KR101289802B1 - 자동 포커싱이 수행되는 디지털 영상 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 디지털 영상 처리 장치는 광학계, 광전 변환부, 아날로그-디지털 변환부 및 주 제어부를 포함한다. 주 제어부는 광학계 내의 포커스 렌즈를 이동시키면서 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 프레임 콘트라스트인 포커스 값을 구하여 최대 포커스 값의 위치를 찾는다. 여기에서, 주 제어부는, 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 콘트라스트 히스토그램에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단하고, 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있으면 해당 포커스 값의 상한 값을 낮춘다.
Figure R1020080109470
디지털 카메라, 오토 포커싱

Description

자동 포커싱이 수행되는 디지털 영상 처리 장치{Digital image processing apparatus wherein auto focusing is performed}
본 발명은, 자동 포커싱을 수행하는 디지털 영상 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광학계, 광전 변환부, 아날로그-디지털 변환부 및 주 제어부를 포함하고 상기 주 제어부에 의하여 자동 포커싱을 수행하는 디지털 영상 처리 장치에 관한 것이다.
통상적인 디지털 영상 처리 장치 예를 들어, 디지털 카메라는, 광학계, 광전 변환부, 아날로그-디지털 변환부 및 주 제어부를 포함하고 주 제어부에 의하여 자동 포커싱을 수행한다.
광전 변환부는 광학계로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다. 아날로그-디지털 변환부는 광전 변환부로부터의 아날로그 신호를 디지털 영상 데이터로 변환한다.
주 제어부는 광학계 내의 포커스 렌즈를 이동시키면서 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 프레임 콘트라스트인 포커스 값을 구하여 최대 포커스 값의 위치를 찾는다.
사용자가 상기와 같은 통상적인 디지털 영상 처리 장치를 사용하여 야간 촬영을 수행함에 있어서, 밝은 조도의 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있을 수 있다. 이 경우, 조명등 주위에는 콘트라스트가 가장 높으므로, 피사체가 아닌 조명등에 대하여 자동 포커싱이 수행되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 사용자가 디지털 영상 처리 장치를 사용하여 야간 촬영을 수행함에 있어서, 밝은 조도의 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되더라도 조명등이 아닌 피사체에 대하여 자동 포커싱을 수행할 수 있는 디지털 영상 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 디지털 영상 처리 장치는 광학계, 광전 변환부, 아날로그-디지털 변환부 및 주 제어부를 포함하고 주 제어부에 의하여 자동 포커싱을 수행한다.
상기 광전 변환부는 상기 광학계로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다. 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 광전 변환부로부터의 아날로그 신호를 디지털 영상 데이터로 변환한다.
상기 주 제어부는 상기 광학계 내의 포커스 렌즈를 이동시키면서 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 프레임 콘트라스트인 포커스 값을 구하여 최대 포커스 값의 위치를 찾는다. 여기에서, 상기 주 제어부는, 상기 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 콘트라스트 히스토그램에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단하고, 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있으면 해당 포커스 값의 상한 값을 낮춘다.
본 발명의 상기 디지털 영상 처리 장치에 의하면, 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있으면 해당 포커스 값의 상한 값이 낮아진다. 즉, 밝은 조도의 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는 경우, 조명등 주위의 콘트라스트가 가장 높아지지 않도록 작용한다. 이에 따라, 조명등이 아닌 피사체에 대하여 자동 포커싱이 수행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들과 함께 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상 처리 장치로서의 디지털 카메라(1)의 전체적 구성을 보여준다. 도 2는 도 1의 디지털 카메라(1)의 입사측 구조를 보여준다. 도 1 및 2를 참조하여, 도 1의 디지털 카메라(1)의 전체적 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.
렌즈부(20)와 필터부(41)를 포함한 광학계(OPS)는 피사체로부터의 빛을 광학적으로 처리한다. 광학계(OPS)의 렌즈부는 줌 렌즈(ZL), 포커스 렌즈FL), 및 보상 렌즈(CL)를 포함한다. 라이브-뷰(live-view) 모드 또는 동영상 촬영 모드에서 사용자가 사용자 입력부(INP)에 포함된 줌 버튼을 누르면, 이에 상응하는 신호가 마이크로제어기(512)에 입력된다. 이에 따라, 마이크로제어기(512)가 구동부(510)를 제어함에 따라, 줌 모터(MZ)가 구동되어 줌 렌즈(ZL)가 이동된다.
