KR101590811B1 - 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기, 상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값 파형으로 변환하는 절대값 회로, 상기 절대값 파형 위상에 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 위상지연회로, 상기 위상지연회로를 수동으로 조정하는 수동조정장치 및 상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템은, 야간에 CCTV 카메라로 촬영되는 영상에서 롤링바의 발생을 방지할 수 있으므로, 영상에서 피사체를 분명하게 식별할 수 있어 모니터링 기능을 정상적으로 수행할 수 있는 ㅎ효과를 보유하고 있다.

Description

씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템{A CONTROL SYSTEM FOR LIGHTING OF CMOS ROLLING-SHUTTER TYPE CCTV CAMERA}

본 발명은, 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기, 상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값 파형으로 변환하는 절대값 회로, 상기 절대값 파형 위상에 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 위상지연회로, 상기 위상지연회로를 수동으로 조정하는 수동조정장치 및 상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기, 상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값 파형으로 변환하는 절대값 회로, 가로등 광원의 파형을 검출하는 광센서, 상기 절대값 파형과 가로등 광원 파형을 비교하여 지연위상을 검출하고 상기 지연위상에 90도 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 제어부 및 상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 조광기 내의 복수 개 광원을 제1, 제2 그룹으로 구성한 후에, 상기 제1 그룹은 상기 조광드라이버로 구동하고, 상기 제2 그룹은 정전류 회로로 구동하여 동일 조도로 조광하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 상기 제1 그룹은 정전류 회로로 구동하여 동일 조도로 조광되도록 변환될 수 있으며, 수동으로 또는 광센서 검출결과 주변 조명이 없을 경우에 자동으로 변환되도록 하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템에 관한 것이다.

이미지센서는 광학 영상(Optical Image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 모듈로서, 영상 이미지의 저장 및 전송, 디스플레이 장치에서의 광학 영상 재현을 위하여 사용하는 일종의 전자부품이라 할 수 있다.

실리콘 반도체를 기반으로한 이미지센서에는 크게 CCD와 CMOS가 있는데, 이미지센서 각각의 특징을 살펴보면, CCD는 CMOS에 비해서 노이즈가 적고 이미지 품질이 우수한 특징을 갖고 있어서 DSC(Digital Still Camera) 제품군에 적합하다.

반면, CMOS는 CCD에 비해 생산단가 및 소비전력이 낮고 주변회로를 동일한 칩에 통합하기 쉽다는 이점이 있다. 즉 CMOS는 일반적인 표준 반도체 제조공정으로 생산하여, 신호처리, 증폭 및 연산과 같은 주변 회로와 통합하여 SoC(System On a Chip) 개발 방식으로 생산할 수 있기 때문이다.

또한 처리속도가 빠르면서도 소비전력 측면에서 CCD의 1% 정도에 불과하기 때문에 CMOS는 휴대폰과 개인휴대단말기(PDA)용 카메라와 같은 소형 휴대용 단말기에 적합하다.

한편, CCD와는 달리 CMOS 이미지센서는 주사선 최초 행과 최후 행에서의 축적기간이 1 Frame 정도 지연되는데 이는 일반적으로 주사선이 많은 고픽셀 구조일수록 지연되는 시간이 더 증가한다. 이에 따라, 고픽셀 구조로 갈수록 움직이는 피사체를 왜곡 없이 촬영하는 데에는 CMOS의 축적기간의 지연이 문제가 될 수 있다.

즉 대부분의 CMOS 이미지센서가 채용되는 셔터 방식은 전자식 셔터방식인데, 이미지센서를 비선형 스캔하므로, 스캔된 이미지의 조합 과정에서 비동기화되며, 이 비선형 스캔방식의 부작용으로 젤로 현상, 워블링 현상, 얼라이어싱 현상 및 부분 노출 불량 등이 발생된다.

