KR101385755B1 - 이미지 센서 교정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

이미지 센서 교정 장치 및 방법을 개시한다. 이미지 센서 교정 장치는 빛을 방출하는 광원, 빛을 감지하여 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서, 및 이미지 데이터를 이용하여 이미지 센서에서 받아들인 빛의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표를 결정하고, 화이트 포인트 좌표를 설정된 기준 좌표와 비교하여 이미지 센서의 감도 교정값을 산출하며, 산출된 감도 교정값을 이미지 센서에 입력하여 이미지 센서의 감도를 교정시키는 센서 교정부를 포함한다.

Description

이미지 센서 교정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CORRELATING IMAGE SENSOR}
본 발명은 이미지 센서 교정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화이트 밸런스 조정 장치는 이미지 디지털 영상 장치의 영상 신호 처리부(Image Signal Processor :ISP)에서 입력영상의 화질을 높여주는 기능을 수행한다. 이미지 디지털 영상 장치에는 디지털 카메라 및 휴대폰 카메라 등이 있다.
디지털 영상 장치의 이미지 센서에서 출력된 색상은 원색과 비교하여 외부 조명의 밝기에 따라 차이가 날 수 있다. 광원의 색 온도가 낮으면 영상이 전체적으로 붉은색을 띄고, 반대로 색 온도가 높으면 푸른색을 띄게 된다.
색 온도에 따른 영상의 색상은 모두 무채색으로 보이기 때문에 광원과 색 온도에 따라 왜곡되는 색상을 보정해야 한다. 이러한 왜곡된 색상을 자동적으로 보정하는 과정을 자동 화이트 밸런스(Auto White Balance: AWB)라고 한다.
종래에는 화이트 밸런스를 복수의 대표 광원이 설치된 암실에서 실시하였다. 따라서, 이미지 센서의 화이트 밸런스를 맞추는 작업에 환경적인 제약성이 있었다. 또한, 암실에 설치된 각 광원의 색 온도 및 조도 편차에 따라 이미지 센서의 수치가 변동되어 화이트 밸런스의 정확도가 저하되었다.
한국등록특허 제2006-0129692호
본 발명은 이미지 센서에서 측정된 색상 정보를 화이트 좌표로 변환하여 이미지 센서의 감도를 교정하는 이미지 센서 교정 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 장치는 빛을 방출하는 광원; 상기 빛을 감지하여 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 데이터를 이용하여 상기 이미지 센서에서 받아들인 빛의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표를 결정하고, 상기 화이트 포인트 좌표를 설정된 기준 좌표와 비교하여 상기 이미지 센서의 감도 교정값을 산출하며, 산출된 상기 감도 교정값을 상기 이미지 센서에 입력하여 상기 이미지 센서의 감도를 교정시키는 센서 교정부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 방법은 이미지 센서에서 빛을 감지하여 이미지 데이터를 생성하는 단계; 센서 교정부에서 상기 이미지 데이터를 이용하여 상기 이미지 센서에서 감지한 빛의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표를 결정하는 단계; 상기 센서 교정부에서 상기 화이트 포인트 좌표를 설정된 기준 좌표와 비교하여 상기 이미지 센서의 감도 교정값을 산출하는 단계; 및 상기 센서 교정부에서 산출된 상기 감도 교정값을 상기 이미지 센서에 입력하여 상기 이미지 센서의 감도를 교정시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 이미지 센서 교정 장치 및 방법은 화이트 포인트 좌표를 결정하여 교정 환경의 제약없이 교정 방법을 단순화하여 이미지 센서를 교정시킬 수 있다. 또한, 이미지 센서의 교정값을 정확하게 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 교정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 색좌표의 평균치로 결정된 화이트 포인트 좌표를 나타내는 그래프이다.
도 5는 미리 설정된 주요 색상의 광에 대하여 이미지 센서에서 생성된 이미지 데이터의 색상 정보를 나타내는 도면이다.
도 6은 맥베스 컬러 차트의 광에 대하여 이미지 센서에서 생성된 이미지 데이터의 색상 정보를 나타내는 도면이다.
도 7은 교정 전의 화이트 포인트 좌표를 교정 후의 화이트 포인트 좌표로 이동시키는 것을 나타내는 그래프이다.
도 8은 교정값만큼 이미지 센서의 화이트 포인트 좌표를 이동시키는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 장치는 조광부(110), 광원(120), 이미지 센서(150) 및 센서 교정부(200)를 포함한다.
조광부(110)는 이미지 센서(150)에 빛을 공급한다. 이를 위해 조광부(110)는 내측에 광원(120) 및 이미지 센서(150)를 수납할 수 있다. 또한, 조광부(110)는 이미지 센서(150)에 외부의 빛이 조사되는 것을 차단할 수 있다. 여기서 조광부(110)는 다양한 크기로 구성될 수 있다.
