KR101170748B1 - 촬영장치의 역광보정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 촬영장치의 역광보정방법은, 입력영상 내에서 소정 임계휘도(Yth) 이상의 휘도(Y)를 갖는 화소(이하, 클립화소)의 갯수 N을 카운트하는 단계; 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상인가를 판단하는 단계; 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상이라고 판단되면, 클립화소의 휘도값을 소정 규칙에 의하여 낮추는 단계; 및 자동노출조정을 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 역광보정방법에 의하면 촬상소자를 통하여 입력되는 영상의 적절한 역광보정조건 판단하여 입력 휘도레벨을 조정하는 역광보정을 수행하므로, 종래의 무조건적 역광보정에 의한 자동노출조정으로 불필요하게 영상의 왜곡되는 것을 개선할 수 있다.

Description

촬영장치의 역광보정방법{Back light compensation method of camera}
도 1은 본 발명의 역광보정방법이 적용되는 CCD 감시카메라의 간략화된 내부구성의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 촬영장치의 역광보정방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 3은 도 2의 S104 단계에서 휘도레벨을 낮추는 방법의 일 예를 설명한 감마(gamma) 특성곡선이다.
도 4는 클립화소에 대하여 영레벨로 휘도 고정이 수행된 후의 과다노출 방지를 위하여 영상 스케일링 방법이 수행된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 촬영장치의 역광보정방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명은, 감시 카메라와 같은 촬상소자를 이용한 촬영장치에 관한 것으로서, 특히 역광보정(BACK LIGHT COMPENSATION, BLC) 기능이 있는 촬영장치에 관한 것이다.
촬상소자를 이용한 촬영장치에서 BLC는 피사체가 역광상태 하에서 촬영될 경우 모니터에 재생 시, 배경은 밝고 피사체는 어둡게 되어 피사체가 식별불능 상태가 되는 것을 방지하기 위하여 대두된 기능으로, 한마디로 역광상태의 화질을 개선시키기 위하여 사용되는 기능을 말한다.
디지털 스틸 카메라(Digital still camera), CCTV(Closed Circuit Television)용 감시카메라와 같은 디지털 촬영장치를 이용하여 피사체를 촬상할 때, 피사체 주위에 자연광 또는 형광등과 같은 외부 발광체가 있는 경우, 피사체는 외부 발광체에 의해 역광상태에 놓이게 되어 선명하지 못하고 어둡게 촬상된다.
이는, 역광보정모드를 설정하지 않고 일반촬상모드로 피사체를 촬상함으로써 피사체에 대한 저휘도 레벨은 고려하지 않고, 촬영장치의 조리개를 통해 입사되는 외부 발광체에 대한 고휘도 레벨에 따라 자동노출조정(Auto-Exposure)를 실행하기 때문이다. 즉, 일반촬상모드에서는 외부발광체의 고휘도 레벨에 따라 조리개의 개구율을 축소하는 등의 AE 제어를 통하여 CCD(Charge Coupled Device)에 입사되는 광량을 감소시키기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 촬영장치에는 역광보정(Back Light Compensation, 이하 "BLC"라 한다) 기능이 내재되어 있다. BLC 기능은 피사체의 선명한 화질을 확보하기 위해 피사체에 대한 외부 발광체, 기타 간섭의 영향 등을 감소시켜 역광을 보정함으로써 최적의 선명도를 갖는 영상이 촬영되도록 하는 것이다.
이러한 BLC 기능 구현의 일 예로서 소위 BMB(Black Mask BLC)는 특정 휘도 레벨 이상의 픽셀 정보는 일정한 휘도값으로 고정하는 BLC 기법이다.
이러한 종래의 BMB 기법은 야간 등 저조도 상황이나 실제 주변 발광체의 강도 및 크기 등을 고려함이 없이 항시 동작하도록 설계되어 있어서, 주변 조도가 충분히 높거나, 주변 발광체의 크기 및 강도가 작아서 BLC 가 필요없는 상황인 경우에도 특정 휘도 레벨 이상의 픽셀 정보는 일정한 휘도값으로 고정하므로 불필요한 영상의 왜곡을 초래할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 촬상소자를 통하여 입력되는 영상의 적절한 역광보정조건 판단하여 입력 휘도레벨을 조정하는 역광보정방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 촬영장치의 역광보정방법은, (a) 입력영상 내에서 소정 임계휘도(Yth) 이상의 휘도(Y)를 갖는 화소(이하, 클립화소)의 갯수 N을 카운트하는 단계; (b) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상인가를 판단하는 단계; (c) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상이라고 판단되면, 상기 클립화소의 휘도값을 소정 규칙에 의하여 낮추는 단계; 및 (d) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 미만이라고 판단되거나 상기 (c) 단계 후에, 상기 낮추어진 휘도값에 따라 자동노출조정을 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계의 소정 규칙은, 상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 소정 값만큼 감소하는 것이 될 수 있다.
