KR101247321B1 - 이미지 센서용 계수 산출 장치 및 이미지 센서용 계수 산출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가시광과 적외광을 분리하기 위한 계수를 자동 산출하는 이미지 센서용 계수 산출 장치 및 이미지 센서용 계수 산출 방법을 개시한다.
본 발명의 이미지 센서용 계수 산출 장치는, 수광한 가시광 및 적외광을 광전 변환하여 제1 신호를 출력하는 제1 소자와, 수광한 적외광을 광전 변환하여 제2 신호를 출력하는 제2 소자와, 상기 제1 및 제2 신호의 진폭치를 취득하는 진폭치 취득부와, 상기 제1 소자에 의해 출력되는 제1 신호의 진폭치로부터, 상기 제2 소자에 의해 출력되는 제2 신호의 진폭치에 제1 계수를 곱해 얻어지는 진폭치를 차감하여 상기 제1 신호에 포함되는 가시광의 성분을 추출하는 신호 분리부를 포함하는 이미지 센서로부터의 상기 제1 및 제2 신호의 진폭치에 기초하여 상기 제1 계수를 산출하는 계수 산출부를 구비할 수 있다.

Description

이미지 센서용 계수 산출 장치 및 이미지 센서용 계수 산출 방법{Apparatus and Method for calculating coefficient of Image sensor}
본 발명은 이미지 센서용 계수 산출 장치 및 이미지 센서용 계수 산출 방법에 관한 것이다.
가시광과 적외광을 공통의 광다이오드로 검출하는 이미지 센서가 알려져 있다(일본특허공개문헌 제2007-74635호). 상기 이미지 센서에서, 광다이오드에서 출력되는 신호에는 가시광의 성분과 적외광의 성분이 포함되어 있다. 따라서 상기 이미지 센서는 광다이오드에서 출력된 신호를 가시광의 성분과 적외광의 성분으로 분리하는 신호 분리 수단을 구비하고 있다. 이 신호 분리 수단은 다음과 같이 가시광의 성분과 적외광의 성분을 분리한다.
적색의 성분을 R, 녹색의 성분을 G, 청색의 성분을 B라고 표현한다. 또 적색 광다이오드에 의해 출력되는 신호가 포함한 적외광의 성분을 IR1, 녹색 광다이오드에 의해 출력되는 신호가 포함한 적외광의 성분을 IR2, 청색 광다이오드에 의해 출력되는 신호가 포함한 적외광의 성분을 IR3라고 표현한다. 또한 적외광용 광다이오드에 의한 출력을 IR4라고 표현한다. 이에 따라 적색 광다이오드에 의한 출력은 R+IR1라고 표현된다. 또 녹색 광다이오드에 의한 출력은 G+IR2라고 표현된다. 그리고 청색 광다이오드에 의한 출력은 B+IR3라고 표현된다.
상기 신호 분리 수단은 IR1≒KR*IR4, IR2≒KG*IR4, IR3≒KB*IR4가 되는 계수KR, KG, KB를 유지하고 있으며, 이 계수 KR, KG, KB를 이용하여 출력 R, G, B를 산출한다. 구체적으로는, 상기 신호 분리 수단은 적색 광다이오드에 의한 출력에서 KR*IR4를 빼고, 녹색 광다이오드에 의한 출력에서 KG*IR4를 빼고, 청색 광다이오드에 의한 출력에서 KB*IR4를 뺌으로써 가시광의 성분 R, G, B를 산출하였다.
종래에는 이미지 센서에 대해 계수 KR, KG, KB는 경험에 기초하여 미리 수동으로 설정되어 있었다. 따라서 환경이 변화된 경우에 적응적으로 계수를 변경할 수 없었다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 가시광과 적외광을 수광하여 광전 변환할 수 있는 소자에서 출력된 신호로부터 가시광의 성분과 적외광의 성분을 분리하기 위해 이용하는 계수를 자동적으로 산출할 수 있는, 이미지 센서용 계수 산출 장치 및 이미지 센서용 계수 산출 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 장치는, 수광한 가시광 및 적외광을 광전 변환하여 제1 신호를 출력하는 제1 소자와, 수광한 적외광을 광전 변환하여 제2 신호를 출력하는 제2 소자와, 상기 제1 소자에 의해 출력되는 제1 신호의 진폭치로부터, 상기 제2 소자에 의해 출력되는 제2 신호의 진폭치에 제1 계수를 곱하여 획득되는 진폭치를 차감하여 상기 제1 신호에 포함되는 가시광의 성분을 추출하는 신호 분리부를 가진 이미지 센서에서 이용하는 계수를 산출하는 이미지 센서용 계수 산출 장치로서, 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 상기 제1 신호의 진폭치에 제2 계수를 곱하여 획득되고, 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치와 상기 제2 신호의 진폭치에 제3 계수를 곱하여 획득되는 진폭치와의 제곱 오차가 최소가 되는 상기 제1 내지 제3 계수를 산출하는 계수 산출부를 구비할 수 있다.
