KR101450119B1 - 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치 Download PDF

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KR101450119B1
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camera
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안순현
정철
박세용
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렉스젠(주)
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Abstract

본 발명은, 카메라로부터 촬영된 복수의 프레임 영상으로부터 단위 시간당 프레임 수를 획득하는 단계와, 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점과, 상기 촬영된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점 간에 발생한 오차 폭을 각각의 프레임 인덱스마다 획득하는 단계와, 상기 획득된 오차 폭들을 이용하여 소정의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하여 생성하는 단계, 및 상기 펄스 폭에 대응하여 동기화된 조명모듈의 온오프 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 카메라의 조명모듈 제어 방법을 제공한다.
상기 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치에 따르면, 조명모듈의 동작 타이밍을 카메라의 프레임 주파수에 맞도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라 최적의 영상 밝기를 도출하는 동작 타이밍을 실시간 생성하여 제공함에 따라 카메라의 영상 품질 및 감시 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치{Method for controlling light module of camera and apparatus thereof}
본 발명은 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라에 사용되는 조명모듈의 제어 효율을 높일 수 있는 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 CCTV 카메라는 야간과 같이 주변 광량이 제한적인 경우 감시 영역을 밝히기 위한 용도로 조명 모듈을 함께 사용한다. 이러한 조명 모듈의 광원으로는 소비전력이 낮고 장수명을 가지며 유지 관리가 용이한 LED 소자를 주로 사용한다.
동영상은 복수의 프레임 영상으로 구성되며, 각각의 프레임 영상이 고품질로 촬영되기 위해서는 프레임 처리 속도에 맞게 조명 모듈의 점멸 타이밍이 실시간 제어되어야 한다. 종래의 경우 이를 위해, 조명 모듈의 점멸을 위한 제어 신호를 카메라의 셔터 개폐 주기에 동기화시키는 방법을 사용하고 있다.
하지만, 카메라의 매 촬영 시점마다 셔터 개폐 시점에 미세 오차가 발생할 수 있으며 데이터 처리 과정에서 시간 지연이 발생할 수 있다. 따라서, 종래의 방식으로는 카메라의 촬상 시점과 조명의 온 구동 시점을 정확하게 일치시키는 데에 한계가 따른다.
또한, 종래 기술에 따르면 IP 카메라에 내재된 투광기가 피크 전력(Peak Power)으로 턴온(Turn On)되어 높은 전력을 유지하여야 하므로 해상도가 떨어지는 문제점이 있었다. 더욱이, 턴온 상태를 유지하기 때문에 발광에 의한 고열이 발생하게 되고, 그에 따라 수명이 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2012-0020702호(2012.03.08 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 카메라에 사용되는 조명모듈의 동작 타이밍을 효과적으로 제어할 수 있는 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 카메라로부터 촬영된 복수의 프레임 영상으로부터 단위 시간당 프레임 수를 획득하는 단계와, 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점과, 상기 촬영된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점 간에 발생한 오차 폭을 각각의 프레임 인덱스마다 획득하는 단계와, 상기 획득된 오차 폭들을 이용하여 소정의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하여 생성하는 단계, 및 상기 펄스 폭에 대응하여 동기화된 조명모듈의 온오프 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 카메라의 조명모듈 제어 방법을 제공한다.
또한, 상기 카메라의 조명모듈 제어 방법은, 상기 펄스 신호 및 상기 펄스 신호로부터 임의 시간 간격으로 순차로 지연된 적어도 하나의 지연 펄스 신호를 각각의 단위 시간만큼 상기 조명모듈에 대한 온오프 제어신호로 시간 순으로 인가하면서, 상기 각각의 단위 시간마다 촬상되는 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 동기화된 조명모듈의 온오프 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 측정된 밝기 값을 이용하여 펄스 지연 시간을 결정하고, 상기 펄스 폭과 상기 펄스 지연 시간에 대응하여 동기화된 상기 조명모듈의 온오프 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 오차 폭을 획득하는 단계는, 복수의 단위 시간 동안 상기 오차 폭을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 펄스 신호를 생성하는 단계는, 상기 획득된 오차 폭들 중에서 최대 값 또는 상기 획득된 오차 폭들의 평균 값에 대응하는 보정된 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 측정된 밝기 값을 이용한 상기 펄스 지연 시간의 결정 시에, 상기 펄스 신호 및 상기 적어도 하나의 지연 펄스 신호 중에서, 상기 밝기 값의 평균이 최대가 되는 펄스 신호에 대응하는 지연 시간을 상기 펄스 지연 시간으로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값의 평균은, 상기 프레임 영상 내에 존재하는 픽셀들의 밝기값의 합을 상기 복수의 프레임 영상 각각에 대해 획득하여 평균한 값에 해당할 수 있다.
