KR101480401B1 - 디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법 - Google Patents

디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 입력 영상을 2 이상의 영역으로 분할하고, 분할된 영역들의 깊이 정보를 이용하여 포커스 영역을 선정하여, 포커스 영역을 기준으로 초점을 조절할 수 있도록 하는 디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은, 외부로부터 2 프레임 이상의 입력 영상을 입력받는 영상 입력부; 상기 입력 영상에 대하여 초점을 조절하는 초점 조절부; 및 상기 입력 영상을 2 이상의 분할 영역으로 분할하고, 상기 분할 영역들에 대한 거리 정보를 이용하여 상기 분할 영역들 중에서 포커스 영역을 선정하고, 상기 포커스 영역에 대하여 초점을 조절하도록 상기 초점 조절부를 제어하는 제어부를 구비하는 디지털 영상 처리장치를 제공한다.

Description

디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법{Apparatus of processing digital image and method of controlling thereof}
본 발명은 디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포커스 렌즈의 위치에 따라 복수개의 영상을 입력받고, 그 중에서 선명한 사진을 얻을 수 있는 위치로 포커스 렌즈를 이동시켜 자동으로 초점을 조절하는 디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
통상적으로, 디지털 영상 처리장치는 디지털 카메라, PDA(personal digital assistant), 폰 카메라, PC 카메라 등의 영상을 처리하거나 영상 인식 센서를 사용하는 모든 장치를 포함한다.
디지털 영상 처리장치에서 사용자가 셔터 릴리즈 버튼을 누르면, 촬상 소자를 통하여 입력받은 영상을 디지털 신호 처리기에서 이미지 프로세싱(image processing)을 하고, 이를 압축하여 이미지 파일로 저장할 수 있다.
또한, 디지털 영상 처리장치는 촬상 소자를 통하여 입력받은 영상 또는 저장 매체에 저장된 영상을 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 표시장치에 표시하여 보여줄 수 있다.
디지털 영상 처리장치는 오토 포커싱(auto focusing) 기능에 의하여, 자동으로 초점을 조절하여 선명한 사진을 촬영할 수 있도록 할 수 있다. 오토 포커싱을 위하여, 포커스 모터(MF)를 구동하여 가장 선명한 사진을 얻을 수 있는 위치로 포커스 렌즈를 이동시킨다.
이를 위하여, 셔터 릴리즈 버튼이 1단으로 눌려지면, 포커스 렌즈의 위치를 광축을 따라 이동시키면서 복수개의 영상을 입력받고, 복수개의 영상들 중에서 가장 선명한 영상을 얻어지는 포커스 렌즈의 위치를 구한다.
실제 오토 포커싱에서, 초점을 맞추어 졌으나 의도하지 아니한 다른 피사체에 초점이 맞추어진 경우가 있을 수 있다. 촬영하고자 하는 피사체보다 앞에 초점이 맞는 전핀, 또는 상기 피사체보다 뒤에 초점이 맞는 후핀이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 촬영하고자 하는 피사체의 에지 정보보다 앞이나 뒷 배경의 에지 정보가 강한 경우에 발생할 수 있다.
본 발명은, 입력 영상을 2 이상의 영역으로 분할하고, 분할된 영역들의 깊이 정보를 이용하여 포커스 영역을 선정하여, 포커스 영역을 기준으로 초점을 조절할 수 있도록 하는 디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 외부로부터 2 프레임 이상의 입력 영상을 입력받는 영상 입력부; 상기 입력 영상에 대하여 초점을 조절하는 초점 조절부; 및 상기 입력 영상을 2 이상의 분할 영역으로 분할하고, 상기 분할 영역들에 대한 거리 정보를 이용하여 상기 분할 영역들 중에서 포커스 영역을 선정하고, 상기 포커스 영역에 대하여 초점을 조절하도록 상기 초점 조절부를 제어하는 제어부를 구비하는 디지털 영상 처리장치를 제공한다.
상기 분할 영역들 내부에서 특징점들이 추출되고, 각각의 상기 분할 영역에서의 상기 특징점들 사이의 평균거리가 산출되고, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 상기 평균거리의 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 상기 포커스 영역으로 선정될 수 있다.
상기 입력 영상, 및 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 표시되는 상기 포커스 영역이 표시되는 표시부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 외부로부터 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하는 입력 영상을 입력받는 단계; 각각의 상기 입력 영상을 2 이상의 분할 영역으로 분할하는 단계; 상기 분할 영역들에 대한 거리 정보를 이용하여 상기 분할 영역들 중에서 포커스 영역을 선정하는 단계; 및 상기 포커스 영역에 대하여 초점을 조절하는 단계를 구비하는 디지털 영상 처리장치의 제어방법을 제공한다.
상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 상기 포커스 영역으로 선정될 수 있다.