상기 구성의 이미지 센서용 계수 산출 장치는, 가시광과 적외광을 수광한 이미지 센서에 의해 출력되는 신호로부터, 가시광의 성분과 적외광의 성분을 분리하기 위한 계수를 자동 산출할 수 있게 된다. 또 환경(예를 들면, 밤낮, 기후 등)이 변화된 경우에도 용이하게 계수를 재계산할 수 있기 때문에 환경에 따른 최적의 계수를 이미지 센서에 제공함으로써 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과, 이미지 센서에 의해 출력되는 신호로부터 현상되는 화상의 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
또 상기 이미지 센서용 계수 산출 장치는, 상기 계수 산출부에 의해 산출된 제1 내지 제3 계수를 각각 로우 패스 필터, 유한 임펄스 응답 필터 또는 무한 임펄스 응답 필터에 의해 처리하는 필터 처리부를 더 구비할 수 있다. 상기 구성에 의해 이미지 센서에 의해 출력되는 신호의 순간적인 변동에 따라 생기는 물결 현상(ringing)과 같은 현상을 배제할 수 있게 된다.
또 상기 계수 산출부는 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 소정 변화량을 초과하여 변화할 때마다 상기 제1 내지 제3 계수를 계산하도록 구성될 수 있다. 해당 계수는 시간적으로 천천히 변화되는 것이라면, 어느 정도 시간을 두고 계수를 계산해도 충분히 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다. 또 계수의 계산 빈도를 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있게 된다. 계수의 변화가 커지는 것은, 가시광의 휘도 성분이 크게 변화된 경우이다. 따라서 가시광의 휘도 성분 변화를 감시하여 그 변화량이 큰 경우에 계수를 재계산하도록 구성함으로써 전력 절약에 기여할 수 있다.
또 상기 계수 산출부는 소정 주기로 상기 제1 내지 제3 계수를 계산하도록 구성될 수 있다. 해당 계수는 시간적으로 천천히 변화되는 것이라면, 어느 정도 시간을 두고 계수를 계산해도 충분히 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다. 또 계수의 계산 빈도를 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법은, 수광한 가시광 및 적외광을 광전 변환하여 제1 신호를 출력하는 제1 소자와, 수광한 적외광을 광전 변환하여 제2 신호를 출력하는 제2 소자와, 상기 제1 소자에 의해 출력되는 제1 신호의 진폭치로부터, 상기 제2 소자에 의해 출력되는 제2 신호의 진폭치에 제1 계수를 곱하여 획득되는 진폭치를 차감하여 상기 제1 신호에 포함되는 가시광의 성분을 추출하는 신호 분리부를 가진 이미지 센서에서 이용하는 계수를 산출하는 이미지 센서용 계수 산출 방법으로서, 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 상기 제1 신호의 진폭치에 제2 계수를 곱하여 획득되고, 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치와 상기 제2 신호의 진폭치에 제3 계수를 곱해 얻어지는 진폭치와의 제곱 오차가 최소가 되는 상기 제1 내지 제3 계수를 산출하는 계수 산출 단계를 포함할 수 있다.
상기 구성에 의해 가시광과 적외광을 수광한 이미지 센서에 의해 출력되는 신호로부터, 가시광의 성분과 적외광의 성분을 분리하기 위한 계수를 자동 산출할 수 있게 된다. 또 환경이 변화된 경우에도 용이하게 계수를 재계산할 수 있기 때문에 환경에 따른 최적의 계수를 이미지 센서에 제공함으로써 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과, 이미지 센서에 의해 출력되는 신호로부터 현상되는 화상의 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
또 상기 이미지 센서용 계수 산출 방법은, 상기 계수 산출 단계에서 산출된 제1 내지 제3 계수를 각각 로우 패스 필터, 유한 임펄스 응답 필터 또는 무한 임펄스 응답 필터에 의해 처리하는 필터 처리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 구성에 의해 이미지 센서에 의해 출력되는 신호의 순간적인 변동에 따라 생기는 물결 현상과 같은 현상을 배제할 수 있게 된다.