또한 상기 (c) 단계의 소정 규칙은, 상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값의 최대 레벨을 소정 값만큼 낮추어 변경하고, 상기 변경된 최대 레벨에 맞추어 상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 스케일하는 것이 될 수 있다.
또한 상기 (c) 단계의 소정 규칙은, 상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 일정한 값으로 고정하는 것이 될 수 있다. 여기서 상기 (c) 단계의 소정 규칙은, 상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 영레벨(black)로 고정하고, 영레벨로 고정된 임계화소수에 대하여 상기 프레임내 모든 화소의 휘도값을
Figure 112006045628667-pat00001
비율만큼 스케일하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 단계 전에 저조도 상황인가를 계속적으로 판단하고, 저조도 상황이라고 판단되면 상기 (a) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 역광보정방법이 적용되는 CCD 감시카메라의 간략화된 내부구성의 일 예를 나타낸 블록도로서, 렌즈부(100), CCD(102), CDS/AGC/AD부(104), DSP(106), 렌즈구동부(110), 모니터(108)를 구비한다.
렌즈부(100)는 피사체로부터의 빛을 광학적으로 처리한다. 렌즈부(100)는 줌 렌즈, 포커스 렌즈, 보상 렌즈, 조래개를 포함하며, 이들을 조정하기 위한 줌 모터, 포커스 모터, 및 조리개 모터를 구비할 수 있다.
CCD(Charge Coupled Device, 102)는 렌즈부(100)로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다.
CDS/AGC/AD(Correlation Double Sampler/Auto Gain Control/Analog-to-Digital converter)부(104)는, CCD(102)로부터의 아날로그 신호를 처리하여, 그 고주파 노이즈를 제거하고, 게인을 조정한 후, 디지털 신호로 변환시킨다.
DSP(Digital Signal Processor, 106)는 CDS/AGC/AD부(104)로부터의 디지털 신호를 처리하여 휘도(Y) 및 색도(C) 신호로 분류된 디지털 영상 신호를 발생시킨다. 또한, DSP(106)는 CCD(102)와 CDS/AGC/AD부(104)의 동작을 제어한다. 또한, DSP(106)는 렌즈구동부(110)를 통하여 렌즈부(100)의 줌 모터, 포커스 모터, 조리개 모터를 구동하여 렌즈부(100)를 조정한다.
여기서 DSP(106)는 도 2 이하에서 상세히 설명할 본 발명의 역광보정(Back Light Control, BLC) 방법을 수행하며, BLC 결과를 반영하여 CCD(102), CDS/AGC/AD부(104), 렌즈구동부(110)를 제어하게 되며, 이에 의하여 자동노출조절(Auto Exposure, AE)를 수행하게 된다.
도면에 도시되지는 않았지만, DSP(106) 내부 또는 주변회로에 데이터 처리를 위한 DRAM(Dynamic Random Access Memory), 구동모터 등 카메라 장치의 구성요소 제어를 위한 마이크로 제어기를 구비할 수 있다.
모니터(108)는 DSP(106)로부터 생성된 디지털 영상 신호를 소정 신호형식 예 컨대 CVBS(Composite Video Banking Sync)에 의해 전달받아 이를 화면에 디스플레이한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 촬영장치의 역광보정방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
먼저, 입력 영상 내에서 임계휘도(Yth) 이상의 휘도(Y)를 갖는 화소(이하, 클립화소)의 갯수 N을 카운트한다(S100).
그리고, 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상인가를 판단한다(S102). 본 발명의 제1특징은, S102 단계에 있다. 즉 입력 영상의 조건을 판단하여 역광보정을 선별적으로 수행하는 것이다. S102 단계에 의하여 종래의 BMB 기법이 실제 주변 발광체의 강도 및 크기 등을 고려함이 없이 항시 동작하도록 설계되어 있어서, 주변 발광체의 크기 및 강도가 작아서 BLC 가 필요없는 상황인 경우에도 특정 휘도 레벨 이상의 픽셀 정보는 일정한 휘도값으로 고정하므로 불필요한 영상의 왜곡을 초래하는 문제점을 개선할 수 있다.