상기 분할 영역에서 특징점을 추출하는 단계; 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상기 특징점들을 상호 매칭시키는 단계; 각각의 상기 분할 영역에서 상기 특징점들 사이의 평균거리를 계산하는 단계; 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 상기 평균거리의 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 상기 포커스 영역으로 선정되는 단계를 더 구비할 수 있다.
상기 입력 영상, 및 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 표시되는 상기 포커스 영역이 표시되는 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치 및 그 제어방법에 의하면, 사용자가 용이하게 오토 포커싱 기능을 이용할 수 있도록 함으로써, 사용자가 용이하게 선명한 사진을 얻을 수 있도록 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치의 일 실시예인 디지털 카메라(100)의 뒷면 외형이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 디지털 카메라(100)의 뒷면에는 방향 버튼(21), 메뉴-OK 버튼(22), 광각(Wide angle)-줌(Zoom) 버튼(W), 망원(Telephoto)-줌(Zoom) 버튼(T), 및 디스플레이 패널(25) 등이 구비될 수 있다.
방향 버튼(21)에는 상향 버튼(21a), 하향 버튼(21b), 좌향 버튼(21c), 우향 버튼(21d)의 총4개의 버튼이 포함될 수 있다. 방향 버튼(21)과 메뉴-OK 버튼(22) 은 디지털 카메라와 같은 디지털 영상 처리장치의 동작에 관한 각종 메뉴를 실행시키기 위해 입력하는 키이다.
광각-줌 버튼(W) 또는 망원-줌 버튼(T)은 그 입력에 따라 화각이 넓어지거나, 화각이 좁아진다. 특히, 선택된 노출영역의 크기를 변경시키고자 할 때 사용될 수 있다. 이때, 광각-줌 버튼(W)이 입력되면 선택된 노출영역의 크기가 작아지고, 망원-줌 버튼(T)이 입력되면 선택된 노출영역의 크기가 커질 수 있다. 디스플레이 패널(25)로는 LCD(liquid crystal display)등의 영상 표시소자가 사용될 수 있다.
디스플레이 패널(25)은 도 5에서와 같이 입력 영상과 포커스 영역이 OSD(On Screen Display)로 표시되는 표시부에 포함될 수 있다.
한편, 디지털 카메라(100)의 앞면 또는 윗면에는 셔터 릴리즈 버튼(26), 플래시(미도시), 전원 스위치(미도시), 렌즈부(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 디지털 카메라(100)의 앞면과 뒷면에는 뷰 파인더(27)의 대물 렌즈와 접안 렌즈가 구비될 수 있다.
셔터 릴리즈 버튼(26)은 정해진 시간 동안 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 촬상 소자나 필름을 빛에 노출시키기 위해 열리고 닫힌다. 또한, 셔터 릴리즈 버튼은 조리개(미도시)와 연동하여 피사체를 적정하게 노출시켜 촬상 소자에 영상을 기록한다.
한편, 셔터 릴리즈 버튼(26)은 2단으로 눌려질 수 있다. 셔터 릴리즈 버튼(26)이 일단으로 눌려지면 제1신호가 생성되고, 이단으로 눌려지면 제2신호가 생성될 수 있다.
제1신호가 디지털 영상 처리장치의 제어장치에 입력되면, 최적의 초점 렌즈 위치를 설정하는 오토 포커싱(auto focusing) 및 촬영을 위한 다양한 설정이 이루어질 수 있다. 즉, 제1신호가 오토 포커싱 작동을 위한 초점 조절 신호가 될 수 있다.
또한, 제2신호가 디지털 영상 처리장치의 제어장치에 입력되면, 포커스 렌즈의 위치가 고정된 상태에서 복수개의 영상을 입력받고, 그 영상들 중에서 가장 선명한 사진을 획득(capture) 및 저장하여 촬영을 수행할 수 있다.
오토 포커싱(auto focusing)이란 입력되는 영상의 포커스가 가장 잘 맞아 가장 선명한 사진을 찍을 수 있는 포커스 렌즈의 포커스 위치를 찾아, 포커스 렌즈를 포커스 위치로 이동시키는 것을 말한다. 이를 위하여, 포커스 렌즈를 광축 방향으로 이동시키면서 영상을 입력받아, 그 영상들 중에서 가장 선명한 사진을 얻을 수 있는 포커스 렌즈의 위치를 구한다.
이때, 포커스 렌즈가 이동 가능한 전체 범위를 미리 설정된 스텝 단위로 이동되면서 입력 영상을 입력받을 수 있다.
본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치는 입력 영상에서 각각 피사체를 포함하는 복수개의 분할 영역을 추출하고, 각각의 분할 영역들 중에서 가장 가까운 거리에 있는 피사체가 포함된 영역을 포커스 영역으로 선정한다. 또한, 포커스 영역을 기준으로 초점을 조절한다.
