KR101195370B1 - 초점 정보 제공 장치 및 초점 조절 장치 - Google Patents

초점 정보 제공 장치 및 초점 조절 장치 Download PDF

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Abstract

초점 정보 제공 장치는 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 적어도 하나의 선을 포함하는 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득부와, 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 상기 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산하고, 상기 연산된 에지 값들을 상기 기준선의 방향으로 합산하는 연산부 및 상기 합산된 에지 값들을 출력부를 통해 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

초점 정보 제공 장치 및 초점 조절 장치{APPARATUS FOR PROVIDING FOCUS INFORMATION AND APPARATUS FOR ADJUSTING FOCUS}
획득한 영상으로부터 에지 값을 연산하고, 연산된 에지 값에 기초하여 초점이 맞는지 여부를 나타내는 초점 정보를 제공하거나, 초점 정보에 기초하여 초점이 맞는지 여부를 판단하여 사용자 등에게 제공하는 기술에 관한 것이다.
일반적인 영상 획득 장치는 피사체의 영상을 필름이나 이미지 센서(image sensor)에 형성하기 위한 렌즈 모듈(lens module), 렌즈 모듈에 의해 형성된 영상을 전기 신호로 검출하기 위한 이미지 센서(image sensor) 및 검출된 전기 신호에 기초하여 영상을 보정, 변환 등의 처리하는 영상 처리부를 포함한다. 렌즈 모듈의 초점은 렌즈와 피사체 간의 거리에 따라 그 위치가 변화한다. 따라서, 피사체의 위치에 따른 렌즈의 위치 변화량이 그 카메라의 초점 심도(depth of focus) 범위 내에 있을 경우에 한하여, 영상 획득 장치는 우수한 품질의 영상을 획득할 수 있다. 즉, 선명한 이미지를 얻기 위해서, 이미지 센서의 수광면이 렌즈의 초점 심도 내에 위치하여야 한다. 따라서, 영상 획득 장치는 렌즈와 피사체 간의 거리가 변화됨에 따라, 렌즈의 위치를 변화시켜 초점을 맞추는 기능이 필요하다.
초점을 맞추기 위해, 렌즈의 거리를 변화시키면서 피사체의 영상을 획득하고, 검수자 등이 획득된 영상의 선명도를 육안으로 검사하는 방법이 사용되고 있다. 또는, 피사체의 영상에 포함된 명암의 차에 기초하여 콘트라스트(contrast)를 수치화하고, 수치화된 값을 이용하여 초점이 맞는지 여부를 판단하는 방법이 있다.
그러나, 이러한 방법들은 검사자의 주관적인 판단이 개입되거나, 외부의 환경 변화에 따라 급격하게 성능이 떨어진다.
설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 적어도 하나의 선을 포함하는 피사체의 영상을 획득하고, 획득된 영상으로부터 에지 값을 추출하고, 추출된 에지 값을 상기 기준선의 방향으로 합산하고, 합산된 에지 값을 검사자 또는 검사 장치 등에 제공함으로써, 검사자 또는 검사 장치 등이 합산된 에지 값에 기초하여 편리하고 정확하게 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있는 초점 정보 제공 장치에 관한 것이다.
또한, 합산된 에지 값에 기초하여 초점이 맞다고 판단될 때까지 렌즈의 위치를 자동으로 이동시킴으로써, 자동으로 초점을 맞출 수 있는 초점 조절 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초점 정보 제공 장치는 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 적어도 하나의 선을 포함하는 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득부와, 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 상기 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산하고, 상기 연산된 에지 값들을 상기 기준선의 방향으로 합산하는 연산부 및 상기 합산된 에지 값들을 출력부를 통해 출력하는 제어부를 포함한다.
초점 정보 제공 장치는 상기 기준선에 대응되는 합산된 에지 값과 설정된 에지 값을 비교하여 초점이 맞는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 판단 결과를 상기 출력부를 통해 출력할 수 있다.