또한, 상기 단위 시간은, 상기 펄스 폭의 시간보다 작을 수 있다.
또한, 상기 조명모듈에서의 상기 온오프 제어신호에 대응하는 신호 주파수는 상기 카메라에서의 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 프레임 주파수와 동일할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 카메라로부터 촬영된 복수의 프레임 영상으로부터 단위 시간당 프레임 수를 획득하는 프레임정보 획득부와, 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점과, 상기 촬영된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점 간에 발생한 오차 폭을 각각의 프레임 인덱스마다 획득하는 오차 획득부와, 상기 획득된 오차 폭들을 이용하여 소정의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하여 생성하는 펄스신호 생성부, 및 상기 펄스 폭에 대응하여 동기화된 조명모듈의 온오프 제어 신호를 생성하는 제어신호 동기화부를 포함하는 카메라의 조명모듈 제어 장치를 제공한다.
여기서, 상기 카메라의 조명모듈 제어 장치는, 상기 펄스 신호 및 상기 펄스 신호로부터 임의 시간 간격으로 순차로 지연된 적어도 하나의 지연 펄스 신호를 각각의 단위 시간만큼 상기 조명모듈에 대한 온오프 제어신호로 시간 순으로 인가하면서, 상기 각각의 단위 시간마다 촬상되는 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 측정하는 밝기값 측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어신호 동기화부는, 상기 측정된 밝기 값을 이용하여 펄스 지연 시간을 결정하고, 상기 펄스 폭과 상기 펄스 지연 시간에 대응하여 동기화된 상기 조명모듈의 온오프 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 오차 획득부는, 복수의 단위 시간 동안 상기 오차 폭을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 펄스신호 생성부는, 상기 획득된 오차 폭들 중에서 최대 값 또는 상기 획득된 오차 폭들의 평균 값에 대응하는 보정된 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치에 따르면, 조명모듈의 동작 타이밍을 카메라의 프레임 주파수에 맞도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라 최적의 영상 밝기를 도출하는 동작 타이밍을 실시간 생성하여 제공함에 따라 카메라의 영상 품질 및 감시 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
특히, 촬영 시 조명 온오프 타이밍을 효율적으로 제어함으로써, 절전 효과를 기대할 수 있음은 물론, 발광에 의해 발생하는 조명의 열을 효율적으로 낮추면서 조명의 수명을 더욱 늘릴 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라의 조명모듈 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1을 이용한 카메라의 조명모듈 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 S220 단계를 설명하는 예시도이다.
도 4는 도 3의 S220 단계를 설명하는 구체적인 예시도이다.
도 5는 도 4의 S230 단계를 설명하는 예시도이다.
도 6은 도 2의 S240 단계를 설명하는 예시도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 카메라로부터 획득되는 복수의 프레임 영상을 분석하고 이를 바탕으로 조명모듈의 온오프 동작 타이밍을 최적으로 제어하기 위한 트리거 신호를 생성한다. 여기서, 트리거 신호란 조명모듈의 점멸 동작을 위한 온오프 제어신호를 의미한다. 본 실시예의 경우, 카메라의 프레임 처리 속도와 프레임 영상의 밝기 값을 모두 고려하여 최적의 조명 동작 타이밍을 도출할 수 있다.
