KR101429510B1 - 영상 포화 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 영상 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피사체로부터 반사된 적외선의 강도를 검출하여 적외선 조명을 제어하는 영상 포화 방지 장치에 관한 것이다. 영상 포화 방지 장치는 적외선 조명 드라이버에 의해 구동되는 적외선 조명을 구비한 영상 처리 장치로서, 피사체로부터 반사되는 적외선을 검출하는 검출부, 상기 검출된 적외선을 적분하는 적분기 및 상기 적분된 적외선의 조도치와 기준 조도치를 비교하여 상기 적분된 적외선 조도치가 기준 조도치보다 높으면 상기 적외선 LED 드라이버에 피드백 전압을 걸어 상기 적외선 조명의 구동 전류를 제어하는 비교기를 포함한다.

피사체로부터 반사된 적외선, 적외선 통과 필터, 적분기

Description

영상 포화 방지 장치{Apparatus for protecting image saturation}

본 발명은 디지털 영상 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피사체로부터 반사된 적외선의 강도를 검출하여 적외선 조명을 제어하는 영상 포화 방지 장치에 관한 것이다.

디지털 영상 처리 장치 중 감시용 카메라는 외부 조도 환경이 열악한 상황에서도 감시 기능을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 기능을 수행하기 위해 감시 카메라 내부에는 AGC(auto gain control) 및 AE(auto exposure) 기능이 구비되어 외부 조도에 관계없이 영상의 밝기를 일정하게 유지시키고 있다.

그러나 감시 카메라가 영상 밝기 조절 범위를 넘어서는 환경에 노출된 경우, 특히 외부 조도가 매우 낮을 경우에는 화면에 랜덤 노이즈가 발생하여 피사체를 구분하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 상황에 대처하기 위해 적외선 카메라와 일체형으로 또는 분리형으로 적외선 조명을 구비하여, 조도가 매우 낮은 환경이나 빛이 전혀 없는 환경에서도 큰 무리 없이 감시 기능을 구현할 수 있게 된다.

일반적으로 적외선 조명이 켜진 상태에서 피사체가 카메라로 접근하게 되면 도 2a와 같이 영상의 일부분에 포화가 발생하게 된다. 이는 적외선 조명이 감시 카메라로 입력되는 영상 정보의 적분값을 적외선 조명 제어의 기준값으로 사용하고 있기 때문이다. 그러나, 영상 정보를 적분하게 되면 영상에서 실제 적외선 조명에 의해 포화된 부분의 밝기 정보(근접한 피사체가 포화된 부분)와 포화되지 않은 부분(주변 공간)의 밝기 정보가 섞여버리게 된다. 이는 적외선 조명에 의해 카메라에 접근한 피사체가 포화된 상황임에도 불구하고 주변 공간이 상당히 어둡다면 영상 전체의 평균이 낮아질 수 있음을 의미한다. 정확한 적외선 조명 제어를 위해서는 카메라에 접근한 피사체로부터 적외선 조명에 의해 포화된 부분의 정보만을 정확히 추출할 수 있어야 한다. 그러나, 영상 정보의 적분을 수행하여 포화된 부분의 정보뿐만 아니라 배경의 불필요한 정보가 더해져서 적외선 조명의 밝기 제어를 정확하게 수행할 수 없는 문제점이 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 피사체로부터 반사된 적외선의 강도를 검출하여 적외선 조명을 제어하는 영상 포화 방지 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 영상 포화 방지 장치는 적외선 조명 드라이버에 의해 구동되는 적외선 조명을 구비한 영상 처리 장치로서, 피사체로부터 반사되는 적외선을 검출하는 검출부; 상기 검출된 적외선을 적분하는 적분기; 및 상기 적분된 적외선의 조도치와 기준 조도치를 비교하여 상기 적분된 적외선 조도치가 기준 조도치보다 높으면 상기 적외선 LED 드라이버에 피드백 전압을 걸어 상기 적외선 조명의 구동 전류를 제어하는 비교기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 검출부는 피사체로부터 반사되는 적외선만을 통과시키는 적외선 통과 필터; 및 상기 필터에 의해 통과된 적외선을 감지하는 조도 센서를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 외부로부터 빛을 감지하여 주/야간을 판단하는 판단부를 더 포함하며, 상기 적분기는 상기 판단부의 판단결과에 따라 야간에 동작할 수 있다.