포커스 렌즈를 스텝 단위로 이동시키면서 입력 영상을 입력받고, 입력 영상 중에서 포커스 영역에서 피사체와의 거리에 따른 포커스 값을 구하고, 포커스 값이 극대점을 갖는 위치에 포커스 렌즈가 위치될 수 있도록 한다.
이때, 각각의 분할 영역들 중에서 가장 가까운 거리에 있는 피사체가 포함된 영역을 포커스 영역으로 선정하므로, 전핀 또는 후핀이 발생하지 아니하고, 가장 가까운 거리에 있는 피사체에 초점이 맞는 선명한 사진을 얻을 수 있다.
또한, 복수개의 영역을 이용하는 오토 포커싱에서, 포커스 영역 내의 피사체의 영역에 해당하는 복수개의 영역이 포커스 영역으로 표시되어, 더욱 진보된 오토 포커스 윈도우 표현이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치에 의하여, 사용자가 용이하게 오토 포커싱 기능을 이용할 수 있도록 함으로써, 사용자가 용이하게 선명한 사진을 얻을 수 있도록 할 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 디지털 영상 처리장치의 일 실시예로서 디지털 카메라와 그 제어장치, 및 그 제어방법이 본 출원인의 미국 특허출원 공개번호 제2004/0130650호(명칭: 카메라의 이차함수를 이용한 자동 포커싱 방법, Method of automatically focusing using a quadratic function in camera)에 개시되어 있다.
상기 미국출원에 개시된 디지털 카메라와 그 제어장치, 및 그 제어방법에 관한 사항은 본 명세서에 포함되는 것으로 하고, 그 자세한 설명은 생략한다.
도 2에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예인 디지털 영상 처리장치를 제어하는 제어장치(200)의 블록도가 도시되어 있다. 디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)는 도 1의 디지털 카메라(100)의 내부에 장착될 수 있다.
도면을 참조하면, 렌즈부와 필터부를 포함한 광학계(OPS)는 피사체로부터의 빛을 광학적으로 처리한다. 광학계(OPS)의 렌즈부는 줌 렌즈, 포커스 렌즈 및 보상 렌즈를 포함한다. 사용자가 사용자 입력부(INP)에 포함된 광각-줌 버튼(W) 또는 망원-줌 버튼(T)을 누르면, 이에 상응하는 신호가 마이크로제어기(212)에 입력된다.
이에 따라, 마이크로제어기(212)가 렌즈 구동부(210)를 제어함에 따라, 줌 모터(MZ)가 구동되어 줌 렌즈가 이동된다. 즉, 광각-줌 버튼(W)이 눌려지면 줌 렌즈의 초점 길이가 짧아져서 화각이 넓어지고, 망원-줌 버튼(T)이 눌려지면 줌 렌즈의 초점 길이가 길어져서 화각이 좁아진다.
한편, 자동 초점 모드(auto focusing mode)에는, 디지털 신호 처리기(207) 안에 내장된 주 제어기가 마이크로제어기(212)를 통하여 렌즈 구동부(210)를 제어하고, 그에 따라 포커스 모터(MF)가 구동된다. 즉, 포커스 모터(MF)를 구동하여 가장 선명한 사진을 얻을 수 있는 위치로 포커스 렌즈를 이동시킨다.
자동 초점 모드는 사용자 입력부(INP)를 통하여 입력되는 셔터 릴리즈 버튼이 일단으로 눌려져 생성되는 제1신호에 따라 수행될 수 있다. 이때, 포커스 렌즈의 위치를 광축을 따라 이동시키면서 복수개의 영상을 입력받고, 복수개의 영상들 중에서 가장 선명한 영상을 얻어지는 포커스 렌즈의 위치를 구한다.
보상 렌즈는 전체적인 굴절률을 보상하는 역할을 하므로 별도로 구동되지 않는다. 참조 부호 MA는 조리개(aperture, 도시되지 않음)를 구동하기 위한 모터를 가리킨다.
광학계(OPS)의 필터부에 있어서, 광학적 저역통과필터(Optical Low Pass Filter)는 고주파 성분의 광학적 노이즈를 제거한다. 적외선 차단 필터(Infra-Red cut Filter)는 입사되는 빛의 적외선 성분을 차단한다.
광전 변환부(OEC)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide- Semiconductor) 등의 촬상 소자를 포함하여 이루어질 수 있다. 광전 변환부(OEC)는 광학계(OPS)로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다.
아날로그-디지털 변환부는 CDS-ADC(Correlation Double Sampler and Analog-to-Digital Converter) 소자(201)를 포함하여 이루어질 수 있다. 아날로그-디지털 변환부는 광전 변환부(OEC)로부터의 아날로그 신호를 처리하여, 그 고주파 노이즈를 제거하고 진폭을 조정한 후, 디지털 신호로 변환시킨다. 여기서, 디지털 신호 처리기(207)는 타이밍 회로(202)를 제어하여 광전 변환부(OEC)와 아날로그-디지털 변환부(201)의 동작을 제어한다.