더 상세하게는, 카메라로부터 획득되는 복수의 프레임 영상의 정보를 이용하여 조명모듈의 온오프 제어신호를 생성하되, 조명모듈의 온오프 동작이 실제 카메라의 프레임 처리 동작과 동기화되도록 제어한다. 또한, 영상의 밝기 값을 관측하면서 최적의 영상 밝기를 도출하는 지연 시간을 가지는 온오프 제어신호를 생성한다. 이러한 동작을 통하여 본 실시예는 카메라로부터 획득되는 영상의 품질을 높일 수 있을 뿐만 아니라 이를 바탕으로 카메라 보안 및 감시 효율을 증대시킬 수 있다.
이하의 본 발명의 실시예에서 카메라는 보안 또는 감시 용도로 사용되는 CCTV 카메라, IP 카메라 등에 해당될 수 있다. 또한 조명 모듈은 LED 소자로 구현될 수 있다. 물론, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라의 조명모듈 제어 장치의 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라의 조명모듈 제어 장치(100)는 프레임 정보 획득부(110), 오차 획득부(120), 펄스신호 생성부(130), 밝기값 측정부(140), 제어신호 생성부(150)를 포함한다.
먼저, 프레임 정보 획득부(110)는 카메라(10)로부터 측정되어 전송된 복수의 프레임 영상으로부터 단위 시간당 프레임 수를 획득한다. 오차 획득부(120)는 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점과, 상기 측정된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점 간에 발생한 오차 폭을 각각의 프레임 인덱스마다 획득한다.
그리고, 펄스신호 생성부(130)는 상기 획득된 오차 폭들을 이용하여 보정된 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를, 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 주파수로 생성한다.
밝기값 측정부(140)는 상기 펄스 신호 및 상기 펄스 신호로부터 임의 시간 간격으로 순차로 지연된 적어도 하나의 지연 펄스 신호를 각각의 단위 시간만큼 조명모듈에 대한 온오프 제어신호로 시간 순으로 인가하면서, 상기 각각의 단위 시간마다 촬상되는 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 측정한다.
그러면, 제어신호 생성부(150)는 상기 측정된 밝기 값을 이용하여 펄스 지연 시간을 결정하고, 상기 보정된 펄스 폭과 상기 펄스 지연 시간에 대응하여 동기화된 조명모듈(20)의 온오프 제어신호를 생성한다. 이후, 생성된 온오프 제어신호를 이용하여 조명모듈(20)의 온오프 타이밍을 제어한다.
이러한, 조명 모듈 제어 장치(100)는 카메라(10) 및 조명 모듈(20)이 단일 장치로 구성되어 현장에 설치되는 것이 바람직하나, 관리 서버(생략)에 설치되어 카메라(10)로부터 수신하는 데이터를 기초로 카메라(10)와 함께 현장에 설치되어 있는 조명 모듈(20)을 효율적으로 제어할 수도 있다. 이 경우에, 카메라(10)는 통신 모듈을 구비하여 관리 서버(생략)와 데이터를 송수신하는 것이 바람직하며, 조명 모듈(20)은 카메라(10)의 통신 모듈을 통해 수신한 온오프 제어 신호를 기초로 동작하는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1을 이용한 카메라의 조명모듈 제어 방법의 흐름도이다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 조명모듈 제어 방법에 관하여 도 2를 참조로 하여 상세히 설명한다.
먼저, 프레임 정보 획득부(110)는 카메라(10)로부터 측정된 복수의 프레임 영상으로부터 단위 시간당 프레임 수를 획득한다(S210).
일반적으로 카메라(10)로부터 촬영되는 영상은 시간 흐름에 따른 복수의 프레임 영상으로 이루어진다. 카메라(10)에서 측정된 복수의 프레임 영상을 분석해 보면 단위 시간당 프레임 수(ex, 초당 프레임 수; fps 단위)를 알 수 있다. 예를 들어, 1초 동안 총 10개의 프레임 영상이 촬상된 경우 카메라(10)의 초당 프레임 수는 10fps에 해당된다.