또 상기 계수 산출 단계에서는, 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 소정 변화량을 초과하여 변화할 때마다 상기 제1 내지 제3 계수가 계산될 수 있다. 해당 계수는 시간적으로 천천히 변화되는 것이라면, 어느 정도 시간을 두고 계수를 계산하더라도 충분히 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다. 또 계수의 계산 빈도를 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있게 된다. 계수의 변화가 커지는 것은, 가시광의 휘도 성분이 크게 변화된 경우이다. 따라서 가시광의 휘도 성분의 변화를 감시하여 그 변화량이 큰 경우에 계수를 재계산하도록 구성함으로써 전력 절약에 기여할 수 있다.
또 상기 계수 산출 단계에서는, 소정 주기로 상기 제1 내지 제3 계수가 계산될 수 있다. 해당 계수는 시간적으로 천천히 변화되는 것이라면, 어느 정도 시간을 두고 계수를 계산하더라도 충분히 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다. 또 계수의 계산 빈도를 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따라 상기 이미지 센서용 계수 산출 장치가 가진 기능을 컴퓨터에 실현시키기 위한 프로그램이 제공될 수 있다. 또 본 발명의 일 실시예에 따라 해당 프로그램이 기록된, 컴퓨터에 의해 독취 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 발명은 가시광과 적외광을 수광하여 광전 변환할 수 있는 소자에서 출력된 신호로부터 가시광의 성분과 적외광의 성분을 분리하기 위해 이용하는 계수를 자동적으로 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 장치에 의해 산출되는 계수의 특징에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예(변형예1)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예(변형예2)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예(변형예3)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 장치의 기능을 실현할 수 있는 하드웨어 구성 예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복하는 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
우선, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시한 것처럼, 본 실시예에 따른 이미지 센서는 주로 촬상 소자(10)(Imager)와 신호 분리 수단(20)(Subtracting IR signals)으로 구성된다. 아울러 도 1에 기재되어 있는 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)에 대해서는 이후에서 상술하기로 한다.
촬상 소자(10)는 가시광 및 적외광에 감응하는 복수의 광전 변환 소자와 적외광에 감응하는 복수의 광전 변환 소자로 구성되어 있다. 또 각 픽셀에 상당하는 촬상 소자(10)의 각 블럭은 4종류의 광전 변환 소자로 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 1에 도시한 것처럼 각 블럭은 R+IR에 감응하는 제1 광전 변환 소자, G+IR에 감응하는 제2 광전 변환 소자, B+IR에 감응하는 제3 광전 변환 소자 및 IR에 감응하는 제4 광전 변환 소자로 구성되어 있다. 여기서, 적색광을 R, 녹색광을 G, 청색광을 B, 적외광을 IR로 표현한다.
가시광 및 적외광을 포함한 광을 촬상 소자(10)에 조사하면, 촬상 소자(10)는 조사된 광의 강도에 따른 진폭을 가진 신호를 출력한다. 이때 제1 광전 변환 소자는 적색광(R) 및 적외광(IR)의 강도에 따른 진폭을 가진 신호를 출력한다. 또 제2 광전 변환 소자는 녹색광(G) 및 적외광(IR)의 강도에 따른 진폭을 가진 신호를 출력한다. 또한 제3 광전 변환 소자는 청색광(B) 및 적외광(IR)의 강도에 따른 진폭을 가진 신호를 출력한다. 그리고 제4 광전 변환 소자는 적외광(IR)의 강도에 따른 진폭을 가진 신호를 출력한다.
단, 적외광(IR)에 대한 제1 내지 제4 광전 변환 소자의 감도는 각각 다르다. 따라서 같은 적외광(IR)의 조사를 받아도 제1 내지 제4 광전 변환 소자에서 출력되는 신호에 포함되는 적외광 성분의 진폭치는 각각 다르다. 적색광(R)의 조사를 받은 경우에 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 R로 표현하고, 녹색광(G)의 조사를 받은 경우에 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 G로 표현하고, 청색광(B)의 조사를 받은 경우에 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 B로 표현한다.
또 적외광(IR)의 조사를 받은 경우에 제1 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 IR1으로 표현하고, 적외광(IR)의 조사를 받은 경우에 제2 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 IR2로 표현하고, 적외광(IR)의 조사를 받은 경우에 제3 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 IR3로 표현하고, 적외광(IR)의 조사를 받은 경우에 제4 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 IR4로 표현한다.
이와 같이 표현하면, 제1 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치는 R+IR1으로 표현된다. 또 제2 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치는 G+IR2로 표현된다. 또한 제3 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치는 B+IR3로 표현된다. 그리고 제4 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치는 IR4로 표현된다. 도 1에 도시한 것처럼, 제1 내지 제4 광전 변환 소자에서 출력된 4종류의 신호는 신호 분리 수단(20)에 입력된다.