실시간 클럭(203)은 디지털 신호 처리기(207)에 시간 정보를 제공한다. 디지털 신호 처리기(207)는 CDS-ADC 소자(201)로부터의 디지털 신호를 처리하여 휘도(Y 값) 및 색도(R, G, B) 신호로 분류된 디지털 화상 신호를 발생시킨다.
디지털 신호 처리기(207)에 내장된 주 제어기의 제어에 따라 마이크로 제어기(212)에 의하여 구동되는 발광부(LAMP)에는, 셀프-타이머 램프, 자동-초점 램프, 모드 지시 램프 및 플래시 대기 램프 등이 포함될 수 있다. 사용자 입력부(INP)에는, 방향 버튼(21), 광각-줌 버튼(W) 및 망원-줌 버튼(T) 등이 포함될 수 있다.
DRAM(Dynamic Random Access Memory, 204)에는 디지털 신호 처리기(207)로부 터의 디지털 화상 신호가 일시 저장된다. EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory, 205)에는 디지털 신호 처리기(207)의 동작에 필요한 부팅 프로그램 및 키 입력 프로그램 등과 같은 알고리즘 및 설정 데이터가 저장된다. 메모리 카드 인터페이스(206)에서는 사용자의 메모리 카드가 착탈될 수 있다.
디지털 신호 처리기(207)로부터의 디지털 화상 신호는 디스플레이 패널 구동부(214)에 입력되고, 이로 인하여 디스플레이 패널(25)에 화상이 디스플레이 된다.
한편, 디지털 신호 처리기(207)로부터의 디지털 화상 신호는, USB(Universal Serial Bus) 접속부(31a) 또는 RS232C 인터페이스(208)와 그 접속부(31b)를 통하여 직렬 통신으로써 전송될 수 있고, 비디오 필터(209) 및 비디오 출력부(31c)를 통하여 비디오 신호로서 전송될 수 있다. 여기서, 디지털 신호 처리기(207)는 그 내부에 마이크로제어기를 내장할 수 있다.
오디오 처리기(213)는, 마이크로폰(MIC)으로부터의 음성 신호를 디지털 신호 처리기(207) 또는 스피커(SP)로 출력하고, 디지털 신호 처리기(207)로부터의 오디오 신호를 스피커(SP)로 출력한다.
디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)는 영상 입력부; 초점 조절부; 및 제어부를 구비할 수 있다.
영상 입력부는 외부로부터 2 프레임 이상의 입력 영상을 입력받을 수 있다. 초점 조절부는 입력 영상에 대하여 초점을 조절한다. 제어부는 입력 영상을 2 이상의 분할 영역으로 분할하고, 분할 영역들에 대한 거리 정보를 이용하여 분할 영역 들 중에서 포커스 영역을 선정하고, 포커스 영역에 대하여 초점을 조절하도록 초점 조절부를 제어한다.
이를 위하여, 제어부는, 포커스 렌즈가 검색 범위 내에서 광축을 따라 스텝 단위로 이동하도록 제어하고, 영상 입력부가 스텝 단위로 복수개의 입력 영상을 입력받을 수 있도록 제어한다.
영상 입력부는 광학계(OPS), 광전 변환부(OEC), CDS-ADC 소자(201) 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 제어부는 디지털 신호 처리기(207) 및/또는 마이크로 제어기(212)가 될 수 있다.
초점 조절부는 포커스 렌즈(MF) 및 포커스 렌즈 구동부를 포함할 수 있다. 이때, 도 2에서 포커스 렌즈(MF)와 연결되는 구동부(210)가 포커스 렌즈 구동부를 포함할 수 있다.
포커스 렌즈(MF)는 포커스 영역 내의 피사체와의 거리가 변화되도록 움직이며 가장 선명한 사진을 얻을 수 있도록 초점을 조절할 수 있다. 포커스 렌즈 구동부는 포커스 렌즈를 구동한다.
포커스 렌즈가 미리 설정된 검색 범위 내에서 광축을 따라 스텝 단위로 이동하여, 영상 입력부가 스텝 단위로 복수개의 입력 영상을 입력받을 수 있도록 한다. 이를 위하여, 검색 범위 내에서 피사체와의 거리에 따른 포커스 값의 변화를 구하고, 포커스 렌즈가 검색 범위 내에 포커스 값의 극점이 되는 위치에 위치되도록 할 수 있다.
한편, 포커스 값은 각각의 입력 영상의 포커스 영역에서 에지를 검출하고 이들을 합하여 구할 수 있다. 즉, 에지량이 가장 많은 초점 영상이 포커스 값이 가장 큰 초점 영상이 될 수 있다.