이러한 S210 단계는 카메라(10)로부터 전송되는 영상을 분석하여 단위 시간당 프레임 수를 확인할 수도 있으며, 카메라(10)에 유무선 연결된 별도의 수단(ex, 관리 서버)을 통하여 단위 시간당 프레임 수에 관한 정보를 전달받을 수도 있다.
이와 같이 카메라(10)로부터 측정된 복수의 프레임 영상을 분석하여 보면 프레임 정보 즉, 단위 시간당 프레임 수(ex, 초당 프레임 수)를 획득할 수 있다.
이후, 오차 획득부(120)는 상기 획득된 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점과, 상기 측정된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점 간에 발생한 오차 폭을 각각의 프레임 인덱스마다 획득한다(S220).
예를 들어, 단위 시간당 프레임 수가 10인 경우 그에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점은 0~1초 구간을 1/10의 균일한 간격으로 분할한 복수의 시점에 해당할 수 있다. 그런데, 실제로 측정된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점은 이 기준 프레임 시점과 일치하거나 약간의 오차가 있을 수도 있다. 또한, 하나의 단위 시간 구간 내에서 일부 프레임 영상은 오차가 없고 일부 프레임은 오차가 있을 수 있다.
상기 S220 단계는 단위 시간 이내의 구간에 포함되는 복수의 기준 프레임 시점을 기준으로, 실제 복수의 프레임 영상의 촬상 시점의 이격 정도를 비교하고 그 오차를 각각의 프레임 인덱스마다 획득한다. 예를 들어 단위 시간당 프레임 수가 10개인 경우, 기준 프레임 시점은 10개가 존재할 것이고 프레임 인덱스는 1~10까지 존재할 것이다.
도 3은 도 2의 S220 단계를 설명하는 예시도이다. 도 3의 가로 방향은 시간 축으로 볼 수 있으며 단위 시간 구간(ex, 0~1초) 내에 10개의 프레임 영상이 촬상 되는 예이다. 즉, 시간당 프레임 수가 10인 예로서 프레임 인덱스는 N1 내지 N10 까지 존재한다.
도 3의 실선이 '기준 프레임 시점'이라면, 점선은 실제 프레임 영상의 촬상 시점을 의미한다. 이러한 도 3은 N1, N7, N9 인덱스 지점에서는 오차가 발생하였고 나머지 인덱스 지점에서는 오차가 발생하지 않은 예이다. 또한, N1, N7, N9 중에서는 N7에서 오차 폭이 가장 크게 발생한 것을 알 수 있다. 물론, 여기서 오차 폭이란 기준 프레임 시점과 실제 해당 프레임 영상이 촬영된 시점 사이의 시간 폭을 의미할 수 있다.
도 3은 하나의 단위 시간 구간(ex, 0~1초) 내에서 오차 폭을 획득하는 예시이나, 본 발명의 실시예에서는 보다 정확하고 정교한 조명 동기 신호의 획득을 위하여 복수의 단위 시간 동안 오차 폭을 획득하도록 한다.
도 4는 도 3의 S220 단계를 설명하는 구체적인 예시도이다. 도 4는 3개의 단위 시간 동안 오차 폭을 획득하는 예에 해당되는 것으로서, (a)는 0~1초 구간, (b)는 1~2초 구간, (c)는 2~3초 구간 내에서 수행한 결과를 나타낸다. (a)의 경우 3개 지점에서 오차 폭이 발생하였고, (b)와 (c)의 경우 각각 4개 지점에서 오차 폭이 발생하였다. 이러한 도 4의 예시의 경우 3개의 단위 시간 동안 11개의 오차 폭이 발생한 것을 알 수 있다.
상기 S220 단계 이후, 펄스신호 생성부(130)는 상기 획득된 오차 폭들을 이용하여 보정된 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하여 생성한다(S230). 더 상세하게는 오차 폭들에 대한 평균 또는 최대 값에 대응하는 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 주파수의 신호로 생성한다.
이러한 S230 단계를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. S230 단계에서는 앞서 S220 단계에서 획득된 전체 11개의 오차 폭들 중에서 최대 값, 또는 획득된 11개의 오차 폭들의 평균 값에 대응하는 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 생성한다.