만일, 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 미만이라고 판단되면 S104 단계의 휘도 클립과정을 수행하지 않는다.
그러나 만일, 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상이라고 판단되면, 임계휘도(Yth) 이상인 화소의 휘도값을 소정 규칙(Y←f(Y)<Y)에 의하여 낮춘다(S104).
그리고, 변경된 휘도값에 따라 자동노출조정을 수행한다(S106).
S100~S106 단계는 BLC 종료 명령(S108)이 내려지기 전까지 계속 수행될 수 있다.
이하에서는 S104 단계의 실시예들을 상세히 설명한다.
여기서, 소정 규칙 Y←f(Y)<Y 는 Y 보다 작은 Y에 관한 함수값 f(Y)에 의한 휘도값 변경을 의미한다.
여기서 f(Y)는 임계휘도(Yth) 이상인 화소의 휘도값을 소정 값만큼 감소하는 것이 될 수 있다.
Figure 112006045628667-pat00002
또한 f(Y)는 임계휘도(Yth) 이상인 화소의 휘도값의 최대 레벨을 소정 값만큼 낮추어 변경하고, 변경된 최대 레벨에 맞추어 임계휘도(Yth) 이상인 화소의 휘도값을 스케일하는 것이 될 수 있다. 예컨대 0~255(256계조) 그레이스케일(gray scale)을 사용하는 경우에, 최대계조를 180으로 변경하고, 휘도값을 다음 수학식 2와 같이 스케일할 수 있다.
Figure 112006045628667-pat00003
또한 f(Y)는 임계휘도(Yth) 이상인 화소(클립화소)의 휘도값을 일정한 값으로 고정하는 것이 될 수 있다.
Figure 112006045628667-pat00004
도 3은 감마보정의 특성곡선 변경 적용에 의하여 이러한 수학식 3을 구현한 일 예로서, 클립화소수가 일정개수 미만(N<Nth)이면 정상적인 감마 특성곡선을 따르고, 클립화소수가 일정개수 이상(N≥Nth)이면 변경된 감마 특성곡선을 따라 입력 휘도레벨이 임계휘도(Yth) 이상인 화소들에 대하여 낮은 일정 휘도값(f(Y))으로 고정한다.
수학식 3에서 Y1=0 으로 설정하여, 임계휘도(Yth) 이상인 화소의 휘도값을 모두 영레벨(black)로 고정하는 경우에는, 전체화소에서 영레벨로 고정된 화소수가 제거된 효과가 발생한다. 감소된 화소수를 기준으로 자동노출조정을 실행하면, 클립화소 이외의 영역에서 일부화소가 포화되어 과다노출이 발생할 우려가 있다. 따라서 이 경우에는 다음 수학식 4에 의하여 휘도를 다시 스케일한 후에 자동노출조정을 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
Figure 112006045628667-pat00005
도 4는 클립화소에 대하여 영레벨로 휘도 고정이 수행된 후의 과다노출 방지를 위하여 영상 스케일링 방법이 수행된 예를 설명하기 위한 도면으로서, 클립화소 영역(CLIP1, CLIP2)를 제외한 나머지 영역에 대한 결과적인 휘도 조정은 다음 수학식 5의 결과가 된다. 이 때 클립화소영역(CLIP1, CLIP2)은 영레벨(black)으로 고정되었다.
Figure 112006045628667-pat00006
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 촬영장치의 역광보정방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 도 2에 부가하여 S200 단계가 더 구비된 실시예이다.
먼저, BLC의 실행 조건으로 저조도 상황인가를 판단한다(S200). 여기서 저조도 상황인가의 판단은 예컨대, CDS/AGC/ADC부(도 1의 104)의 AGC 레벨을 참조하여 그 값이 일정한 값 이상이 되면 저조도 상황으로 판단할 수 있다. S200 단계는 역광보정조건을 판단하기 위한 본 발명의 2번째 특징이다. 즉 입력 영상의 조건을 판단하여 역광보정을 선별적으로 수행하는 것이다. S102 단계에 의하여 종래의 BMB 기법이 주변 조도가 충분히 높거나 주변 발광체의 크기가 작아서 BLC 가 필요없는 상황인 경우에도 특정 휘도 레벨 이상의 픽셀 정보는 일정한 휘도값으로 클립하므로 불필요한 영상의 왜곡을 초래하는 문제점을 개선할 수 있다.