입력 영상은 도 3과 도 4 각각에 도시된 실시예와 같은 제1 프레임의 영상(도 3의 30)과 제2 프레임의 영상(도 4의 40)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 프레임의 영상(30)은 프리뷰(preview) 영상 중의 하나의 프레임이 될 수 있다. 또한, 제2 프레임의 영상(40)은 초점 조절 신호 즉 제1신호(도 6의 S1)가 입력된 시점의 프레임이 될 수 있다.
이를 위하여, 프리뷰(preview) 영상에서 미리 설정된 시간 간격 또는 프레임 간격으로 프레임 이미지를 DRAM(204)을 포함한 저장 수단들 중의 어느 하나에 저장할 수 있다. 제1신호가 입력되면 현재의 프레임을 제2 프레임(40)으로 하고, 저장된 프레임 이미지 중의 어느 하나의 프레임이 제1 프레임(30)이 될 수 있다.
제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40)을 비교하여 초점 조절을 하기 위하여 포커스 값을 구하는 포커스 영역을 선정할 수 있다. 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40)을 비교하여 가장 변화량이 큰 분할 영역에 포함된 피사체를 가장 가까운 거리에 위치한 피사체로 인식할 수 있다.
이때, 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40)에는 각각 복수개의 피사체가 포함될 수 있다. 또한, 각각의 피사체들과의 거리가 다를 수 있다. 본 실시예에서는 가장 가까운 거리에 위치되는 피사체가 포함된 영역이 포커스 영역이 될 수 있다.
즉, 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40)이 각각에 포함된 피사체 단위로 복수개의 분할 영역이 추출될 수 있다. 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40)이 피사체에 따라 복수개의 분할 영역으로 분할되고, 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이에 피사체의 변화량이 가장 큰 분할 영역이 포커스 영역으로 선정될 수 있다.
이때, 분할 영역은 각각의 피사체 단위로 분할될 수 있다. 즉, 각각의 영상에서 피사체라고 판단되는 부분으로 영역 분할이 이루어질 수 있다. 이 방법은 주로 영상에 포함되는 형상(feature) 정보를 이용하거나, 색상 정보를 이용하여 피사체를 찾고, 피사체가 포함된 영역을 분할 영역으로 구분할 수 있다.
또한, 분할 영역들 내부에서 특징점들이 추출될 수 있다. 이때, 특징점은 분할 영역 내부에서 윤곽선과 윤곽선이 만나는 점이 되는 코너 포인트를 찾는 코너 검출법(corner detection)과 같은 방법에 의하여 구할 수 있다.
한편, 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이에 피사체가 이동될 수 있다. 이때, 피사체의 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이의 이동은 특징점들의 이동으로 표현될 수 있다.
제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이의 특징점들의 이동을 판단하기 위하여, 각각의 특징점들이 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이에 상호 매칭될 수 있다.
한편, 각각의 분할 영역에서 특징점들 사이의 거리를 구할 수 있다. 이로부터, 각각의 분할 영역에서의 특징점들 사이의 평균거리가 산출될 수 있다. 이때, 각각의 분할 영역에서의 특징점들 사이의 평균거리 변화량으로부터 분할 영역들의 원근을 판단할 수 있다.
즉, 특징점들 사이의 평균거리 변화량이 클수록 피사체로부터의 거리가 가까운 것을 알 수 있다. 따라서, 특징점들 사이의 평균거리 변화량이 큰 분할 영역을 포커스 영역으로 선정할 수 있다.
도 3에는 제1 프레임의 영상(30)이 표시되고, 도 4에는 제2 프레임의 영상(40)이 도시되어 있다. 도 3에서는 제1 프레임의 영상(30)이 각각의 분할 영역(31, 32)으로 구분되고, 각각의 분할 영역(31, 32)에서 추출된 특징점들(a, b, c, d, e)이 표시되고, 각각의 특징점들(a, b, c, d, e) 사이의 거리(d1 내지 d4)가 표시되어 있다.
도 3에 도시된 실시예에서는 제1 프레임의 영상(30)은 제1 분할영역(31)과 제2 분할영역(32)을 포함한다. 제1 분할영역(31)에는 특징점들(a, b, c)이 포함되고, 제2 분할영역(32)에는 특징점들(d, e)이 포함된다. 또한, 제1 분할영역(31)에는 특징점들 사이의 거리(d1, d2, d3)가 포함되고, 제2 분할영역(32)에는 특징점들 사이의 거리(d4)가 포함된다.
도 4에서는 제2 프레임의 영상(40)이 각각의 분할 영역(41, 42)으로 구분되고, 각각의 분할 영역(41, 42)에서 추출된 특징점들(a', b', c', d', e')이 표시되고, 각각의 특징점들(a', b', c', d', e') 사이의 거리(d1' 내지 d4')가 표시되어 있다.