도 5는 도 4의 S230 단계를 설명하는 예시도이다. 도 5의 경우는 앞서 획득된 11개의 오차 폭들 중에서 최대 값(A 부분)에 대응하는 펄스 폭(w)을 가지는 펄스 신호(Pulse signal)를 생성한 예이다. 이러한 펄스 신호는 추후 조명의 온오프 제어 신호로 활용된다. 또한, 이러한 구성에 따르면 조명모듈(20)에서의 온오프 제어신호에 대응하는 신호 주파수는 카메라(10)에서의 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 프레임 주파수와 동일하게 된다.
상기 S230 단계에서 오차 폭들 중에서 최대 값을 선택하는 이유는, 향후 가장 늦게 촬영되는 즉, 기준 프레임 시점에 대한 오차 폭이 가장 큰 경우에 해당하는 프레임 영상의 촬영 시점까지 조명의 온 상태를 유지할 수 있도록 하기 위함이다. 이러한 경우, 향후 카메라의 촬영 시에, 오차 폭이 없는 프레임 영상부터 최대 오차 폭 이하로 촬영되는 프레임 영상을 아울러 조명의 온 상태를 커버할 수 있게 된다. 만일 오차 폭이 가장 큰 프레임 영상의 촬영 시점까지 조명의 온 상태가 유지되지 않는 경우 해당 프레임 영상 부분은 촬영분에서 누락되거나 인식이 힘든 수준으로 촬영될 수 있고 이는 영상의 품질을 떨어뜨리게 하는 요인이 될 수 있다.
본 실시예의 경우 3개의 단위 시간 구간에 대하여 얻어진 오차 폭들로부터 최대 값을 선택하고 그에 대응하는 펄스 신호를 생성하고 있다. 물론, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 4번째 또는 그 이상의 단위 시간 구간을 더 할애하여 오차 폭 정보를 획득할 수도 있다. 이는 3개의 단위 시간 구간에서 얻은 최대 오차 폭 보다 더 큰 오차 폭이 다음 시간에서 관측될 수도 있기 때문이다. 이를 통해 향후에 촬영되는 카메라의 영상에 대하여 조명의 온 상태를 커버할 수 있는 시점을 보다 넓은 폭으로 제어할 수 있다.
물론, 오차 폭의 획득을 위한 단위 시간 구간의 개수가 너무 많은 경우 연산의 시간 및 복잡도가 증가할 수 있다. 또한, 오차 폭이 매우 큰 프레임 영상의 발생 빈도가 전체 프레임 영상에 대해 그리 크지 않은데 불구하고, 이러한 발생 빈도가 낮은 프레임 영상에 대해서도 조명의 온 상태를 유지할 경우 상대적으로 펄스의 조명의 온(On) 상태의 지속 시간(펄스가 high인 시간)이 길어지고 전력 효율이 떨어지므로 비효율적일 수 있다. 이는 본 실시예에서 오차 폭의 최대 값이 아닌 평균 값을 이용할 수 있다는 점과도 관계되는 이유이다. 따라서, 오차 폭의 획득을 위한 단계는 기 설정된 한계 구간 내에서 수행하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 펄스 신호를 획득한 이후, 밝기값 측정부(140)는 상기 펄스 신호 및 상기 펄스 신호로부터 임의 시간 간격으로 순차로 지연된 적어도 하나의 지연 펄스 신호를 각각의 단위 시간만큼 조명모듈에 대한 온오프 제어신호로 시간 순으로 인가하면서, 상기 각각의 단위 시간마다 촬상되는 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 측정한다(S240).