제어부는 합산된 에지 값들을 그래프로 변환한 후, 상기 그래프를 상기 출력부를 통해 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초점 조절 장치는 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 적어도 하나의 선을 포함하는 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득부와, 상기 영상 획득부에 포함된 렌즈를 광축을 따라 이동시킬 수 있는 직선 이송부와, 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 상기 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산하고, 상기 연산된 에지 값들을 상기 기준선의 방향으로 합산하는 연산부와, 상기 기준선에 대응되는 합산된 에지 값과 설정된 에지 값을 비교하여 초점이 맞는지 여부를 판단하는 판단부 및 초점이 맞지 않는다고 판단된 경우, 상기 렌즈가 광축을 따라 이동되도록 상기 직선 이송부를 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는 판단 결과를 상기 출력부를 통해 출력할 수 있다.
개시된 발명에 따르면, 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 적어도 하나의 선을 포함하는 피사체의 영상을 획득하고, 획득된 영상으로부터 에지 값을 추출하고, 추출된 에지 값을 상기 기준선의 방향으로 합산하고, 합산된 에지 값을 검사자 또는 검사 장치 등에 제공함으로써, 검사자 또는 검사 장치 등이 합산된 에지 값에 기초하여 편리하고 정확하게 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 합산된 에지 값에 기초하여 초점이 맞다고 판단될 때까지 렌즈의 위치를 자동으로 이동시킴으로써, 자동으로 초점을 맞출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 초점 정보 제공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 초점 조절 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점이 맞는지 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 초점이 맞지 않는 경우와 초점이 맞는 경우에 출력부에 출력되는 그래프를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 초점 정보 제공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초점 정보 제공 장치(100)는 영상 획득부(110), 연산부(120), 판단부(130), 출력부(140) 및 제어부(150)를 포함한다. 초점 정보란 초점이 맞는지 여부를 판단하는데 사용되는 정보를 의미한다.
영상 획득부(110)는 피사체(50)의 영상을 획득할 수 있다. 피사체(50)는 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 선들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 피사체(50)는 위와 같은 선들을 포함하는 물체일 수 있다. 예를 들면, 영상 획득부(110)가 지문 인식 장치인 경우, 피사체(50)는 프리즘 위에 장착되는 테스트용 차트일 수 있다.
영상 획득부(110)는 렌즈 모듈(lens module), 렌즈 모듈에 의해 형성된 영상을 전기 신호로 검출하기 위한 이미지 센서(image sensor), 및 검출된 전기 신호에 기초하여 영상을 보정, 변환 등의 처리하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
연산부(120)는 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산할 수 있다. 에지 추출 필터로는 소벨(sobel) 필터, 로버츠(roberts) 필터, 라플라시안 필터 등이 있다. 예를 들면, 획득된 영상은 루미넌스 값으로 표현될 수 있으며, 연산부(120)는 에지 추출 필터와 루미넌스 값을 이용하여 에지 값을 연산할 수 있다.
연산부(120)는 연산된 에지 값들을 기준선의 방향으로 합산할 수 있다. 예를 들면, 기준선이 세로 방향인 경우, 연산부(120)는 연산된 에지 값들을 세로 방향으로 합산한다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
판단부(130)는 기준선에 대응되는 합산된 에지 값과 설정된 에지 값을 비교하여 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 설정된 에지 값은 제조업자 또는 사용자 등에 의해서 설정된 에지 값이거나 연산부(120)에서 합산된 에지들 중 어느 하나의 합산된 에지 값 등일 수 있다.
출력부(140)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 출력부(140)는 디스플레이부, 음향 출력 모듈, 진동 출력 모듈 및 프로젝터 모듈 등이 포함될 수 있다.
제어부(150)는 출력부(140)가 연산부(120)에서 합산된 에지 값을 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(150)는 합산된 에지 값들을 그래프로 변환한 후, 변환된 그래프를 출력부(140)를 통해 출력할 수 있다.