도 4에 도시된 실시예에서는 제2 프레임의 영상(40)은 제1 분할영역(41)과 제2 분할영역(42)을 포함한다. 제1 분할영역(41)에는 특징점들(a', b', c')이 포함되고, 제2 분할영역(42)에는 특징점들(d', e')이 포함된다. 또한, 제1 분할영역(41)에는 특징점들 사이의 거리(d1', d2', d3')가 포함되고, 제2 분할영역(42)에는 특징점들 사이의 거리(d4')가 포함된다.
제1 프레임의 영상(30)의 특징점들(a, b, c, d, e)은 제2 프레임의 영상(40)의 특징점들(a', b', c', d', e')에 순서대로 대응된다. 또한, 제1 프레임의 영상(30)의 특징점들 사이의 거리(d1 내지 d4)는 제2 프레임의 영상(40)의 특징점들 사이의 거리(d1' 내지 d4')에 순서대로 대응된다.
제1 프레임의 영상(30)의 각각의 분할 영역에서의 평균거리는 수학식 1에서와 같은 관계에 의하여 A1, A2로 구할 수 있다. 제2 프레임의 영상(40)의 각각의 분할 영역에서의 평균거리는 수학식 2에서와 같은 관계에 의하여 A1', A2'로 구할 수 있다.
Figure 112007088610048-pat00001
Figure 112007088610048-pat00002
이때, 제1 분할영역(31, 41)에서의 변화량은 A1'/A1의 관계에서 구할 수 있으며, 제2 분할영역(32, 42)에서의 변화량은 A2'/A2의 관계에서 구할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서는 A1'/A1이 A2'/A2보다 큰 값을 가져, 제1 분할영역(31, 41)에서의 변화량이 제2 분할영역(32, 42)에서의 변화량보다 크다.
따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서는 제1 분할영역(41)이 포커스 영역이 될 수 있다. 이때, 각각의 분할 영역들 중에서 가장 가까운 거리에 있는 피사체가 포함된 영역을 포커스 영역으로 선정하므로, 전핀 또는 후핀이 발생하지 아니하고, 가장 가까운 거리에 있는 피사체에 초점이 맞는 선명한 사진을 얻을 수 있다.
디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)는 도 5에서와 같이 입력 영상, 및 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 표시되는 포커스 영역이 표시되는 표시부(214, 215)를 더 구비할 수 있다. 표시부(214, 215)는 디스플레이 패널 구동부(214)와 디스플레이 패널(215)을 구비할 수 있다.
도 5에는 디스플레이 패널(215)에 제1신호가 입력된 시점의 입력 영상이 표시되고, 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 구분되어 표시되는 포커스 영역이 OSD(On Screen Display)로 표시되어 있다.
따라서, 복수개의 영역을 이용하는 오토 포커싱에서, 포커스 영역 내의 피사체의 영역에 해당하는 복수개의 영역이 포커스 영역으로 표시되어, 더욱 진보된 오토 포커스 윈도우 표현이 가능하다.
도 6에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예인 디지털 영상 처리장치의 제어방법(S600)의 흐름도가 도시되어 있다. 도 7에는 도 6의 디지털 영상 처리장치의 제어방법(S600)에서 포커스 영역 검출방법(S700)의 흐름도가 도시되어 있다.
디지털 영상 처리장치의 제어방법(S600)은 도 2의 디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)에 의하여 구현될 수 있다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 디지털 영 상 처리장치의 제어방법(S600)이 도 2의 저장 수단에 저장되거나 펌웨어(Firmware) 등의 반도체 칩의 형태로 구현된 프로그램 또는 알고리즘이 될 수 있다.
따라서, 디지털 영상 처리장치의 제어방법(S600)에서 디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)에 대하여 설명된 사항과 동일한 사항에 대해서는 이를 참조하고 자세한 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, 디지털 영상 처리장치의 제어방법(S600)은 입력 영상 프리뷰 단계(S610); 제1신호(S1) 입력여부 판단단계(S620); 포커스 영역 검출단계(S700); 포커스 영역 표시단계(S630); 포커스 조절단계(S640); 제2신호(S2) 입력여부 판단단계(S650); 및 촬영단계(S660)를 구비한다.
이때, 제1신호(S1)의 입력에 의하여 포커스 영역 검출단계(S700)가 수행될 수 있다. 제1신호(S1)는 초점 조절 신호가 될 수 있다. 제2신호(S2)의 입력에 의하여 촬영단계(S660)가 수행될 수 있다.
포커스 영역 검출단계(S700)는 영상 입력단계(S710); 영상 분할단계(S720); 및 포커스 영역 선정단계(S760, S770)를 구비할 수 있다.