이는 시스템의 제어 과정에서 시간 지연이 발생한 경우를 대비하여 시간 지연이 0인 최초 펄스 신호부터 시간 지연된 적어도 하나의 펄스 신호를 각각 후보 군으로 제공하는 것이다. 인가된 각각의 펄스 신호를 조명모듈(20)의 온오프 제어신호 즉, 트리거 신호로 인가하면서 카메라(10)의 촬상된 영상에 대한 밝기 값을 개별 확인함에 따라, 모든 후보 군 중에서 최대 밝기 값을 도출하는 하나의 트리거 신호를 최종적으로 선택할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예는 이전의 시간에서 이미 관측된 데이터를 바탕으로 조명의 온오프 제어신호를 획득한 다음 이를 이후의 시간에 획득되는 영상에 대해 반영될 수 있게 하여 카메라(10)의 영상을 최적의 조명 조건으로 획득할 수 있게 된다. 또한 이러한 동작을 매 실시간 수행하면 가장 최근의 카메라 성능에 맞도록 조명 조건을 지속적으로 갱신 제어할 수 있다.
도 6은 도 2의 S240 단계를 설명하는 예시도이다. 도 6의 (a)는 앞서 도 5에서 획득된 펄스 신호이며, (b)와 (c)는 각각 (a)로부터 임의 시간 간격으로 순차로 지연된 신호에 해당된다. 예를 들어 (b)는 (a)를 t1만큼 지연시킨 신호이고 (c)는 (a)를 t1의 2배만큼 지연시킨 신호이다. 상기 단위 시간은, 상기 펄스 폭의 시간보다 작도록 구성한다. 다만, t1은 펄스 신호의 1/2보다 작은 것이 바람직하며, t2는 t1보다 큰 지연 시간인 것이 바람직하다.
S240 단계에서는 이러한 (a) 신호, (b) 신호, (c) 신호를 각각의 단위 시간 구간(ex, 1초 단위)에 대하여 인가한다. 예를 들면, 펄스 신호가 만들어진 이후에 도래하는 각각의 단위 시간 구간에 대하여 (a),(b),(c) 신호를 순차로 인가하면서, 각 단위 시간마다 카메라(10)를 통해 촬상되는 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 측정한다.
예를 들면, (a) 신호를 인가한 해당 단위 시간 구간 동안 얻어지는 전체 10개의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 개별 측정한다. 1개의 프레임 영상은 복수의 픽셀들로 이루어져 있으며 이 복수의 픽셀들의 밝기값의 합은 한 개의 프레임 영상에 대한 밝기값으로 정의될 수 있다. 이와 같은 방법으로 각각의 프레임 영상마다 자신이 가진 픽셀들의 밝기값의 합을 연산한다. 이를 통해 10개의 프레임 영상에 각각에 대한 밝기값 정보를 연산할 수 있다.
이후, 제어신호 생성부(150)는 상기 측정된 밝기 값을 이용하여 펄스 지연 시간을 결정한 다음, 상기 보정된 펄스 폭과 상기 펄스 지연 시간에 대응하여 동기화된 상기 조명모듈의 온오프 제어신호를 생성한다(S250).
이러한 S250 단계에서, 상기 측정된 밝기 값을 이용한 상기 펄스 지연 시간의 결정 시에, 상기 펄스 신호 및 상기 적어도 하나의 지연 펄스 신호 중에서, 상기 밝기 값의 평균이 최대가 되는 펄스 신호에 대응하는 지연 시간을 상기 펄스 지연 시간으로 결정한다.
예를 들어, 도 6에서, (a) 펄스 신호, (b) 제1 지연 펄스 신호, (c) 제2 지연 펄스 신호 중에서, 상기 밝기 값의 평균이 최대가 되는 펄스 신호에 대응하는 지연 시간을 상기 펄스 지연 시간으로 결정한다. 물론, (a)의 경우 펄스 지연 시간이 0인 경우이다. 따라서 본 발명의 실시예에서 결정되는 펄스 지연 시간은 0 또는 그 이상의 값을 가질 수 있다.
이때, 상기 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값의 평균이란, 상기 프레임 영상 내에 존재하는 픽셀들의 밝기값의 합을 상기 복수의 프레임 영상 각각에 대해 획득하여 평균한 값에 해당할 수 있다. 즉, 앞서 하나의 프레임 영상을 구성하는 전체 픽셀들의 밝기값의 합을 10개의 프레임 영상별로 구한 다음, 이를 10개의 프레임 영상에 대해 평균한 값을 이용한다.