예를 들어, 광각(wide angle)-줌 신호가 발생되면 줌 렌즈(ZL)의 포커스 거 리(focal length)가 짧아져서 화각이 넓어지고, 망원(telephoto)-줌 신호가 발생되면 줌 렌즈(ZL)의 포커스 거리가 길어져서 화각이 좁아진다. 여기에서, 줌 렌즈(ZL)의 위치가 설정된 상태에서 포커스 렌즈(FL)의 위치가 조정되므로, 화각은 포커스 렌즈(FL)의 위치에 대하여 거의 영향을 받지 않는다.
한편, 자동 포커싱 모드에 있어서, 주 제어기로서의 디지털 카메라 프로세서(507) 안에 내장된 코어 프로세서가 마이크로제어기(512)를 통하여 구동부(510)를 제어함에 의하여 포커스 모터(MF)가 구동된다. 이에 따라 포커스 렌즈(FL)가 이동되며, 이 과정에서 인접 화소들 사이의 휘도 차이들이 평균적으로 가장 커지는 포커스 렌즈의 위치 즉, 포커스 위치가 포커스 모터(MF)의 구동 스텝 수로서 설정된다. 즉, 프레임 콘트라스트인 포커스 값이 가장 커지는 포커스 렌즈의 위치가 포커스 모터(MF)의 구동 스텝 수로서 설정된다.
광학계(OPS)의 렌즈부(20)의 보상 렌즈(CL)는 전체적인 굴절율을 보상하는 역할을 하므로 별도로 구동되지 않는다. 참조 부호 MA는 조리개(aperture, 도시되지 않음)를 구동하기 위한 모터를 가리킨다.
광학계(OPS)의 필터부(41)에 있어서, 광학적 저역통과필터(OLPF, Optical Low Pass Filter)는 고주파 함량의 광학적 노이즈를 제거한다. 적외선 차단 필터(IRF, Infra-Red cut Filter)는 입사되는 빛의 적외선 성분을 차단한다.
CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide- Semiconductor)의 광전 변환부(OEC)는 광학계(OPS)로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다. 여기에서, 디지털 카메라 프로세서(507)는 타이밍 회로(502)를 제어하여 광전 변환부(OEC)와 아날로그-디지털 변환부(501)의 동작을 제어한다. 아날로그-디지털 변환부로서의 CDS-ADC(Correlation Double Sampler and Analog-to-Digital Converter, 501)는, 광전 변환부(OEC)로부터의 아날로그 신호를 처리하여, 그 고주파 노이즈를 제거하고 진폭을 조정한 후, 디지털 영상 데이터를 발생시킨다.
실시간 클럭(503)은 디지털 카메라 프로세서(507)에 시간 정보를 제공한다. 디지털 카메라 프로세서(507)는 CDS-ADC(501)로부터의 디지털 영상 데이터를 처리하여 휘도 및 색도 신호로 분류된 디지털 영상 데이터를 발생시킨다.
디지털 카메라 프로세서(507)로부터의 제어 신호들에 따라 마이크로제어기(512)에 의하여 구동되는 발광부(LAMP)에는, 셀프-타이머 램프 및 카메라-상태 램프 등이 포함된다.
DRAM(Dynamic Random Access Memory, 504)에는 디지털 카메라 프로세서(507)로부터의 디지털 영상 데이터가 일시 저장된다. EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory, 505)에는 디지털 카메라 프로세서(507)의 동작에 필요한 알고리듬이 저장된다. 메모리 카드 인터페이스(MCI, 506)에서는 사용자의 메모리 카드가 착탈된다. 플래시 메모리(FM)에는 디지털 카메라 프로세서(507)의 동작에 필요한 설정 데이터가 저장된다. 메모리 카드 인터페이스(506)에서는 사용자의 기록 매체들로서 메모리 카드가 착탈된다.