예를 들어, CMOS 이미지 센서는 Full-HD인 경우 1080개의 센서 조합열로 이루어지고, 각 픽셀의 값은 일련의 프로세스에 의해서 결정되므로, 프로세스의 처리 시간에 따라 이미지가 왜곡되는 현상이 발생된다.

한편, 야간에 CCTV 카메라로 촬영되는 영상은 주변 조도에 영향을 받는다. 이때, 주변 조도는 가로등에서 발광되는 조도이며, 이러한 가로등은 수은램프, 메탈할라이드램프, LED램프, 형광램프 등을 들 수 있다.

여기에서, LED 램프 가로등은 펄스 구동에 의해 점등되며, 수은램프,메탈할라이드램프 및 형광램프 등은 입력되는 교류 주파수에 의해서 점소등을 반복 수행한다.

그런데 펄스 구동에 의한 점등이나 점소등의 반복 수행에 따라 조도가 높은 밝은 부분 구간과 조도가 낮은 어두운 구간이 존재하며, 어두운 구간에서 촬영되는 CCTV 영상은 롤링셔터(Rolling Shutter)의 영향을 받아 가로로 줄이 생성되는 롤링바(Rolling bar)가 발생되며, 이러한 롤링바 때문에 피사체를 정확히 인식할 수 없는 문제점이 발생된다.

개략적으로 보면, 가로등의 입력 주파수가 50~60Hz로 구동되는 상황에서 롤링바는 초당 30프레임을 촬영하는 CCTV 카메라의 경우 4줄, 초당 60프레임을 촬영하는 CCTV 카메라의 경우 2줄이 발생된다. 나아가서, CCTV 카메라의 셔터속도가 높을수록 롤링바가 더욱 선명하게 생기게 된다. 즉, 차량감시용 CCTV 카메라의 야간셔터 속도는 일반적으로 1/1000초로 구동되기 때문에 롤링바 현상을 피할 수 없게 됨으로써 피사체를 정확히 인식할 수 없게 되는 것이다.

다시말해, CCD 카메라의 경우 입력되는 주파수에 맞춰서 CCTV의 이미지센서 노출 시점을 조절하여 비교적 좋은 화질의 영상을 획득할 수 있으나(본 출원발명의 발명자 특허 제 10-1060318호), CMOS 카메라의 경우 전프레임에 걸처 노출을 시행하는 롤링셔터 방식으로 인해 가로등에 인가되는 교류전원의 주파수의 2배에 해당하는 점소등을 잔상효과 없이 그대로 영상으로 나타내게 되는 것이다.

그러나 롤링바 현상을 피하기 위해서 셔터 속도를 늦추게 되면, 오히려 빠르게 움직이는 피사체의 형태(자동차 번호) 등을 아예 인식할 수 없게 된다.

공개특허공보 제10-2011-0082628호(2011. 07. 19. 공개) 공개특허공보 제10-2010-0135683호(2010. 12. 27. 공개)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, CCTV 주변의 야간 가로등이 입력되는 임의의 주파수에 따라 구동되더라도 가로등의 조도가 어두워지는 부분을 검출하고 검출된 시점에 반대 위상을 가지는 밝기로 조광하여 CCTV 촬영 영상에서 롤링바의 발생을 최소화 할 수 있는 CMOS 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기; 상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값 파형으로 변환하는 절대값 회로; 상기 절대값 파형 위상에 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 위상지연회로; 상기 위상지연회로를 수동으로 조정하는 수동조정장치; 상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.

본 발명은, 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기; 상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값 파형으로 변환하는 절대값 회로; 가로등 광원의 파형을 검출하는 광센서; 상기 절대값 파형과 가로등 광원 파형을 비교하여 지연위상을 검출하고 상기 지연위상에 90도 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 제어부; 상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.

본 발명은, 조광기 내의 복수 개 광원을 제1, 제2 그룹으로 구성한 후에, 상기 제1 그룹은 상기 조광드라이버로 구동하고, 상기 제2 그룹은 정전류 회로로 구동하여 동일 조도로 조광하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.