이들 4종류의 신호가 입력되면 신호 분리 수단(20)은 그 진폭치 R+IR1, G+IR2, B+IR3, IR4에 기초하여 적색광 성분(R), 녹색광 성분(G), 청색광 성분(B)을 분리한다. 종래의 이미지 센서에서의 신호 분리 수단은 IR1≒KR*IR4, IR2≒KG*IR4, IR3≒KB*IR4가 되는 계수 KR, KG, KB를 유지하고 있으며, 이 계수 KR, KG, KB를 이용하여 각 색광 성분 R, G, B를 산출하였다. 구체적으로는 R+IR1에서 KR*IR4를 빼고, G+IR2에서 KG*IR4를 빼고, B+IR3에서 KB*IR4를 뺌으로써 R, G, B를 산출하였다.
그러나 종래의 이미지 센서에서는 계수 KR, KG, KB가 고정값이다. 따라서 환경에 따라 최적의 계수 KR, KG, KB가 변화되어도 적응할 수 없다. 또 계수 KR, KG, KB는 경험에 기초하여 설정되어 있기 때문에 최적의 계수 KR, KG, KB를 결정할 때 시간이 소요된다.
본 발명은 계수 KR, KG, KB를 자동적으로 결정하는 방법으로 상기 문제점을 해결하고자 한다. 도 1에 도시한 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는, 환경에 따른 최적의 계수 KR, KG, KB를 자동 산출하는 수단이다. 상기 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)를 적용함으로써 환경의 변화에 따라 적응적으로 계수 KR, KG, KB를 결정할 수 있게 된다. 이하 계수 KR, KG, KB를 제1 계수라고도 칭한다.
본 발명의 이미지 센서는 수광한 가시광 및 적외광을 광전 변환하여 제1 신호를 출력하는 제1 소자와, 수광한 적외광을 광전 변환하여 제2 신호를 출력하는 제2 소자를 구비할 수 있다. 상기 제1 소자는 상기 제1 내지 제3 광전 변환 소자를 포함하고, 상기 제2 소자는 상기 제4 광전 변환 소자를 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 제1 및 제2 신호의 진폭치를 취득하고, 상기 제1 소자에 의해 출력되는 제1 신호의 진폭치로부터, 상기 제2 소자에 의해 출력되는 제2 신호의 진폭치에 제1 계수를 곱해 얻어지는 진폭치를 차감하여 상기 제1 신호에 포함되는 가시광의 성분을 추출하는 신호 분리 수단을 포함할 수 있다.
이상 본 실시예에 따른 이미지 센서의 구성에 대해서 설명하였다.
이하, 본 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)에 의한 이미지 센서용 계수 산출 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 이하에서는, 도 2에 도시한 것처럼 제1 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치(R+IR1)를 RI, 제2 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치(G+IR2)를 GI, 제3 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치(B+IR3)를 BI, 제4 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치(IR4)를 IR로 표기한다. 또 적색광 성분을 RO, 녹색광 성분을 GO, 청색광 성분을 BO로 표기한다. 또한 촬상 소자(10)의 블럭은 도 3에 도시한 구성을 가진 것으로 한다.
우선 n번째 블럭을 구성하는 광전 변환 소자에서 출력되는 신호의 진폭치를 각각 RI(n), GI(n), BI(n), IR(n)으로 표현한다. 또 RI(n), GI(n), BI(n)에 포함되는 각 색광 성분을 RO(n), GO(n), BO(n)으로 표현한다. 여기에서 제1 계수 KR, KG, KB를 이용하면 색광 성분 RO(n), GO(n), BO(n)은 RI(n), GI(n), BI(n), IR(n)를 이용하여 하기 수학식(1)과 같이 표현할 수 있다. 또 휘도 신호의 진폭치(Y)는 새로 도입하는 제2 계수 c1, c2, c3를 이용하여 하기 수학식(2)와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 1]
RO(n) = RI(n) - KR*IR(n)
GO(n) = GI(n) - KG*IR(n)
BO(n) = BI(n) - KB*IR(n)
[수학식 2]
Y(n) = c1*RO(n) + c2*GO(n) + c3*BO(n)
여기에서 휘도 신호 Y(n)이 제4 광전 변환 소자에서 출력된 신호의 진폭치 IR(n)에 비례한다고 가정한다. 즉, 휘도 신호 Y(n)가 진폭치 IR(n)에 제3 계수 S를 곱한 것과 동일해진다고 가정한다. 단, 실제로는 노이즈 등이 있기 때문에 Y(n)과 S*IR(n) 사이에는 오차가 생긴다. 그래서 하기 수학식(3)에 나타내는 오차 함수(F)를 도입하여 이 오차 함수(F)가 최소가 되는 제1 내지 제3 계수를 산출한다.