광원(120)은 이미지 센서(150)로 광을 방출한다. 여기서 광원(120)은 조광부(110)의 수납 공간에서 적어도 일측에 설치될 수 있다. 또한, 광원(120)은 적어도 하나의 발광체로 구성될 수 있다. 또한, 광원(120)은 미리 설정된 색상의 광을 방출할 수 있다. 또한, 광원(120)은 미리 설정된 색 온도별 화이트 광을 방출할 수 있다.
이미지 센서(150)는 광원(120)으로부터 방출되는 광을 수신하여 이미지 데이터를 생성한다. 이를 위해 이미지 센서(150)는 조광부(110)의 수납 공간에서 적어도 일측에 설치될 수 있다. 또한, 이미지 센서(150)는 생성한 이미지 데이터를 센서 교정부(200)로 출력할 수 있다.
센서 교정부(200)는 이미지 센서(150)의 감도를 교정한다. 여기서는 도 3을 더 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 교정부(200)를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 교정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3을 더 참조하면, 센서 교정부(200)는 이미지 데이터 수신부(210), 좌표 변환부(220), 저장부(230), 교정값 산출부(240) 및 교정값 송신부(250)를 포함한다.
이미지 데이터 수신부(210)는 이미지 센서(150)에서 생성된 이미지 데이터를 수신한다.
좌표 변환부(220)는 이미지 데이터를 이용하여 이미지 센서(150)의 화이트 밸런스를 맞추기 위한 화이트 포인트 좌표를 결정한다. 여기서 좌표 변환부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 이미지 데이터를 통해 받아들인 모든 색상들의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표(310)를 결정할 수 있다. 도 4는 색좌표의 평균치로 결정된 화이트 포인트 좌표를 나타내는 그래프이다.
예를 들면, 좌표 변환부(220)는 모든 색상들의 좌표합을 좌표수로 나눠서 평균치를 구할 수 있다. 이때, 좌표 변환부(220)는 구해진 평균치를 화이트 포인트 좌표(310)로 결정할 수 있다. 다만, 좌표 변환부(220)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 화이트 밸런스 설정 범위 내의 색상들의 좌표들로 평균치를 구할 수 있다.
도 5는 미리 설정된 주요 색상의 광에 대하여 이미지 센서에서 생성된 이미지 데이터의 색상 정보를 나타낸다. 도 6은 맥베스 컬러 차트의 광에 대하여 이미지 센서에서 생성된 이미지 데이터의 색상 정보를 나타낸다. 예를 들면, 좌표 변환부(220)는 도 5에 도시된 6개의 색상 정보의 제1 궤적(260)의 평균치로 화이트 포인트 좌표를 구할 수 있다. 또는, 좌표 변환부(220)는 도 6에 도시된 24개 색상 정보에 제2 궤적(270)의 평균치로 화이트 포인트 좌표를 구할 수 있다.
저장부(230)는 각 이미지 센서(150)에 따라 결정된 화이트 포인트 좌표를 저장한다.
교정값 산출부(240)는 각 이미지 센서(150)의 화이트 포인트 좌표와, 미리 설정된 기준 좌표를 비교하여 교정값을 산출한다. 즉, 교정값 산출부(240)는 이미지 센서(150)의 감도 교정을 위한 교정값을 산출할 수 있다. 예를 들면, 교정값 산출부(240)는 도 7에 도시된 바와 같이 교정 전의 화이트 포인트 좌표(320)를 교정 후의 화이트 포인트 좌표(330)로 교정하기 위한 교정값을 산출할 수 있다. 또한, 교정값 산출부(240)는 임의의 이미지 센서(150)를 마스터로 설정하고 마스터로 설정된 이미지 센서(150)의 화이트 포인트 좌표로 교정하기 위한 마스터 밸류(value)를 교정값으로 산출할 수 있다.
교정값 송신부(250)는 산출된 교정값을 이미지 센서(150)로 송신한다. 이때, 교정값 송신부(250)는 이미지 센서(150)의 메모리에 산출된 교정값을 입력시켜 이미지 센서(150)의 감도를 교정시킬 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이 교정값 송신부(250)는 이미지 센서(150)의 화이트 포인트 좌표(410)를 제1 교정 좌표(420), 제2 교정 좌표(430), 제3 교정 좌표(440), 제4 교정 좌표(450) 또는 제5 교정 좌표(460) 중 하나로 교정시키기 위해 적색(R) 좌표를 +2, +6, +12 중 하나 만큼 이동시키거나, 청색(B) 좌표를 +3만큼 이동시키거나, 적색(B) 좌표 및 청색(B) 좌표를 +6 및 +3만큼 이동시키는 교정값을 이미지 센서(150)에 송신할 수 있다.