디지털 카메라 프로세서(507)로부터의 디지털 영상 데이터는 LCD 구동 부(514)에 입력되고, 이로 인하여 디스플레이 패널(35)에 영상이 디스플레이된다.
인터페이스부(21)에 있어서, 디지털 카메라 프로세서(507)로부터의 디지털 영상 데이터는, USB(Universal Serial Bus) 접속부(21a) 또는 RS232C 인터페이스(508)와 그 접속부(21b)를 통하여 직렬 통신으로써 전송될 수 있고, 비데오 필터(509) 및 비데오 출력부(21c)를 통하여 비데오 신호로서 전송될 수 있다.
오디오 처리기(513)는, 마이크로폰(MIC)으로부터의 음성 신호를 디지털 카메라 프로세서(507) 또는 스피커(SP)로 출력하고, 디지털 카메라 프로세서(507)로부터의 오디오 신호를 스피커(SP)로 출력한다.
한편, 마이크로제어기(512)는 플래시-광량 센서(19)로부터의 신호에 따라 플래시 제어기(511)의 동작을 제어하여 플래시(12)를 구동한다.
도 3은 도 1의 디지털 카메라의 주 제어부인 디지털 카메라 프로세서(507)의 포커싱 수행의 원리를 설명하기 위한 그래프이다. 도 3에서 참조 부호 DS는 포커스 렌즈(도 2의 FL)의 위치로서의 구동 스텝 수를 가리킨다. 참조 부호 FV는 인접 화소 데이터 사이의 차이 값들이 합산되어 그 결과 즉, 인접 화소 데이터 사이의 프레임 콘트라스트라 불리어질 수 있는 포커스 값을 가리킨다. 참조 부호 DSI는 설정된 상한 위치에서의 포커스 렌즈(FL)의 구동 스텝 수를 가리킨다. 참조 부호 DSFOC는 설정 이동 영역(DSI 내지 DSS)의 최대 포커스 값(FVMAX)의 위치에서의 포커스 렌즈(FL)의 구동 스텝 수를, 그리고 DSS는 설정된 하한 위치에서의 포커스 렌즈(FL)의 구동 스텝 수를 각각 가리킨다.
도 1 내지 3을 참조하면, 주 제어부인 디지털 카메라 프로세서(507)는 포커스 렌즈(FL)를 이동시키면서 포커스 렌즈(FL)의 위치들 각각에서의 프레임 콘트라스트인 포커스 값(FV)을 구하여 최대 포커스 값(FVMAX)의 위치(DSFOC)를 찾는다.
여기에서, 디지털 카메라 프로세서(507)는, 포커스 렌즈(FL)의 위치들(DS) 각각에서의 콘트라스트 히스토그램에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단하고, 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있으면 해당 포커스 값(FV)의 상한 값을 낮춘다. 즉, 밝은 조도의 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는 경우, 조명등 주위의 콘트라스트가 가장 높아지지 않도록 작용한다. 이에 따라, 조명등이 아닌 피사체에 대하여 자동 포커싱이 수행될 수 있다. 이와 관련된 내용이 이하에서 상세히 설명된다.
도 4는 도 1의 디지털 카메라 프로세서(507)의 포커싱 수행을 위한 내부 구성을 보여준다. 도 5는 도 4의 디지털 카메라 프로세서(507)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서 도 4와 동일한 참조 부호는 동일한 기능의 대상을 가리킨다. 도 6은 도 4의 조명등 판단부(452)의 동작을 설명하기 위한 콘트라스트 히스토그램의 도면이다. 도 7은 도 4의 상한 지정부(46)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 4 내지 7을 참조하여, 디지털 카메라 프로세서(507)의 포커싱 수행을 위한 내부 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.
주 제어부로서의 디지털 카메라 프로세서(507)는 고역 통과 필터(41), 조명등 검출부(45), 상한 지정부(46), 가변-상한 적용부(42) 및 합산부(43)를 포함한 다.
고역 통과 필터(41)는 아날로그-디지털 변환부(도 1의 501)로부터 수평 라인 단위로 입력되는 영상 데이터의 콘트라스트 데이터(D1)를 구한다.