[수학식 3]
Figure 112011084504029-pat00001
상기 오차 함수(F)를 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S의 각각으로 편미분하면 하기 수학식(4)를 얻을 수 있다
[수학식 4]
Figure 112011084504029-pat00002
또 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S 각각에 KRi, KGi, KBi, c1i, c2i, c3i, Si를 대입한 경우의 편미분 계수를 하기 수학식(5)에 나타내는 것처럼 DKRi, DKGi, DKBi, Dc1i, Dc2i, Dc3i, DSi로 표현한다. 그리고 편미분 계수 DKRi, DKGi, DKBi, Dc1i, Dc2i, Dc3i, DSi가 나타내는 방향을 참조하여 도 4에 도시한 것처럼 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S의 최소값을 탐색한다.
[수학식 5]
Figure 112011084504029-pat00003
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S의 최소값을 탐색하기 위한 구체적인 처리의 흐름을 도시한 흐름도(flow chart)이다.
본 발명의 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서로부터 취득한 상기 제1 및 제2 신호의 진폭치에 기초하여 상기 제1 계수를 산출하는 계수 산출부를 구비할 수 있다.
상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치는 상기 제1 신호의 진폭치에 제2 계수를 곱하여 획득될 수 있다. 그리고, 상기 계수 산출부는 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치와 상기 제2 신호의 진폭치에 제3 계수를 곱하여 획득되는 진폭치와의 제곱 오차가 최소가 되는 제1 내지 제3 계수를 산출할 수 있다.
도 5에 도시한 것처럼, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 우선 i=0 및 초기값 KRi, KGi, KBi, c1i, c2i, c3i, Si를 설정한다(S101). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 상기 식(5)에 기초하여 DKRi, DKGi, DKBi, Dc1i, Dc2i, Dc3i, DSi를 계산한다(S102). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 Fi +1=F(Si +1, KRi+1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1)가 최소가 되는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i+1을 탐색한다(S103).
예를 들면, 편미분 계수 DSi가 음인 경우 KRi, KGi, KBi, c1i, c2i, c3i, Si를 고정하여 Si를 증가시키면 오차 함수(F)가 감소된다. 따라서 이 경우에는 Si를 Si+1>Si가 되는 Si +1로 갱신함으로써 오차 함수(Fi +1)를 작게 할 수 있다. 동일하게 하여 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 오차 함수(Fi +1)가 작아지도록 KRi, KGi, KBi, c1i, c2i, c3i를 갱신하여 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1을 결정한다.
이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1을 출력해야 할지 여부를 판단한다(S104). 예를 들면, ΔF = |Fi-Fi +1|이 소정의 문턱값보다 작은 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i+1, c3i +1을 출력해야 한다고 판단하고 단계 S105로 진행한다. 반면 ΔF = |Fi-Fi+1|이 소정의 문턱값보다 큰 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 i를 1 증가시키고(S106), 단계 S102로 진행한다.
단계 S105로 진행한 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i+1, c2i +1, c3i +1을 출력하고(S105), 일련의 처리를 종료한다. 여기에서 출력된 계수 중 제1 계수 KR, KG, KB는, 도 1에 도시한 것처럼 신호 분리 수단(20)에 입력된다.
이상, 본 실시예에 관한 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)에 의한 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하였다. 상기 구성에 의해 가시광과 적외광을 수광한 이미지 센서에 의해 출력되는 신호로부터, 가시광의 성분과 적외광의 성분을 분리하기 위한 계수를 자동 산출할 수 있게 된다. 또 환경이 변화된 경우에도 용이하게 계수를 재계산할 수 있기 때문에 환경에 따른 최적의 계수를 이미지 센서에 제공함으로써 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과, 이미지 센서에 의해 출력되는 신호로부터 현상되는 화상의 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 6은, 본 발명의 다른 실시예(변형예 1)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 계수 산출부에 의해 산출된 제1 내지 제3 계수를 각각 로우 패스 필터, 유한 임펄스 응답 필터 또는 무한 임펄스 응답 필터에 의해 처리하는 필터 처리부를 더 구비할 수 있다.
도 6에 도시한 것처럼, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 우선 i=0, 및 초기값 KRi, KGi, KBi, c1i, c2i, c3i, Si를 설정한다(S111). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 상기 식(5)에 기초하여 DKRi, DKGi, DKBi, Dc1i, Dc2i, Dc3i, DSi를 계산한다(S112). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 Fi +1=F(Si +1, KRi+1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1)가 최소가 되는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i+1,c3i+1을 탐색한다(S113).
이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1을 출력해야 할지 여부를 판단한다(S114). 예를 들면 ΔF = |Fi-Fi +1|이 소정의 문턱값보다 작은 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i+1, c3i +1을 출력해야 한다고 판단하고 단계 S115로 진행한다. 반면 ΔF = |Fi-Fi+1|이 소정 문턱값 보다 큰 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 i를 1 증가시키고(S117), 단계 S112로 진행한다.