S200 단계에 의하면 주변 조도가 충분한 상황, 주간에는 역광이 어느 정도 있어도 영상을 식별하기 용이하므로, BLC를 수행하지 않는다. 그리고 저조도 상황, 야간에는 자동차의 헤드라이트와 같은 역광에 의하여 주변이 상대적으로 매우 어두 워지는 상황이 되었을 때에만 BLC를 수행하게 된다.
S200 단계에 의해 저조도 상황이라고 판단된 경우에, 입력 영상 내에서 임계휘도(Yth) 이상의 휘도(Y)를 갖는 화소(클립화소)의 갯수 N을 카운트한다(S202). 그리고, 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상인가를 판단한다(S204).
그리고, 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상이라고 판단되면, 임계휘도(Yth) 이상인 화소의 휘도값을 소정 규칙(Y←f(Y)<Y)에 의하여 낮춘다(S206). 만일, 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 미만이라고 판단되면 S206 단계의 휘도 클립과정을 수행하지 않는다. 그리고, 변경된 휘도값에 따라 자동노출조정을 수행한다(S208).
S202~S208 단계는 BLC 종료 명령(S210)이 내려지기 전까지 계속 수행될 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 역광보정방법에 의하면 촬상소자를 통하여 입력되는 영상의 적절한 역광보정조건 판단하여 입력 휘도레벨을 조정하는 역광보정을 수행하므로, 종래의 무조건적 역광보정에 의한 자동노출조정으로 불필요하게 영상의 왜곡되는 것을 개선할 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면들에 표현된 예시들에 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 예들에 의해 가르침 받은 당업자라면, 다음의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 목적 내에서 치환, 소거, 병합 등에 의하여 전술한 실시 예들에 대해 많은 변형이 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. (a) 입력영상 내에서 소정 임계휘도(Yth) 이상의 휘도(Y)를 갖는 화소(이하, 클립화소)의 갯수 N을 카운트하는 단계;
    (b) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상인가를 판단하는 단계;
    (c) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상이라고 판단되면, 상기 클립화소의 휘도값을 소정 규칙에 의하여 낮추는 단계; 및
    (d) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 미만이라고 판단되거나 상기 (c) 단계 후에, 상기 낮추어진 휘도값에 따라 자동노출조정을 수행하는 단계를 구비하고,
    상기 (c) 단계의 소정 규칙은
    상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 소정 값만큼 감소하는 것을 특징으로 하는 카메라의 역광보정방법.
  3. (a) 입력영상 내에서 소정 임계휘도(Yth) 이상의 휘도(Y)를 갖는 화소(이하, 클립화소)의 갯수 N을 카운트하는 단계;
    (b) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상인가를 판단하는 단계;
    (c) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상이라고 판단되면, 상기 클립화소의 휘도값을 소정 규칙에 의하여 낮추는 단계; 및
    (d) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 미만이라고 판단되거나 상기 (c) 단계 후에, 상기 낮추어진 휘도값에 따라 자동노출조정을 수행하는 단계를 구비하고,
    상기 (c) 단계의 소정 규칙은
    상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값의 최대 레벨을 소정 값만큼 낮추어 변경하고, 상기 변경된 최대 레벨에 맞추어 상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 스케일하는 것을 특징으로 하는 카메라의 역광보정방법.
  4. (a) 입력영상 내에서 소정 임계휘도(Yth) 이상의 휘도(Y)를 갖는 화소(이하, 클립화소)의 갯수 N을 카운트하는 단계;
    (b) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상인가를 판단하는 단계;
    (c) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 이상이라고 판단되면, 상기 클립화소의 휘도값을 소정 규칙에 의하여 낮추는 단계; 및
    (d) 상기 클립화소의 갯수 N이 소정 임계갯수(Nth) 미만이라고 판단되거나 상기 (c) 단계 후에, 상기 낮추어진 휘도값에 따라 자동노출조정을 수행하는 단계를 구비하고,
    상기 (c) 단계의 소정 규칙은
    상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 일정한 값으로 고정하는 것을 특징으로 하는 카메라의 역광보정방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 (c) 단계의 소정 규칙은
    상기 임계휘도 이상인 화소의 휘도값을 영레벨(black)로 고정하고,
    영레벨로 고정된 임계화소수에 대하여 상기 입력영상내 모든 화소의 휘도값을
    Figure 112011057856973-pat00007
    비율만큼 스케일하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라의 역광보정방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 전에 저조도 상황인가를 계속적으로 판단하고, 저조도 상황이라고 판단되면 상기 (a) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라의 역광보정방법.
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