만약, 도 6의 (a), (b), (c) 신호 중에서 (b) 신호의 인가 시 가장 밝기 값의 평균이 컸다면, 이 (b) 신호에서의 펄스 지연 시간인 t1을 최적의 지연 시간 값으로 결정할 수 잇다. 이상의 본 실시예에서는 지연 펄스 신호를 2개 사용한 것이나 더 많은 갠수의 지연 펄스 신호를 사용할 수도 있다.
이상과 같이, S250 단계에서는 상기 S230 단계에서 얻어진 펄스 폭, 그리고 S250 단계에서 밝기 값을 바탕으로 얻어진 펄스 지연 시간(ex, t1)에 대응하여 동기화된 온오프 제어신호를 생성한다. 이에 따라, 추후 조명모듈(20)에 인가하는 온오프 제어신호는 도 5에서 얻어진 펄스 폭(w)과, 도 6의 신호 인가를 통해 얻어진 펄스 지연 시간(ex, t1)에 대응하여 동기화된 제어신호로서, 예를 들어 도 6의 (b)와 같은 형태가 될 수 있다.
물론, 이때 온오프 제어신호의 주파수는 앞서 카메라(10)의 프레임 주파수와 동일하다. 이에 따라 제어신호 생성부(150)는 이 생성된 온오프 제어신호를 이용하여 조명모듈(20)의 온오프 타이밍을 제어하게 된다. 이러한 과정은 실시간 수행되므로 온오프 제어신호는 시간에 따라 일정 주기로 갱신될 수 있다.
이러한 본 실시예의 경우, 이외에도 전기의 세기에 따라 LED 동작을 여러 단계로 제어하는 딤머(Dimer) 기능을 제공할 수 있으며, 외부 단말기로부터 작업 지시를 받는 수동 제어도 가능하다. 또한, 조도 센서(CDS)와 연동 제어 가능하며, 센터(Center)와 시간 동기화를 통해 선셋과 선라이징을 고려하여 조명 제어 장치의 온오프를 수행할 수도 있다. 그리고 조명 상태 값을 확인하는 기능을 포함할 수 있으며 LED의 상태(오작동, 노후화, 고장 여부) 등의 확인이 가능할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 카메라의 조명모듈 제어 방법 및 그 장치에 따르면, 조명모듈의 동작 타이밍을 카메라의 프레임 주파수에 맞도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라 최적의 영상 밝기를 도출하는 동작 타이밍을 실시간 생성하여 제공함에 따라 카메라의 영상 품질 및 감시 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 조명모듈은 조사 시간이 짧지만 강한 펄스를 가지는 높은 밝기의 LED 빛을 생성할 수 있으므로, 움직이는 차량에 대해서도 강한 조명을 순간적으로 촬영을 할 수 있어 정확하게 차량의 번호판 등을 인식할 수 있는 큰 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 카메라 20: 조명모듈
100: 조명모듈 제어 장치 110: 프레임 정보 획득부
120: 오차 획득부 130: 펄스신호 생성부
140: 밝기값 측정부 150: 제어신호 생성부

Claims (18)

  1. 카메라로부터 촬영된 복수의 프레임 영상으로부터 단위 시간당 프레임 수를 획득하는 단계;
    상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점과, 상기 촬영된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점 간에 발생한 오차 폭을 각각의 프레임 인덱스마다 획득하는 단계;
    상기 획득된 오차 폭들을 이용하여 소정의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하여 생성하는 단계; 및
    상기 펄스 폭에 대응하여 동기화된 조명모듈의 온오프 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 펄스 신호 및 상기 펄스 신호로부터 임의 시간 간격으로 순차로 지연된 적어도 하나의 지연 펄스 신호를 각각의 단위 시간만큼 상기 조명모듈에 대한 온오프 제어신호로 시간 순으로 인가하면서, 상기 각각의 단위 시간마다 촬상되는 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 측정하는 단계를 더 포함하는 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 동기화된 조명모듈의 온오프 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 측정된 밝기 값을 이용하여 펄스 지연 시간을 결정하고, 상기 펄스 폭과 상기 펄스 지연 시간에 대응하여 동기화된 상기 조명모듈의 온오프 제어신호를 생성하는 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 오차 폭을 획득하는 단계는,
    복수의 단위 시간 동안 상기 오차 폭을 획득하는 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 펄스 신호를 생성하는 단계는,