본 발명은, 상기 제1 그룹은 정전류 회로로 구동하여 동일 조도로 조광되도록 변환될 수 있으며, 수동으로 또는 광센서 검출결과 주변 조명이 없을 경우에 자동으로 변환되도록 하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.

본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템은, 야간에 CCTV 카메라로 촬영되는 영상에서 롤링바의 발생을 방지할 수 있으므로, 영상에서 피사체를 분명하게 식별할 수 있어 모니터링 기능을 정상적으로 수행할 수 있는 효과를 보유하고 있다.

본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템은, 생산비용이 저렴한 CMOS 센서를 장착한 CCTV 카메라로 차량번호인식 카메라를 구성할 수 있는 효과를 보유하고 있다.

본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템은, 보안 관련 카메라 등에 적용시 저가의 HD급 CMOS 카메라로 롤링바가 현저히 감소된 영상을 제공할 수 있으므로, 인체의 안면 정보를 더욱 용이하게 확인할 수 있는 바, 보안 관련 분야에 다양하게 적용할 수 있는 효과를 보유하고 있다.

도 1은 본 발명의 롤링바 보상신호 제공 원리를 개략적으로 서술하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 일 실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 다른 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 또 다른 실시예이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 롤링바 보상신호 제공 원리를 개략적으로 서술하기 위한 도면으로서, 가로등에 사용되는 AC 상용전원과 AC 상용전원으로 구동되는 조명의 점등원리와 이에 따른 롤링바 보상신호 제공 원리를 서술하기 위함이다.

여기에서, 가로등은 AC 상용전원으로 구동되는 모든 조명등을 포괄하여 사용된 용어로서 문자 그대로의 '가로등'만을 의미하는 것은 아님을 밝혀둔다.

도 1의 (1)은 AC 상용전원 60Hz의 위상을 나타내며, (2)는 AC 상용전원 절대값을 나타낸 그림으로서, 0V를 기준으로 시간축에 대해 (+) 나 (-)쪽으로 진행하는 전압의 에너지는 동일하므로 모두(+)쪽으로 치환하게 되면 주파수는 상용전원의 2배인 120Hz(상용전원이 50Hz인 지역에서는 100Hz)가 된다.

(3)은 가로등이 발산하는 빛에너지의 위상을 나타낸 것으로 교류의 (+)와 (-)에서 동일 에너지의 빛을 발하므로 교류의 절대값과 같이 120H로 동작한다. 단, 이 경우에는 조명구동부의 L값과 역률 등의 원인에 의해 위상이 지연되며 지연되는 위상차는 조명등의 종류에따라 40 ~ 90도 정도이다.

(4)번은 본 발명을 구현하기 위해 도출해낸 파형으로서, 롤링바의 원인이 되는 가로등 조명이 소등되는 구간을 ?아내 가로등 조명구동 파형과 역위상의 파형으로 카메라용 적외선 조광램프를 점등하여 CMOS 카메라가 인식하는 조광의 점소등을 상쇄시켜 롤링바를 보상하는 기능을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 일 실시예이다.

도 2에 도시된 일 실시예의 원리를 개략적으로 서술해 보면, AC 상용전원을 전자회로에서 취급하기 용이하도록 변압기로 강압한 후 절대값회로에 의해 AC 주파수의 두 배 주파수(60Hz 전원이면 120Hz로 변환)로 변환한 후에, 모니터상의 카메라영상을 통해 롤링바를 확인하면서 위상지연 회로를 수동으로 조정하여 롤링바가 가장 많이 상쇄되도록 적외선 조광기를 구동한다.

즉 도 2에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 구성은, 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기, 상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값으로 변환하는 절대값 회로, 상기 절대값 위상에 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 위상지연회로, 상기 위상지연회로를 수동으로 조정하는 수동조정장치, 상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하도록 구성한다.