도 5를 참조하면, 아날로그-디지털 변환부(501)로부터 고역 통과 필터(41)에 입력되는 영상 프레임의 어느 한 수평 라인에 있어서, X1과 X2 사이의 화소들에서 계조가 상승하고, X2와 X3 사이의 화소들에서 계조가 G1으로 유지되며, X3과 X4 사이의 화소들에서 계조가 하강하고, X4와 X5 사이의 화소들에서 계조가 낮게 유지되며, X5와 X6 사이의 화소들에서 계조가 보다 높게 상승하고, X6과 X7 사이의 화소들에서 계조가 G2로 유지되며, X7과 X8 사이의 화소들에서 계조가 하강한다.
이 경우, 고역 통과 필터(41)로부터의 콘트라스트 데이터(D1)를 참조하면, X1과 X2 사이의 화소들, 및 X3과 X4 사이의 화소들 사이에서 콘트라스트 값이 C1으로 상승한다. 또한, X5와 X6 사이의 화소들, 및 X7과 X8 사이의 화소들에서 콘트라스트 값이 C2로 상승한다.
조명등 검출부(45)는 포커스 렌즈(도 2의 FL)의 위치들 각각에서의 콘트라스트 히스토그램(도 6)에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단한다. 조명등 검출부(45)는 콘트라스트-히스토그램 생성부(451) 및 조명등 판단부(452)를 포함한다.
콘트라스트-히스토그램 생성부(451)는 포커스 렌즈(도 2의 FL)의 위치들(도 2의 DS) 각각에서의 콘트라스트 히스토그램(도 6)을 생성한다. 보다 상세하게는, 콘트라스트-히스토그램 생성부(451)는 콘트라스트 계산부(451a) 및 히스토그램 생성부(451b)를 포함한다. 콘트라스트 계산부(451a)는 포커스 렌즈(FL)의 위치들(DS) 각각에서의 프레임 화소들 사이의 콘트라스트 데이터를 계산한다. 히스토그램 생성부(451b)는 콘트라스트 계산부(451a)로부터의 콘트라스트 데이터를 사용하여 콘트라스트 히스토그램(도 6)을 생성한다.
조명등 판단부(452)는, 콘트라스트 히스토그램(도 6)에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 상한 지정부(46)를 제어한다. 여기에서, 조명등 판단부(452)는, 가장 많은 화소들의 콘트라스트 값과 두번째로 많은 화소들의 콘트라스트 값의 차이 값(도 6 및 7의 △C)이 기준 값보다 크면, 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있다고 판단하여 상한 지정부(46)에 상기 차이 값(△C)을 제공한다.
상한 지정부(46)는, 조명등 검출부(45)의 제어에 따라 동작하여, 고역 통과 필터(41)로부터의 상한 값(CMAX)을 지정한다. 여기에서, 상한 지정부(46)는, 조명등 판단부(46)로부터의 상기 차이 값(△C)에 비례한 상한 값(CMAX)을 가변-상한 적용부(42)에 제공한다.
가변-상한 적용부(42)는 상한 지정부(46)로부터의 상한 값(CMAX)을 고역 통과 필터(41)로부터의 콘트라스트 데이터에 적용한다. 도 5에서 가변-상한 적용부(42)로부터의 콘트라스트 데이터(D2)를 참조하면, X6과 X7 사이의 화소들이 밝은 조명등의 영상에 해당될 경우, X5와 X6 사이의 화소들, 및 X7과 X8 사이의 화소들에서 콘트라스트 값이 CMAX로 줄어든다.
합산부(43)는 가변-상한 적용부(42)로부터의 라인 별 콘트라스트 데이터(D2)를 합산하여 프레임 콘트라스트인 포커스 값(도 3의 FV)를 구한다.