종래에는 적외선 조명 제어 시에 포화된 부분의 정보뿐만 아니라 배경의 불 필요한 정보가 더해져서 적외선 조명의 밝기 제어를 정확하게 수행할 수 없었지만, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 불필요한 배경의 정보 추가없이 피사체로부터 반사된 적외선의 강도만을 검출하여 정확하게 적외선 조명을 제어함으로써 영상 포화를 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 영상 포화 방지 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.

도 1에 도시된 바와 같이 영상 포화 방지 장치는 렌즈(101), CCD(103), CDS/AGC부(105), 디지털 신호 처리부(107), 광전셀(109), CDS 센서부(111), 필터 교환기(113), 적외선 통과 필터(115), 적외선 센서(117), 적분기(119), 비교기(121), 적외선 LED 드라이버(123) 및 적외선 LED(125)를 포함한다.

렌즈(101)는 필터부(미도시)를 포함한 광학계(OPS)로, 촬영하는 영상의 빛을 광학적으로 처리하며, 줌 업/다운이 가능하다.

CCD(Charge Coupled Device)(103) 또는 CMOS (Complementary Metal-Oxide- Semiconductor)는 렌즈(101)를 통하여 입력되는 광량을 축적하고 그 축적된 광량에 따라 렌즈(101)에서 촬상된 영상을 수직 동기신호에 맞추어 출력한다. 영상 획득은 피사체로부터 반사되어 나오는 빛을 전기적인 신호로 변환시켜 주는 CCD(103)에 의해 이루어진다. CCD(103)를 이용하여 컬러 영상을 얻기 위해서는 컬러 필터를 필요로 하며, 대부분 CFA(Color filter array) 라는 필터(미도시)를 채용하고 있다. CFA는 한 픽셀마다 한 가지 컬러를 나타내는 빛만을 통과시키며 규칙적으로 배열된 구조를 가지고 있으며, 배열 구조에 따라 여러 가지 형태를 가지고 있다.

CDS/AGC부(105)는 CCD(103)에서 출력되는 아날로그 신호를 처리하여, 그 고주파 노이즈를 제거하고 진폭을 조정한 후, 디지털 신호로 변환시킨다.

디지털 신호 처리부(107)는 CDS/AGC부(105)에서 출력되는 영상신호를 휘도신호 및 색상신호에 필요한 지연 또는 이득을 제어하여 비디오 신호를 출력한다. 디지털 신호 처리부(107)는 온도변화에 민감한 CCD(103) 및 CFA 필터에서 발생하는 암 전류에 의한 블랙레벨(Black level)을 제거하고, 인간 시각의 비선형성에 맞추어 정보를 부호화 하는 감마 보정을 수행한다. 디지털 신호 처리부(107)는 감마 보정된 소정 데이터의 RGRG라인 및 GBGB 라인으로 구현된 베이어 패턴을 RGB 라인으로 보간하는 CFA 보간을 수행하고, 보간된 RGB 신호를 YUV 신호로 변환하고, 고 대역 필터에 의해 Y 신호를 필터링 하여 영상을 뚜렷하게 처리하는 에지 보상과, 표준 컬러 좌표계를 이용하여 U, V 신호의 컬러 값을 정정하는 컬러 정정을 수행하며, 이들의 노이즈를 제거한다.

광전셀(109)은 일종의 황화카드늄셀로서 빛이 조사하면 저항값이 변화하는 소자이다. CDS 센서부(111)는 광전셀(109)의 작용에 따라 빛을 감지하는 포토 센서이다. 필터 교환기(113)는 CDS 센서부(108)의 빛 감지 여부 즉 주·야간에 따라 필터(OLPF)를 칼라(낮:IR-CUT:적외선 차단 필터) 또는 흑백(밤:IR-PASS:적외선 통과 필터)으로 교환한다.

적외선 통과 필터(115)는 피사체로부터 반사되는 적외선을 필터링한다. 적외선 통과 필터(115)는 가시광선대역인 400nm -800nm의 파장 대역의 광은 차단하고, 가시광선 영역 대 다음부터 2.5㎛까지의 SWIR(short wave infrared) 영역대의 빛을 전기적 신호로 전환한다. 더 나아가 적외선 통과 필터(115)는 LWIR(long wave infrared) 영역대의 빛을 전기적 신호로 전환할 수도 있다.