단계 S115로 진행한 경우 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 KRi +1, KGi +1, KBi+1, c1i +1, c2i +1, c3i +1을 각각 소정 필터에 통과시킨다(S115). 소정 필터로서는, 예를 들면, 로우 패스 필터, 유한 임펄스 응답 필터 또는 무한 임펄스 응답 필터 등을 이용할 수 있다. 이와 같이 필터를 통과시킴으로써 이미지 센서에 의해 출력되는 신호의 순간적인 변동에 따라 생기는 물결 현상(ringing)과 같은 현상을 배제할 수 있게 된다
이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1을 출력하고(S116), 일련의 처리를 종료한다. 여기에서 출력된 계수 중 제1 계수 KR, KG, KB는 도 1에 도시한 것처럼 신호 분리 수단(20)에 입력된다.
이상, 본 발명의 변형예 1에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하였다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예(변형예 2)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예(변형예 2)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
이미지 센서용 계수 산출 장치(100)의 계수 산출부는 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 소정 변화량을 초과하여 변화할 때마다 상기 제1 내지 제3 계수를 계산할 수 있다.
도 7에 도시한 것처럼, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 우선 휘도 신호(Y)의 변화량이 소정값을 초과하는지 여부를 판정한다(S121). 휘도 신호(Y)의 변화량이 소정값을 초과한 경우 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 단계 S122로 진행한다. 반면 휘도 신호(Y)의 변화량이 소정값을 초과하지 않은 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 휘도 신호(Y)의 변화량을 감시하면서 대기한다. 아울러 휘도 신호(Y)의 변화량은, 이전의 제1 내지 제3 계수를 출력한 시점의 휘도 신호(Y)와 현시점의 휘도 신호(Y)와의 차분 절대치로 표현된다.
단계 S122로 진행한 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 i=0 및 초기값 KRi, KGi, KBi, c1i, c2i, c3i, Si를 설정한다(S122). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 상기 식(5)에 기초하여 DKRi, DKGi, DKBi, Dc1i, Dc2i, Dc3i, DSi를 계산한다(S123). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 Fi +1=F(Si +1, KRi+1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1)가 최소가 되는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i+1을 탐색한다(S124).
이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1을 출력해야 할지 여부를 판단한다(S125). 예를 들면 ΔF = |Fi-Fi +1|이 소정의 문턱값 보다 작은 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i+1, c3i +1을 출력해야 한다고 판단하고, 단계 S126으로 진행한다. 반면 ΔF = |Fi-Fi+1|이 소정의 문턱값 보다 큰 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 i를 1 증가시키고(S127), 단계 S123으로 진행한다.
단계 S126으로 진행한 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i+1, c2i +1, c3i +1을 출력하고(S126), 일련의 처리를 종료한다. 여기에서 출력된 계수 중 제1 계수 KR, KG, KB는 도 1에 도시한 것처럼 신호 분리 수단(20)에 입력된다.
이상, 본 발명의 변형예 2에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하였다. 아울러 상기 계수는 시간적으로 천천히 변화되는 것이다. 따라서 어느 정도 시간을 두고 계수를 계산하더라도 충분히 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다. 또 계수의 계산 빈도를 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있다. 계수의 변화가 커지는 것은, 가시광의 휘도 성분이 크게 변화된 경우일 수 있다. 따라서 가시광의 휘도 성분의 변화를 감시하여 그 변화량이 큰 경우에 계수를 재계산하도록 구성함으로써 전력 절약에 기여할 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예(변형예 3)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예(변형예 3)에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
이미지 센서용 계수 산출 장치(100)의 계수 산출부는 소정 주기로 상기 제1 내지 제3 계수를 계산할 수 있다.
도 8에 도시한 것처럼, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는, 우선 제1 내지 제3 계수를 갱신하는 타이밍이 도래했는지 여부를 판단한다(S131). 이 타이밍은, 예를 들면 소정의 시간 간격으로 도래하도록 설정될 수 있다. 갱신 타이밍이 도래한 경우 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 단계 S132로 진행한다. 반면 갱신 타이밍이 도래하지 않은 경우 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 갱신 타이밍이 도래할 때까지 대기한다.
단계 S132로 진행한 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 i=0 및 초기값 KRi, KGi, KBi, c1i, c2i, c3i, Si를 설정한다(S132). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 상기 식(5)에 기초하여 DKRi, DKGi, DKBi, Dc1i, Dc2i, Dc3i, DSi를 계산한다(S133). 이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 Fi +1=F(Si +1, KRi+1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1)가 최소가 되는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i+1을 탐색한다(S134).
