미지 센서에서 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 다시 산출하고, 최종목표값과 비교하는 단계를 다시 진행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 이미지 프레임의 평균 휘도값이 속하는 구간에 따라 인덱스를 변경하기 위한 인덱스 이동 스텝을 최종목표값과의 거리에 따라 상이하게 설정하여, 이미지 프레임의 평균 휘도값과 최종목표값의 오차가 큰 경우에는, 이미지 프레임의 평균 휘도값이 신속하게 최종목표값으로 근접할 수 있게 하고, 이미지 프레임의 평균 휘도값과 최종목표값의 오차가 작은 경우에는 인덱스 이동 스텝을 최소로 설정하여 안정적으로 최종목표값을 찾아갈 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법의 플로차트이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법에서 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블 작성 단계를 더욱 상세하게 도시한 플로차트이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법에서 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블 작성 단계의 노출 테이블의 결정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법의 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블 작성 단계에서 결정된 노출 테이블과 아날로그 이득 테이블의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법에서 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계를 더욱 상세하게 도시한 플로차트이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어방법의 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계에서 적용되는 이미지 프레임의 크롭 및 분할 영역 구분의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태에서, 이미지 프레임의 휘도값을 비교하기 위한 사전 결정된 최종목표값 및 설정구간을 도시한 도면이다.

Claims (8)

  1. 이미지 센서의 노출시간과 아날로그 이득을 각각 인덱스에 따라 설정한 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계;
    상기 이미지 센서에서 획득된 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하는 단계;
    상기 평균 휘도값이, 사전 결정된 최종 목표값을 포함하도록 사전에 설정된 설정구간 내에 있는지 확인하는 단계;
    상기 평균 휘도값이 상기 설정구간 내에 존재하지 않는 경우, 다음 이미지 프레임에 적용할 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 인덱스를 결정하기 위해, 상기 평균 휘도값과 상기 최종 목표값의 오차 크기에 따라 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스로부터의 이동 스텝을 결정하는 단계; 및
    상기 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스로부터 상기 이동 스텝을 결정하는 단계에서 결정된 이동 스텝만큼 이동된 인덱스에 상응하는 노출시간과 아날로그 이득을 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 읽어들여 상기 이미지 센서에 적용하고 다음 이미지 프레임을 획득한 후 상기 평균 휘도값을 산출하는 단계로 진행하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 자동 노출 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평균 휘도값이 상기 설정구간 내에 존재하는 경우, 상기 평균 휘도값이 상기 최종 목표값과 실질적으로 동일한지 판단하는 단계;
    상기 평균 휘도값이 상기 최종 목표값과 동일하지 않은 경우, 다음 이미지 프레임에 적용할 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블의 인덱스를 현재 이미지 프레임에 적용된 인덱스의 이웃 인덱스로 결정하는 단계;
    상기 결정된 이웃 인덱스에 상응하는 노출시간과 아날로그 이득을 상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블로부터 읽어들여 상기 이미지 센서에 적용하고 다음 이미지 프레임을 획득한 후 상기 획득된 다음 이미지 프레임의 평균 휘도값을 산출하고 상기 동일한 지 판단하는 단계로 진행하는 단계; 및
    상기 평균 휘도값이 상기 최종 목표값과 실질적으로 동일한 경우 자동 노출 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노출 테이블 및 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계는,
    플리커 및 이미지 센서의 특성을 고려한 최대 노출시간을 산출하는 단계;
    상기 산출된 최대 노출시간에 노출 테이블의 기준 인덱스를 적용하는 단계;
    상기 기준 인덱스가 되는 최대 노출시간에서부터 시작하여, 이전 인덱스의 노출시간에 사전 설정된 시간 팩터를 곱하여 그 다음 인덱스의 노출시간을 결정하여 노출 테이블을 완성하는 단계; 및
    상기 완성된 노출 테이블의 각 인덱스 별로 아날로그 이득 테이블을 작성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 최대 노출시간을 산출하는 단계는 하기 식 1에 의해 최대 노출시간을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
    [식 1]
    Figure 112010032922766-pat00003
    (Max_exp: 최대 노출시간, Duration: 사용자가 원하는 프레임 레이트를 얻기 위한 최대 노출 시간, n: 양의 정수, AntiFlickerFreq: 플리커를 발생시키는 주파수, ROUND: 반올림을 통해 정수화 하는 연산자)
  5. 제3항에 있어서,
    상기 노출 테이블 인덱스 별로 적용된 아날로그 이득 테이블의 인덱스에 할당된 최대 아날로그 이득은, 해당 노출시간에 노이즈를 발생시키기 않는 아날로그 이득으로 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 노출 테이블 인덱스 중 최대 노출시간이 할당된 노출 테이블 인덱스에 적용된 아날로그 이득 인덱스에서의 최대 아날로그 이득은, 저조도 모드에서 최대로 적용할 수 있는 아날로그 이득으로 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 평균 휘도값을 산출하는 단계는,
    상기 이미지 센서로부터 획득된 이미지 프레임을 크롭하는 단계;
    상기 크롭된 이미지 프레임을 복수의 분할 영역으로 구분하는 단계;
    상기 각 분할 영역별 휘도값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 각 분할 영역의 휘도값에 가중치를 적용하는 단계; 및
    상기 가중치가 적용된 휘도값 중 적어도 일부를 이용하여 평균 휘도값을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 스텝을 결정하는 단계는,
    상기 평균 휘도값이 상기 설정구간의 경계값에 가까이 위치할수록 이동 인덱스 스텝을 작게 설정하고, 상기 평균 휘도값이 상기 설정구간의 경계값에 멀리 위치할수록 이동 인덱스 스텝을 크게 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어방법.
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