검수자 등은 출력부(140)를 통해 출력된 합산된 에지 값에 기초하여 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
제어부(150)는 판단부(130)의 판단 결과를 출력부(140)를 통해 출력할 수 있다. 따라서, 검수자 등은 출력부(140)를 통해 출력된 판단 결과에 기초하여 초점이 맞는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 이 경우, 검수자의 주관적인 판단이 개입되지 않고, 정확하게 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있다.
초점 정보 제공 장치는 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 적어도 하나의 선을 포함하는 피사체의 영상을 획득하고, 획득된 영상으로부터 에지 값을 추출하고, 추출된 에지 값을 상기 기준선의 방향으로 합산하고, 합산된 에지 값을 검사자 또는 검사 장치 등에 제공함으로써, 검사자 또는 검사 장치 등이 합산된 에지 값에 기초하여 편리하고 정확하게 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 합산된 에지 값에 기초하여 초점이 맞다고 판단될 때까지 렌즈의 위치를 자동으로 이동시킴으로써, 자동으로 초점을 맞출 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 초점 조절 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초점 조절 장치(200)는 영상 획득부(210), 연산부(220), 판단부(230), 출력부(240), 직선 이송부(250) 및 제어부(260)를 포함한다.
영상 획득부(210)는 피사체(50)의 영상을 획득할 수 있다. 피사체(50)는 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 선들을 포함할 수 있다. 피사체(50)는 위와 같은 선들을 포함하는 물체일 수 있다. 예를 들면, 영상 획득부(210)가 지문 인식 장치인 경우, 피사체(50)는 프리즘 위에 장착되는 테스트용 차트일 수 있다.
영상 획득부(210)는 렌즈 모듈(lens module), 렌즈 모듈에 의해 형성된 영상을 전기 신호로 검출하기 위한 이미지 센서(image sensor) 및 검출된 전기 신호에 기초하여 영상을 보정, 변환 등의 처리하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
연산부(220)는 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산할 수 있다. 에지 추출 필터로는 소벨(sobel) 필터, 로버츠(roberts) 필터, 라플라시안 필터 등이 있다. 예를 들면, 획득된 영상은 루미넌스 값으로 표현될 수 있으며, 연산부(220)는 에지 추출 필터와 루미넌스 값을 이용하여 에지 값을 연산할 수 있다.
연산부(220)는 연산된 에지 값들을 기준선의 방향으로 합산할 수 있다. 예를 들면, 기준선이 세로 방향인 경우, 연산부(220)는 연산된 에지 값들을 세로 방향으로 합산한다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.
판단부(230)는 기준선에 대응되는 합산된 에지 값과 설정된 에지 값을 비교하여 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 설정된 에지 값은 제조업자 또는 사용자 등에 의해서 설정된 에지 값이거나 연산부(220)에서 합산된 에지들 중 어느 하나의 합산된 에지 값 등일 수 있다. 예를 들면, 기준선에 대응되는 합산된 에지 값이 설정된 에지 값보다 큰 경우, 판단부(230)는 초점이 맞았다고 판단할 수 있다. 반면에, 기준선에 대응되는 합산된 에지 값이 설정된 에지 값보다 작은 경우, 판단부(230)는 초점이 맞지 않았다고 판단할 수 있다.
출력부(240)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 출력부(240)는 디스플레이부, 음향 출력 모듈, 진동 출력 모듈 및 프로젝터 모듈 등이 포함될 수 있다.
직선 이송부(250)는 영상 획득부(210)에 포함된 렌즈를 광축을 따라 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 직선 이송부(250)는 렌즈에 연결된 샤프트(shaft), 볼 스크류, 회동 가능한 연결 부재 등일 수 있다. 또한, 직선 이송부(250)는 상기 샤프트, 회동 가능한 연결 부재 등을 이동시킬 수 있는 모터 등을 더 포함할 수도 있다.