이어서 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는, 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i +1, c3i +1을 출력해야 할지 여부를 판단한다(S135). 예를 들면 ΔF = |Fi-Fi +1|이 소정의 문턱값 보다 작은 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i +1, c2i+1, c3i +1을 출력해야 한다고 판단하고, 단계 S136으로 진행한다. 반면 ΔF = |Fi-Fi+1|이 소정의 문턱값 보다 큰 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 i를 1 증가시키고(S137), 단계 S133으로 진행한다.
단계 S136으로 진행한 경우, 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)는 이미지 센서에 적용해야 할 최적의 계수 KR, KG, KB, c1, c2, c3, S로서 KRi +1, KGi +1, KBi +1, c1i+1, c2i +1, c3i +1을 출력하고(S136), 일련의 처리를 종료한다. 여기에서 출력된 계수 중 제1 계수 KR, KG, KB는, 도 1에 도시한 것처럼 신호 분리 수단(20)에 입력된다
이상, 본 발명의 변형예 3에 따른 이미지 센서용 계수 산출 방법에 대해 설명하였다. 아울러 상기 계수는 시간적으로 천천히 변화되는 것이다. 따라서 어느 정도 시간을 두고 계수를 계산하더라도 충분히 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다. 또 계수의 계산 빈도를 낮춤으로써 소비 전력을 줄일 수 있게 된다.
상기 이미지 센서용 계수 산출 장치(100)가 가진 각 구성 요소의 기능은, 예를 들면, 도 9에 도시한 정보처리 장치의 하드웨어 구성을 이용하여 실현할 수 있다. 즉, 해당 각 구성 요소의 기능은, 컴퓨터 프로그램을 이용하여, 도 9에 도시한 하드웨어를 제어함으로써 실현된다. 아울러 이 하드웨어의 형태는 임의적이며, 예를 들면, PC, 휴대 전화, PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant) 등의 휴대 정보 단말, 게임기 또는 다양한 정보 가전이 여기에 포함될 수 있다.
도 9에 도시한 것처럼, 상기 하드웨어는 주로 CPU(902)(Central Processing Unit), ROM(904)(Read Only Memory), RAM(906)(Random Access Memory), 호스트 버스(908) 및 브릿지(910)를 구비할 수 있다. 또한 상기 하드웨어는 외부 버스(912), 인터페이스(914), 입력부(916), 출력부(918), 기억부(920), 드라이브(922), 접속 포트(924) 및 통신부(926)를 구비할 수 있다.
CPU(902)는, 예를 들면, 연산 처리 장치 또는 제어 장치로서 기능하고, ROM(904), RAM(906), 기억부(920) 또는 리무버블(removable) 기록 매체(928)에 기록된 각종 프로그램에 기초하여 각 구성 요소의 동작 전반 또는 그 일부를 제어한다. ROM(904)은 CPU(902)에 읽혀지는 프로그램이나 연산에 이용하는 데이터 등을 저장하는 수단이다. RAM(906)에는, 예를 들면, CPU(902)에 읽혀지는 프로그램이나, 그 프로그램을 실행할 때에 적절히 변화되는 각종 파라미터 등이 일시적 또는 영속적으로 저장된다.
이들 구성 요소는, 예를 들면, 고속의 데이터 전송이 가능한 호스트 버스(908)를 통해 서로 접속된다. 한편 호스트 버스(908)는, 예를 들면, 브릿지(910)를 통해 비교적 데이터 전송 속도가 저속인 외부 버스(912)에 접속된다. 또 입력부(916)로는, 예를 들면, 마우스, 키보드, 터치 패널, 버튼, 스위치 및 레버 등이 이용될 수 있다. 또한 입력부(916)로는, 적외선이나 기타 전파를 이용하여 제어 신호를 송신할 수 있는 리모트 콘트롤러(이하, 리모콘)가 이용될 수도 있다.
출력부(918)는, 예를 들면, CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 또는 ELD(Electro-Luminescence Display) 등의 디스플레이 장치, 스피커, 헤드폰 등의 오디오 출력장치, 프린터, 휴대전화 또는 팩시밀리 등 취득한 정보를 이용자에게 시각적 또는 청각적으로 통지할 수 있는 장치일 수 있다.
기억부(920)는 각종 데이터를 저장하기 위한 장치이다. 기억부(920)로는, 예를 들면, 하드 디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive) 등의 자기 기억 디바이스, 반도체 기억 디바이스, 광기억 디바이스 또는 광자기 기억 디바이스 등이 이용될 수 있다.