따라서, 조명등 검출부(45), 상한 지정부(46) 및 가변-상한 적용부(42)에 의하여, 밝은 조도의 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는 경우, 조명등 주위의 콘트라스트가 가장 높아지지 않도록 작용한다. 이에 따라, 조명등이 아닌 피사체에 대하여 자동 포커싱이 수행될 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 영상 처리 장치에 의하면, 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있으면 해당 포커스 값의 상한 값이 낮아진다. 즉, 밝은 조도의 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는 경우, 조명등 주위의 콘트라스트가 가장 높아지지 않도록 작용한다. 이에 따라, 조명등이 아닌 피사체에 대하여 자동 포커싱이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상 처리 장치로서의 디지털 카메라의 전체적 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 디지털 카메라의 입사측 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 디지털 카메라의 주 제어부인 디지털 카메라 프로세서의 포커싱 수행의 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 도 1의 디지털 카메라 프로세서의 포커싱 수행을 위한 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 4의 디지털 카메라 프로세서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 조명등 판단부의 동작을 설명하기 위한 콘트라스트 히스토그램의 도면이다.
도 7은 도 4의 상한 지정부의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...디지털 카메라, 12...플래시,
19...플래시-광량 센서, 20...렌즈부,
MIC...마이크로폰, SP...스피커,
35...디스플레이 패널, OPS...광학계,
OEC...광전 변환부, MZ...줌 모터,
MF...포커스 모터, MA...조리개(aperture) 모터,
41...고역 통과 필터, 42...가변-상한 적용부,
43...합산부, 451a...콘트라스트 계산부,
451b...히스토그램 생성부, 45...조명등 검출부,
452...조명등 판단부, 46...상한 지정부,
501...아날로그-디지털 변환부, 502...타이밍 회로,
503...실시간 클럭, 504...DRAM,
505...EEPROM, 506...메모리 카드 인터페이스, 507...디지털 카메라 프로세서, 508...RS232C 인터페이스,
509...비데오 필터, 21a...USB 접속부,
21b...RS232C 접속부, 21c...비데오 출력부,
510...구동부, 511...플래시 제어기, 512...마이크로 제어기, INP...사용자 입력부,
LAMP...발광부, 513...오디오 처리기,
514...LCD 구동부, 62...플래시 메모리.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 광학계, 상기 광학계로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시키는 광전 변환부, 상기 광전 변환부로부터의 아날로그 신호를 디지털 영상 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부, 및 상기 광학계 내의 포커스 렌즈를 이동시키면서 상기 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 프레임 콘트라스트인 포커스 값을 구하여 최대 포커스 값의 위치를 찾는 주 제어부를 포함한 디지털 영상 처리 장치에 있어서,
    상기 주 제어부가,
    상기 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 콘트라스트 히스토그램에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단하고, 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있으면 해당 포커스 값의 상한 값을 낮추고,
    상기 주 제어부가,
    상기 아날로그-디지털 변환부로부터 수평 라인 단위로 입력되는 영상 데이터의 콘트라스트 데이터를 구하는 고역 통과 필터;
    상기 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 콘트라스트 히스토그램에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단하는 조명등 검출부;
    상기 조명등 검출부의 제어에 따라 동작하여, 상기 고역 통과 필터로부터의 상한 값을 지정하는 상한 지정부;
    상기 상한 지정부로부터의 상한 값을 상기 고역 통과 필터로부터의 콘트라스트 데이터에 적용하는 가변-상한 적용부; 및
    상기 가변-상한 적용부로부터의 라인 별 콘트라스트 데이터를 합산하여 상기 프레임 콘트라스트인 포커스 값을 구하는 합산부를 포함한 디지털 영상 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조명등 검출부가,
    상기 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 콘트라스트 히스토그램을 생성하는 콘트라스트-히스토그램 생성부; 및
    상기 콘트라스트 히스토그램에 의하여 조명등의 영상이 전체 영상에 포함되어 있는지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 상기 상한 지정부를 제어하는 조명등 판단부를 포함한 디지털 영상 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 콘트라스트-히스토그램 생성부가,
    상기 포커스 렌즈의 위치들 각각에서의 프레임 화소들 사이의 콘트라스트 데이터를 계산하는 콘트라스트 계산부; 및
    상기 콘트라스트 계산부로부터의 콘트라스트 데이터를 사용하여 상기 콘트라스트 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부를 포함한 디지털 영상 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020080109470A 2008-11-05 2008-11-05 자동 포커싱이 수행되는 디지털 영상 처리 장치 KR101289802B1 (ko)

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