조도 센서(117)는 적외선 통과 필터(115)를 통과한 적외선을 감지한다.

적분기(119)는 조도 센서(117)가 감지한 적외선을 적분처리한다. 적분기(119)는 필터 교환기(113)로부터 신호를 수신하여 동작하는데, 적외선 처리가 필요하지 않은 낮에 이용되는 적외선 차단 필터로 교환되는 경우, 필터 교환기(113)는 적분기(119)의 동작을 오프시키는 신호를 출력한다. 그러나, 적외선 처리가 필요한 밤에 이용되는 적외선 통과 필터로 교환되는 경우, 필터 교환기(113)는 적분기(119)의 동작을 온시키는 신호를 출력한다.

비교기(121)는 적분기(119)를 거쳐 적분 처리된 적외선의 조도치와 영상포화를 방지하기 위해 설정된 기준 조도치를 상호 비교하고 영상신호의 측정 조도치가 기준 조도치보다 높게 되면 적외선 LED(125)를 구동시키는 적외선 LED 드라이버(123)에 피드백 전압을 걸어 적외선 LED(125)의 구동 전류를 제한한다. 즉, 적외선 LED(125)의 발광 영향으로 촬영되는 피사체 영상에 대한 명암을 판별할 수 없는 포화 현상을 방지하기 위해 적외선 LED(125)의 발광 휘도를 자동으로 보정하는 것이다.

예컨대, 측정된 조도치가 300Lux이고 기준 조도치가 100Lux라면 적외선 LED 드라이버(123)에 피드백 전압을 걸어 적외선 LED(125)의 구동 전류를 제한하여 적외선 LED(125)의 발광 휘도를 낮게 함으로써 촬영되는 피사체의 영상이 포화되지 않도록 명암을 선명하게 할 수 있다. 기준 조도치는 외부에서 상황에 맞도록 자유롭게 변경 설정이 가능하다.

적외선 LED 드라이버(123)는 CDS 센서부(111)의 빛 감지 여부에 따라 ON 또는 OFF되는데 광전셀(109)을 통하여 CDS 센서부(111)에서 빛을 감지하지 못하여 ON 신호를 출력하게 되면 적외선 LED 드라이버(123)가 구동하면서 적외선 LED(125)가 작동한다. 이 때, 적외선 LED(125)의 발광량은 피사체로부터 반사된 적외선을 적분한 조도치와 기준 조도치와의 비교를 통하여, 피사체에서 반사된 적외선의 조도치에 따라 적외선 LED 드라이버(123)에 피드백 전압을 걸어줌으로써 주변의 환경 변화에 의하여 영상이 포화되지 않도록 자동으로 보정된다. 즉, 사람이나 사물 등의 피사체가 카메라에 접근하게 되면 적외선 LED(125)의 발광량이 자동으로 줄어들게 됨으로써 피사체의 영상이 포화되지 않게 되는 것이다.

도 2a에는 종래의 영상신호에 의한 적외선 LED(125) 제어 결과로 영상이 포화된 예를 보여주고 있다. 그러나, 도 2b에는 피사체에서 반사된 적외선에 의해 적외선 LED(125)를 제어하여 영상이 포화되지 않은 예를 보여주고 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 영상 포화 방지 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.

도 2는 영상 포화 및 영상이 포화되지 않은 예를 보이는 도면이다.

Claims (3)

1. 적외선 조명 드라이버에 의해 구동되는 적외선 조명을 구비한 영상 처리 장치로서,

   피사체로부터 반사되는 적외선만을 통과시키는 적외선 통과 필터;

   상기 적외선 통과 필터에 의해 통과된 적외선을 감지하는 조도 센서;

   상기 조도 센서에 의해 감지된 적외선을 적분하는 적분기; 및

   상기 적분된 적외선의 조도치와 기준 조도치를 비교하여 상기 적분된 적외선 조도치가 기준 조도치보다 높으면 상기 적외선 LED 드라이버에 피드백 전압을 걸어 상기 적외선 조명의 구동 전류를 제어하는 비교기를 포함하는 영상 포화 방지 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   외부로부터 빛을 감지하여 주/야간을 판단하는 판단부를 더 포함하며,

   상기 적분기는

   상기 판단부의 판단결과에 따라 야간에 동작하는 것을 특징으로 하는 영상 포화 방지 장치.

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