상술한 바와 같이 센서 교정부(200)는 교정값만큼 이미지 센서(150)의 화이트 포인트 좌표를 이동시키는 것을 통해 이미지 센서(150)의 감도를 교정시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 방법을 나타내는 순서도이다. 여기서는 도 1 내지 도 3에 도시된 이미지 센서 교정 장치를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 방법을 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 교정 방법은 우선 이미지 센서(150)에서 빛을 감지하여 이미지 데이터를 생성한다(S110). 이미지 센서(150)는 광원(120)으로부터 방출되는 광을 수신하여 이미지 데이터를 생성한다.
다음, 센서 교정부(200)에서 이미지 데이터를 이용하여 이미지 센서(150)에서 감지한 빛의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표를 결정한다(S120). 센서 교정부(200)는 이미지 데이터 수신부(210)를 이용하여 이미지 센서(150)에서 생성된 이미지 데이터를 수신한다. 또한, 센서 교정부(200)는 좌표 변환부(220)를 이용하여 이미지 데이터를 통해 받아들인 모든 색상들의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표를 결정한다.
다음, 센서 교정부(200)에서 화이트 포인트 좌표를 설정된 기준 좌표와 비교하여 이미지 센서(150)의 감도 교정값을 산출한다(S130). 센서 교정부(200)는 교정값 산출부(240)를 이용하여 각 이미지 센서(150)의 화이트 포인트 좌표와, 미리 설정된 기준 좌표를 비교하여 교정값을 산출한다. 이때, 기준 좌표는 미리 설정된 이미지 센서(150)의 화이트 포인트 좌표로 설정될 수 있다.
다음, 센서 교정부(200)에서 산출된 감도 교정값을 이미지 센서(150)에 입력하여 이미지 센서의 감도를 교정시킨다(S140). 센서 교정부(200)는 교정값 송신부(250)를 이용하여 화이트 포인트 좌표를 이동시키기 위한 교정값을 이미지 센서(150)에 송신할 수 있다. 또한, 센서 교정부(200)는 교정값만큼 이미지 센서(150)의 화이트 포인트 좌표를 이동시키는 것을 통해 이미지 센서(150)의 감도를 교정시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 이미지 센서 교정 장치 및 방법은 화이트 포인트 좌표를 결정하여 교정 환경의 제약없이 교정 방법을 단순화하여 이미지 센서를 교정시킬 수 있다. 또한, 이미지 센서의 교정값을 정확하게 평가할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 빛을 방출하는 광원;
    상기 빛을 감지하여 이미지 데이터를 생성하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 데이터를 이용하여 상기 이미지 센서에서 받아들인 빛의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표를 결정하고, 상기 화이트 포인트 좌표를 설정된 기준 좌표와 비교하여 상기 이미지 센서의 감도 교정값을 산출하며, 산출된 상기 감도 교정값을 상기 이미지 센서에 입력하여 상기 이미지 센서의 감도를 교정시키는 센서 교정부를 포함하는 이미지 센서 교정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 교정부는
    상기 이미지 데이터를 수신하는 이미지 데이터 수신부;
    상기 색좌표의 평균치로 상기 화이트 포인트 좌표를 결정하는 좌표 변환부;
    상기 화이트 포인트 좌표를 상기 기준 좌표와 비교하여 상기 화이트 포인트 좌표를 이동시키는 교정값을 상기 감도 교정값으로 산출하는 교정값 산출부; 및
    산출된 상기 교정값을 상기 이미지 센서로 송신하는 교정값 송신부를 포함하는 이미지 센서 교정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 센서 교정부는 상기 기준 좌표를 미리 설정된 이미지 센서의 화이트 포인트 좌표로 설정하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 교정 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 및 상기 이미지 센서를 수납하고 상기 광원으로부터 방출되는 광을 상기 이미지 센서로 공급하는 조광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 교정 장치.
  5. 이미지 센서에서 빛을 감지하여 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    센서 교정부에서 상기 이미지 데이터를 이용하여 상기 이미지 센서에서 감지한 빛의 색좌표를 평균하여 화이트 포인트 좌표를 결정하는 단계;
    상기 센서 교정부에서 상기 화이트 포인트 좌표를 설정된 기준 좌표와 비교하여 상기 이미지 센서의 감도 교정값을 산출하는 단계; 및
    상기 센서 교정부에서 산출된 상기 감도 교정값을 상기 이미지 센서에 입력하여 상기 이미지 센서의 감도를 교정시키는 단계를 포함하는 이미지 센서 교정 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 화이트 포인트 좌표를 결정하는 단계는
    상기 이미지 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 색좌표의 평균치로 구하여 상기 화이트 포인트 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 교정 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 감도 교정값을 산출하는 단계는 상기 화이트 포인트 좌표를 상기 기준 좌표와 비교하여 상기 화이트 포인트 좌표를 이동시키는 교정값을 상기 감도 교정값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 교정 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 기준 좌표는 미리 설정된 이미지 센서의 화이트 포인트 좌표로 설정되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 교정 방법.
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