도 3은 본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 다른 실시예이다.

도 3에 도시된 다른 실시예의 원리를 개략적으로 서술해 보면, AC 상용전원으로부터 변압기와 절대값회로를 통해 기준위상을 도출한 후, 광센서로부터 가로등 조명의 파형을 측정하여, 기준위상과 가로등 파형을 비교하여 지연위상을 검출한다.

이때 롤링바를 상쇄하기 위한 적외선 조광기는 주변 가로등 조광의 역위상 의 파형으로 구동해야 하므로, 지연위상보다 90도를 지연시켜야 됨을 알 수 있다.

즉 도 3에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 구성은, 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기, 상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값으로 변환하는 절대값 회로, 가로등 광원의 파형을 검출하는 광센서, 상기 절대값 파형과 가로등 광원 파형을 비교하여 지연위상을 검출하고 90도 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 제어부, 상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하도록 구성한다.

여기에서, '제어부'는 도 3에 표현된 MICOM을 포괄하는 용어로서 신호처리 기능을 수행하는 수단으로 표현된 것임을 밝혀둔다.

도 3에서의 제로 펄스 검출 기능은 제어부에서 수행하도록 병합될 수 있으며, 이는 다른 방식의 파형 비교 방식이 사용되면 포함되지 않을 수도 있다.

설계조건에 따라서는, 광센서를 제외한 다른 구성요소들은 제어부내에 병합되어 설계될 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명에 따른 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템의 또 다른 실시예이다.

도 4에 도시된 다른 실시예의 원리를 개략적으로 서술해 보면, 적외선 투광(조광)기 내의 LED램프를 A,B의 2그룹으로 나누어 구성하여 A그룹은 정전류 구동에 의해 항상 동일조도로 조광을 하고, B그룹은 롤링바 상쇄용 위상제어 펄스로 구동한다. 그 이유는 가로등과 같은 주변 조광이 카메라 설치장소에 따라 다르고 조명의 파장대도 다르므로 A그룹의 광원으로 최대한 강한 조광을 하여 주변광원을 어느정도 무마시켜 롤링바를 감쇄시킨후 B그룹의 LED램프를 위상제어 펄스로 구동하여 남아있는 롤링바를 상쇄시키는 구조가 가장 효율이 높을 수 있기 때문이다

A그룹과 B그룹의 적외선 LED램프 구성비율은 주변환경에 따라 달라질 수 있으며 A:B는 2~5:1로 구성할 수 있다.

또한 B그룹의 위상펄스제어는 주변에 가로등과 같은 조명이 없는 경우 오히려 B그룹 투광기에 의해 롤링바가 발생시킬수 있으므로 가로등이 없는곳에서는 DIP Switch(콘트롤러의 설정용 스윗치)나, 광센서로 주변조명이 없음을 감지하여 B그룹 투광기의 조광드라이버를 정전류의 동일조도 구동방식으로 절환이 가능하게 구성할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 가로등을 구동하는 AC 상용전원과 연결되는 변압기;
   상기 변압기에서 강압된 전압을 절대값 파형으로 변환하는 절대값 회로;
   가로등 광원의 파형을 검출하는 광센서;
   상기 절대값 파형과 가로등 광원 파형을 비교하여 지연위상을 검출하고 상기 지연위상에 90도 지연된 롤링바 보상 파형을 생성하는 제어부; 및
   상기 롤링바 보상 파형에 따라 조광기를 구동하는 조광드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 장치.
   
3. 조광기 내의 복수 개 광원을 제1, 제2 그룹으로 구성한 후에,
   상기 제1 그룹은 청구항 2의 조광장치로 구동하고,
   상기 제2 그룹은 정전류 회로로 구동하여 동일 조도로 조광하는 것을 특징으로 하는, 씨모스 롤링셔터 방식 감시카메라용 조광 시스템.
4. 삭제

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