제어부(260)는 판단부(230)에서 초점이 맞지 않는다고 판단한 경우, 렌즈가 광축을 따라 이동되도록 직선 이송부(250)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(260)는 초점이 맞을 때까지 렌즈의 위치를 자동으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 자동으로 초점이 조절될 수 있다.
제어부(260)는 판단 결과를 출력부(240)를 통해 출력할 수 있다. 이에 따라, 검수자 등이 초점이 맞았는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다.
합산된 에지 값에 기초하여 초점이 맞다고 판단될 때까지 렌즈의 위치를 자동으로 이동시킴으로써, 자동으로 초점을 맞출 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점이 맞는지 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 영상 획득부(210)는 피사체(50)의 영상(300)을 획득할 수 있다. 피사체(50)는 설정된 기준선(301)에 가까워질수록 간격이 좁아지는 선들을 포함할 수 있다.
연산부(220)는 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 획득된 영상(300)으로부터 픽셀별 에지 값을 연산할 수 있다.
연산부(220)는 연산된 에지 값들을 기준선의 방향(310)으로 합산할 수 있다. 도 3을 기준으로 살펴보면, 연산부(220)는 연산된 에지 값들을 세로 방향으로 합산하여 11개의 합산된 에지 값을 생성할 수 있다. 다만, 합산된 에지 값의 개수는 이해를 돕기 위해 11개로 도시하였으나, 실제 합산된 에지 값의 개수는 더 많을 수 있다.
판단부(230)는 기준선에 대응되는 합산된 에지 값(320)과 설정된 에지 값(330)을 비교하여 초점이 맞는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제조업자 또는 사용자 등은 연산부(220)에서 합산된 에지들 중 어느 하나의 합산된 에지 값을 설정된 에지값(330)으로 선택할 수 있다. 설정된 에지값(330)이 기준선에 대응되는 합산된 에지 값(320)에 가까울수록, 판단부(230)는 초점이 맞는지 여부를 엄격하게 판단하는 것이다.
제어부(260)는 합산된 에지 값들을 그래프로 변환한 후, 변환된 그래프를 출력부(140)를 통해 출력할 수 있다. 이 경우, 검수자 등은 기준선에 대응되는 합산된 에지 값(320)이 주변의 합산된 에지 값보다 큰지 여부를 기준으로 초점이 맞는다고 판단할 수 있다. 예를 들면, 기준선에 대응되는 합산된 에지 값(320)이 주변의 합산된 에지 값보다 큰 경우, 검수자 등은 초점이 맞다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 검수자 등은 초점이 맞았는지 여부를 합산된 에지 값만으로도 용이하게 판단할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 초점이 맞지 않는 경우와 초점이 맞는 경우에 출력부에 출력되는 그래프를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 영상 획득부(210)는 피사체(50)의 영상(400a)을 획득할 수 있다. 초점이 맞지 않는 경우, 설정된 기준선(410a)의 주변의 영상(420a)이 일그러지거나 흐려진다.
연산부(220)는 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산할 수 있다. 연산부(220)는 연산된 에지 값들을 기준선의 방향으로 합산할 수 있다.
출력부(240)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.
제어부(260)는 합산된 에지 값들을 그래프로 변환한 후, 변환된 그래프(430a)를 출력부(140)를 통해 출력할 수 있다. 그래프(430a)를 참조하면, 초점이 맞이 않았기 때문에, 설정된 기준선(410a) 및 주변의 영상(420a)에 대응되는 합산된 에지 값이 다른 합산된 에지 값보다 작음을 알 수 있다.
도 1 및 도 4b를 참조하면, 도 4a의 렌즈의 위치를 초점이 맞는 방향으로 조금 이동시킨 후, 영상 획득부(210)는 피사체(50)의 영상(400b)을 획득할 수 있다. 도 4a 보다 초점이 더 맞았으므로, 설정된 기준선(410b)의 주변의 영상(420b)이 덜 일그러지거나 흐려졌음을 알 수 있다.