영상 입력단계(S710)에는 외부로부터 제1 프레임의 영상(도 3의 30) 및 제2 프레임의 영상(도 4의 40)을 포함하는 입력 영상을 입력받는다. 영상 분할단계(S720)에는 각각의 입력 영상을 2 이상의 분할 영역으로 분할한다.
포커스 영역 선정단계(S760, S770)에는 분할 영역들의 원근을 판단하여, 분할 영역들 중에서 포커스 영역을 선정한다. 포커스 조절단계(S640)에는 포커스 영역에 대하여 초점을 조절한다.
이때, 분할 영역들에 대한 거리 정보를 이용하여 분할 영역들 중에서 포커스 영역을 선정할 수 있다. 제1 프레임의 영상과 제2 프레임의 영상 사이에 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 포커스 영역으로 선정될 수 있다.
이를 위하여, 디지털 영상 처리장치의 제어방법(S600)은 특징점 추출단계(S730); 특징점 매칭단계(S740); 평균거리 계산단계(S750); 및 표시단계(S630)를 더 구비할 수 있다.
특징점 추출단계(S730)에는 분할 영역에서 특징점들을 추출한다. 특징점 매칭단계(S740)에는 제1 프레임의 영상과 제2 프레임의 영상 사이의 특징점들을 상호 매칭시킨다.
평균거리 계산단계(S750)에는 각각의 분할 영역에서 특징점들 사이의 평균거리를 계산한다. 표시단계(S630)에는 입력 영상, 및 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 표시되는 포커스 영역이 표시된다.
입력 영상은 도 3과 도 4 각각에 도시된 실시예와 같은 제1 프레임의 영상(도 3의 30)과 제2 프레임의 영상(도 4의 40)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 프레임의 영상(30)은 프리뷰(preview) 영상 중의 하나의 프레임이 될 수 있다. 또한, 제2 프레임의 영상(40)은 초점 조절 신호 즉 제1신호(도 6의 S1)가 입력된 시점의 프레임이 될 수 있다.
제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40)이 각각에 포함된 피사체 단위로 복수개의 분할 영역이 추출될 수 있다. 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40)이 피사체에 따라 복수개의 분할 영역으로 분할되고, 제1 프레임의 영 상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이에 피사체의 변화량이 가장 큰 분할 영역이 포커스 영역으로 선정될 수 있다. 이때, 분할 영역은 각각의 피사체 단위로 분할될 수 있다.
한편, 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이에 피사체가 이동될 수 있다. 이때, 피사체의 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이의 이동은 특징점들의 이동으로 표현될 수 있다.
제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이의 특징점들의 이동을 판단하기 위하여, 각각의 특징점들이 제1 프레임의 영상(30)과 제2 프레임의 영상(40) 사이에 상호 매칭될 수 있다.
한편, 각각의 분할 영역에서 특징점들 사이의 거리를 구할 수 있다. 이로부터, 각각의 분할 영역에서의 특징점들 사이의 평균거리가 산출될 수 있다. 이때, 각각의 분할 영역에서의 특징점들 사이의 평균거리 변화량으로부터 분할 영역들의 원근을 판단할 수 있다.
즉, 특징점들 사이의 평균거리 변화량이 클수록 피사체로부터의 거리가 가까운 것을 알 수 있다. 따라서, 특징점들 사이의 평균거리 변화량이 큰 분할 영역을 포커스 영역으로 선정할 수 있다.
도 3에는 제1 프레임의 영상(30)이 표시되고, 도 4에는 제2 프레임의 영상(40)이 도시되어 있다. 도 3에서는 제1 프레임의 영상(30)이 제1 분할영역(31)과 제2 분할영역(32)을 포함하도록 구분되고, 도 4에서는 제2 프레임의 영상(40)이 제1 분할영역(41)과 제2 분할영역(42)을 포함하도록 구분될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서는 제1 분할영역(41)이 포커스 영역이 될 수 있다.
따라서, 각각의 분할 영역들 중에서 가장 가까운 거리에 있는 피사체가 포함된 영역을 포커스 영역으로 선정하므로, 전핀 또는 후핀이 발생하지 아니하고, 가장 가까운 거리에 있는 피사체에 초점이 맞는 선명한 사진을 얻을 수 있다.
도 5에는 디스플레이 패널(215)에 제1신호가 입력된 시점의 입력 영상이 표시되고, 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 구분되어 표시되는 포커스 영역이 OSD(On Screen Display)로 표시되어 있다.
복수개의 영역을 이용하는 오토 포커싱에서, 포커스 영역 내의 피사체의 영역에 해당하는 복수개의 영역이 포커스 영역으로 표시되어, 더욱 진보된 오토 포커스 윈도우 표현이 가능하다.