    상기 획득된 오차 폭들 중에서 최대 값 또는 상기 획득된 오차 폭들의 평균 값에 대응하는 보정된 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 생성하는 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 측정된 밝기 값을 이용한 상기 펄스 지연 시간의 결정 시에,
    상기 펄스 신호 및 상기 적어도 하나의 지연 펄스 신호 중에서, 상기 밝기 값의 평균이 최대가 되는 펄스 신호에 대응하는 지연 시간을 상기 펄스 지연 시간으로 결정하는 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값의 평균은,
    상기 프레임 영상 내에 존재하는 픽셀들의 밝기값의 합을 상기 복수의 프레임 영상 각각에 대해 획득하여 평균한 값에 해당하는 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 지연 펄스 신호를 생성하기 위한 상기 임의 시간 간격은,
    상기 펄스 폭의 시간보다 작은 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명모듈에서의 상기 온오프 제어신호에 대응하는 신호 주파수는 상기 카메라에서의 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 프레임 주파수와 동일한 카메라의 조명모듈 제어 방법.
  10. 카메라로부터 촬영된 복수의 프레임 영상으로부터 단위 시간당 프레임 수를 획득하는 프레임정보 획득부;
    상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 복수의 기준 프레임 시점과, 상기 촬영된 복수의 프레임 영상의 촬상 시점 간에 발생한 오차 폭을 각각의 프레임 인덱스마다 획득하는 오차 획득부;
    상기 획득된 오차 폭들을 이용하여 소정의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하여 생성하는 펄스신호 생성부; 및
    상기 펄스 폭에 대응하여 동기화된 조명모듈의 온오프 제어 신호를 생성하는 제어신호 동기화부를 포함하는 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 펄스 신호 및 상기 펄스 신호로부터 임의 시간 간격으로 순차로 지연된 적어도 하나의 지연 펄스 신호를 각각의 단위 시간만큼 상기 조명모듈에 대한 온오프 제어신호로 시간 순으로 인가하면서, 상기 각각의 단위 시간마다 촬상되는 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값을 측정하는 밝기값 측정부를 더 포함하는 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어신호 동기화부는,
    상기 측정된 밝기 값을 이용하여 펄스 지연 시간을 결정하고, 상기 펄스 폭과 상기 펄스 지연 시간에 대응하여 동기화된 상기 조명모듈의 온오프 제어신호를 생성하는 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 오차 획득부는,
    복수의 단위 시간 동안 상기 오차 폭을 획득하는 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 펄스신호 생성부는,
    상기 획득된 오차 폭들 중에서 최대 값 또는 상기 획득된 오차 폭들의 평균 값에 대응하는 보정된 펄스 폭을 가지는 펄스 신호를 생성하는 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 측정된 밝기 값을 이용한 상기 펄스 지연 시간의 결정 시에,
    상기 펄스 신호 및 상기 적어도 하나의 지연 펄스 신호 중에서, 상기 밝기 값의 평균이 최대가 되는 펄스 신호에 대응하는 지연 시간을 상기 펄스 지연 시간으로 결정하는 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 복수의 프레임 영상에 대한 밝기 값의 평균은,
    상기 프레임 영상 내에 존재하는 픽셀들의 밝기값의 합을 상기 복수의 프레임 영상 각각에 대해 획득하여 평균한 값에 해당하는 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 지연 펄스 신호를 생성하기 위한 상기 임의 시간 간격은,
    상기 펄스 폭의 시간보다 작은 카메라의 조명모듈 제어 장치.
  18. 청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명모듈에서의 상기 온오프 제어신호에 대응하는 신호 주파수는 상기 카메라에서의 상기 단위 시간당 프레임 수에 대응하는 프레임 주파수와 동일한 카메라의 조명모듈 제어 장치.
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