연산부(220)는 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산할 수 있다. 연산부(220)는 연산된 에지 값들을 기준선의 방향으로 합산할 수 있다.
제어부(260)는 합산된 에지 값들을 그래프로 변환한 후, 변환된 그래프(430b)를 출력부(140)를 통해 출력할 수 있다. 그래프(430b)를 참조하면, 도 4a 보다 초점이 더 맞았기 때문에, 설정된 기준선(410b) 및 주변의 영상(420b)에 대응되는 합산된 에지 값이 조금 커졌음을 알 수 있다.
도 1 및 도 4c를 참조하면, 도 4c의 렌즈의 위치를 초점이 맞는 방향으로 조금 이동시킨 후, 영상 획득부(210)는 피사체(50)의 영상(400c)을 획득할 수 있다. 초점이 거의 맞았으므로, 설정된 기준선(410c)의 주변의 영상(420c)이 거의 선명해졌음을 알 수 있다.
연산부(220)는 에지(edge) 추출 필터를 이용하여 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산할 수 있다. 연산부(220)는 연산된 에지 값들을 기준선의 방향으로 합산할 수 있다.
제어부(260)는 합산된 에지 값들을 그래프로 변환한 후, 변환된 그래프(430c)를 출력부(140)를 통해 출력할 수 있다. 그래프(430c)를 참조하면, 초점이 거의 맞았기 때문에, 설정된 기준선(410c) 및 주변의 영상(420c)에 대응되는 합산된 에지 값이 다른 부분의 합산된 에지 값보다 커졌음을 알 수 있다.
이와 같이, 초점이 거의 맞는 경우, 설정된 기준선에 대응되는 합산된 에지 값이 주변의 합산된 에지 값보다 커짐을 알 수 있다. 따라서, 설정된 기준선에 대응되는 합산된 에지 값이 주변의 합산된 에지 값보다 큰 경우, 검수자 등은 초점이 맞다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 검수자 등은 초점이 맞았는지 여부를 합산된 에지 값만으로도 용이하게 판단할 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

Claims (5)

  1. 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 복수의 선들을 포함하는 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득부;
    에지(edge) 추출 필터를 이용하여 상기 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산하고, 상기 연산된 에지 값들을 상기 기준선의 방향으로 합산하는 연산부; 및
    상기 합산된 에지 값들을 출력부를 통해 출력하는 제어부를 포함하는 초점 정보 제공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준선에 대응되는 합산된 에지 값과 설정된 에지 값을 비교하여 초점이 맞는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 판단 결과를 상기 출력부를 통해 출력하는 초점 정보 제공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 합산된 에지 값들을 그래프로 변환한 후, 상기 그래프를 상기 출력부를 통해 출력하는 초점 정보 제공 장치.
  4. 설정된 기준선에 가까워질수록 간격이 좁아지는 복수의 선들을 포함하는 피사체의 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 영상 획득부에 포함된 렌즈를 광축을 따라 이동시킬 수 있는 직선 이송부;
    에지(edge) 추출 필터를 이용하여 상기 획득된 영상으로부터 픽셀별 에지 값을 연산하고, 상기 연산된 에지 값들을 상기 기준선의 방향으로 합산하는 연산부;
    상기 기준선에 대응되는 합산된 에지 값과 설정된 에지 값을 비교하여 초점이 맞는지 여부를 판단하는 판단부; 및
    초점이 맞지 않는다고 판단된 경우, 상기 렌즈가 광축을 따라 이동되도록 상기 직선 이송부를 제어하는 제어부를 포함하는 초점 조절 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판단 결과를 출력부를 통해 출력하는 초점 조절 장치.
KR1020110006063A 2011-01-20 2011-01-20 초점 정보 제공 장치 및 초점 조절 장치 KR101195370B1 (ko)

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