본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치의 제어방법에 의하여, 사용자가 용이하게 오토 포커싱 기능을 이용할 수 있도록 함으로써, 사용자가 용이하게 선명한 사진을 얻을 수 있도록 할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치의 일 실시예로서, 디지털 카메라의 뒷면 외형을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 디지털 영상 처리장치를 제어하는 제어장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 각각의 분할 영역으로 구분되고, 각각의 분할 영역에서 추출된 특징점들 사이의 거리가 표시된 제1 프레임의 영상을 개략적으로 표시한 도면이다.
도 4는 각각의 분할 영역으로 구분되고, 각각의 분할 영역에서 추출된 특징점들 사이의 거리가 표시된 제2 프레임의 영상을 개략적으로 표시한 도면이다.
도 5는 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 표시되는 포커스 영역이 구분되어 표시된 입력 영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 디지털 영상 처리장치의 제어방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 7은 도 6의 디지털 영상 처리장치의 제어방법에서 포커스 영역 검출방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

Claims (16)

  1. 외부로부터 제 1 프레임 및 제 2 프레임을 포함하는 입력 영상을 입력받는 영상 입력부;
    상기 입력 영상에 대하여 초점을 조절하는 초점 조절부; 및
    상기 입력 영상을 2 이상의 분할 영역으로 분할하고, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 비교하여 추출한 상기 분할 영역들에 대한 거리 정보를 이용하여 상기 분할 영역들 중에서 포커스 영역을 선정하고, 상기 포커스 영역에 대하여 초점을 조절하도록 상기 초점 조절부를 제어하는 제어부를 구비하는 디지털 영상 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초점 조절부가, 상기 포커스 영역 내의 피사체와의 거리가 변화되도록 움직이며 초점을 조절하는 포커스 렌즈, 및 상기 포커스 렌즈를 구동하는 포커스 렌즈 구동부를 구비하는 디지털 영상 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 포커스 렌즈가 검색 범위 내에서 광축을 따라 스텝 단위로 이동하도록 제어하고, 상기 영상 입력부가 상기 스텝 단위로 복수개의 상기 입력 영상을 입력받을 수 있도록 제어하는 디지털 영상 처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 포커스 영역 내에서 상기 피사체와의 거리에 따른 포커스 값의 변화를 구하고, 상기 포커스 값이 극대점을 갖는 위치 상기 포커스 렌즈가 위치되도록 제어하여 상기 초점을 조절하는 디지털 영상 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포커스 영역은 상기 분할 영역들 중에서 피사체와 상기 디지털 영상 처리 장치의 거리가 가장 가까운 영역인 디지털 영상 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프레임이 프리뷰 영상 중의 하나의 프레임이고, 상기 제2 프레임이 초점 조절 신호가 입력된 시점의 프레임인 디지털 영상 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 프레임 및 제2 프레임 각각의 영상을 복수개의 상기 분할 영역으로 분할하고, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 상기 포커스 영역으로 선정되는 디지털 영상 처리장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 분할 영역들 내부에서 특징점들이 추출되고, 각각의 상기 분할 영역에 서의 상기 특징점들 사이의 평균거리가 산출되고, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 상기 평균거리의 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 상기 포커스 영역으로 선정되는 디지털 영상 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 특징점이 상기 분할 영역 내부에서 윤곽선과 윤곽선이 만나는 점인 디지털 영상 처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분할 영역이 상기 입력 영상에서 각각의 피사체를 포함하는 영역인 디지털 영상 처리장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 입력 영상, 및 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 표시되는 상기 포커스 영역이 표시되는 표시부를 더 구비하는 디지털 영상 처리장치.
  12. 외부로부터 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하는 입력 영상을 입력받는 단계;
    각각의 상기 입력 영상을 2 이상의 분할 영역으로 분할하는 단계;
    상기 분할 영역들에 대한 거리 정보를 이용하여 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 비교하여 상기 분할 영역들 중에서 포커스 영역을 선정하는 단계; 및
    상기 포커스 영역에 대하여 초점을 조절하는 단계를 구비하는 디지털 영상 처리장치의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 상기 포커스 영역으로 선정되는 디지털 영상 처리장치의 제어방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 분할 영역에서 특징점을 추출하는 단계;
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상기 특징점들을 상호 매칭시키는 단계;
    각각의 상기 분할 영역에서 상기 특징점들 사이의 평균거리를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 상기 평균거리의 변화량이 가장 큰 상기 분할 영역이 상기 포커스 영역으로 선정되는 단계를 더 구비하는 디지털 영상 처리장치의 제어방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 프레임이 프리뷰 영상 중의 하나의 프레임이고, 상기 제2 프레임이 초점 조절 신호가 입력된 시점의 프레임인 디지털 영상 처리장치의 제어방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 입력 영상, 및 적어도 하나 이상의 영역으로 분할되어 표시되는 상기 포커스 영역이 표시되는 단계를 더 구비하는 디지털 영상 처리장치의 제어방법.
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