드라이브(922)는, 예를 들면, 자기 디스크, 광디스크, 광학 자기 디스크 또는 반도체 메모리 등 리무버블 기록 매체(928)에 기록된 정보를 독출하거나 또는 리무버블 기록 매체(928)에 정보를 기록하는 장치이다. 리무버블 기록 매체(928)는, 예를 들면, DVD 미디어, 블루레이 미디어, HD DVD 미디어, 각종 반도체 기억 미디어 등이다. 물론 리무버블 기록 매체(928)는, 예를 들면, 비접촉형 IC(Integrated Circuit) 칩을 탑재한 IC 카드 또는 전자기기 등일 수도 있다.
접속 포트(924)는, 예를 들면, USB(Universal Serial Bus) 포트, IEEE1394 포트, SCSI(Small Computer System Interface), RS-232C 포트 또는 광오디오 단자 등과 같은 외부 접속 기기(930)를 접속하기 위한 포트이다. 외부 접속 기기(930)는, 예를 들면, 프린터, 휴대 음악 플레이어, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라 또는 IC 레코더 등이다.
통신부(926)는 네트워크(932)에 접속하기 위한 통신 디바이스로서, 예를 들면, 유선 또는 무선 LAN, Bluetooth(등록상표) 또는 WUSB(Wireless USB)용 통신 카드, 광통신용 라우터, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)용 라우터 또는 각종 통신용 모뎀 등일 수 있다. 또 통신부(926)에 접속되는 네트워크(932)는 유선 또는 무선으로 접속된 네트워크로 구성되고, 예를 들면, 인터넷, 가정내 LAN(Local Area Network), 적외선 통신, 가시광 통신, 방송 또는 위성통신 등일 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예를 생각해낼 수 있는 것은 분명하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
10 촬상 소자
20 신호 분리 수단
100 이미지 센서용 계수 산출 장치

Claims (8)

  1. 수광한 가시광 및 적외광을 광전 변환하여 제1 신호를 출력하는 제1 소자와, 수광한 적외광을 광전 변환하여 제2 신호를 출력하는 제2 소자와, 상기 제1 소자에 의해 출력되는 제1 신호의 진폭치로부터, 상기 제2 소자에 의해 출력되는 제2 신호의 진폭치에 제1 계수를 곱하여 획득되는 진폭치를 차감하여 상기 제1 신호에 포함되는 가시광의 성분을 추출하는 신호 분리부를 구비한 이미지 센서에서 이용하는 계수를 산출하는 이미지 센서용 계수 산출 장치로서,
    상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치는 상기 제1 신호의 진폭치에 제2 계수를 곱하여 획득되고,
    상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치와 상기 제2 신호의 진폭치에 제3 계수를 곱하여 획득되는 진폭치와의 제곱 오차가 최소가 되는 상기 제1 내지 제3 계수를 산출하는 계수 산출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계수 산출부에 의해 산출된 제1 내지 제3 계수를 각각 로우 패스 필터, 유한 임펄스 응답 필터 또는 무한 임펄스 응답 필터에 의해 처리하는 필터 처리부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 장치.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 계수 산출부는 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 소정 변화량을 초과하여 변화할 때마다 상기 제1 내지 제3 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 장치.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 계수 산출부는 소정 주기로 상기 제1 내지 제3 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 장치.
  5. 수광한 가시광 및 적외광을 광전 변환하여 제1 신호를 출력하는 제1 소자와, 수광한 적외광을 광전 변환하여 제2 신호를 출력하는 제2 소자와, 상기 제1 소자에 의해 출력되는 제1 신호의 진폭치로부터, 상기 제2 소자에 의해 출력되는 제2 신호의 진폭치에 제1 계수를 곱하여 획득되는 진폭치를 차감하여 상기 제1 신호에 포함되는 가시광의 성분을 추출하는 신호 분리부를 가진 이미지 센서에서 이용하는 계수를 산출하는 이미지 센서용 계수 산출 방법으로서,
    상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 상기 제1 신호의 진폭치에 제2 계수를 곱하여 획득되고, 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치와 상기 제2 신호의 진폭치에 제3 계수를 곱해 얻어지는 진폭치와의 제곱 오차가 최소가 되는 상기 제1 내지 제3 계수를 산출하는 계수 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 계수 산출 단계에서 산출된 제1 내지 제3 계수를 각각 로우 패스 필터, 유한 임펄스 응답 필터 또는 무한 임펄스 응답 필터에 의해 처리하는 필터 처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 방법.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 계수 산출 단계에서는 상기 가시광의 휘도 성분의 진폭치가 소정 변화량을 초과하여 변화할 때마다 상기 제1 내지 제3 계수가 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 방법.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 계수 산출 단계에서는 소정 주기로 상기 제1 내지 제3 계수가 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 계수 산출 방법.
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