KR101613532B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules

Abstract

가변 자동 노출 목표(target) 밝기값을 적용하여 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈에 관한 것이다. 상기 카메라 모듈은 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사받는 렌즈부, 상기 렌즈부로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호인 영상데이터로 변환하는 이미지 센서부, 상기 영상데이터로부터 노출 시간 정보를 이용하여 촬영 환경이 실외인지를 판단하고 실외라면 자동 노출(Auto Exposure) 목표(target) 밝기값을 조정하며, 상기 영상데이터의 밝기의 통계값이 미리 설정된 자동 노출 목표 밝기값 보다 작다면 상기 영상데이터에서 에지 추출을 이용하여 단순 풍경 사진 또는 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인지를 판단하고, 상기 단순 풍경 사진인 경우는 하늘만이 피사체인 경우 자동 노출 목표 밝기값을 높여주고, 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인 경우에 대하여 자동 노출 목표 밝기값을 높여서 자동 노출값을 산출하는 이미지 신호 처리부, 및 상기 산출된 자동 노출값에 따라 노출을 제어하는 제어부를 포함한다.
자동 노출, 풍경, 하늘, 밝기, 영상 데이터

Description

카메라 모듈{camera module}
본 발명은 가변 자동 노출 목표(target) 밝기값을 적용하여 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈의 자동 노출(Auto Exposure, 이하 "AE"라고도 함) 기능은 조리개의 열림 정도와 셔터의 속도를 조절하여 필름에 닿는 광량과 노출되는 시간을 자동으로 제어하여 영상 이미지의 밝기를 일정하게 유지하는 것으로, 피사체와 그 주변환경의 광량과 피사체의 광 반사율 등을 고려하여 자동으로 제어한다.
카메라 모듈의 경우에는 ISP(Image Signal Processor) 내에 AE 알고리즘이 탑재되며, 피사체 주위의 조도 변화 또는 피사체의 밝기에 대응하여 매 입력 영상 프레임 단위로 휘도(피사체의 밝기) 레벨을 조절하는 방식으로 자동 노출 제어 기능이 수행된다.
종래 AE 기능은 AE 기능 수행시 AE 목표(target) 밝기값이 고정되어 있다. AE 기능 수행시 고정된 AE 목표 밝기값을 이용한다면, 실외에 맞춘 AE 목표 밝기값으로 실내에서 촬영할 경우 영상 이미지가 어둡게 되고, 실내에 맞춘 AE 목표 밝기 값으로 실외에서 촬영할 경우 영상 이미지가 포화되는 문제점이 있었다. 특히, 실외 촬영에서 AE 기능 수행시 고정된 AE 목표(target) 밝기값으로 동작된다면 하늘을 직접 촬영하거나 하늘이 많이 포함된 실외 풍경을 촬영할 시 피사체가 검게 표현되는 문제점이 있다.
본 발명은 하늘을 직접 촬영하거나 하늘이 많이 포함된 실외 풍경을 촬영할 시 피사체가 검게 표현되지 않고 실제에 가깝게 표현되는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사받는 렌즈부, 상기 렌즈부로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호인 영상데이터로 변환하는 이미지 센서부, 상기 영상데이터로부터 노출 시간 정보를 이용하여 촬영 환경이 실외인지를 판단하고 실외라면 자동 노출(Auto Exposure) 목표(target) 밝기값을 조정하며, 상기 영상데이터의 밝기의 통계값이 미리 설정된 자동 노출 목표 밝기값 보다 작다면 상기 영상데이터에서 에지 추출을 이용하여 단순 풍경 사진 또는 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인지를 판단하고, 상기 단순 풍경 사진인 경우는 하늘만이 피사체인 경우 자동 노출 목표 밝기값을 높여주고, 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인 경우에 대하여 자동 노출 목표 밝기값을 높여서 자동 노출값을 산출하는 이미지 신호 처리부, 및 상기 산출된 자동 노출값에 따라 노출을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 실시예에 따른 카메라 모듈은 하늘을 직접 촬영하거나 하늘이 많이 포함 된 실외 풍경을 촬영할 시 피사체가 검게 표현되지 않고 실제에 가깝게 표현되는 영상을 획득할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 하늘을 촬영한 이미지를 보여주는 사진이다.
도 1을 참조하면, 실외에서 하늘을 촬영하는 경우 실제 이미지(a)가 왜곡되어 피사체가 검게 표현되는 것(b)을 확인할 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따라 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈의 내부 구 성도이다.
도 2를 참조하면, 카메라 모듈(100)은 렌즈부(110), 이미지 센서부(120), 이미지 신호 처리부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
렌즈부(110)는 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사 받는다. 이미지 센서부(120)는 렌즈부(110)로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호인 영상데이터로 변환한다. 이미지 신호 처리부(130)는 영상데이터를 입력받아 노출 시간 정보를 이용하여 실외인지를 판단하고, 촬영 환경이 실외라면 AE 목표 밝기값을 조정한다. 프리뷰 상태에서 영상내 밝기의 통계값이 미리 설정된 AE 목표 밝기값 보다 작다면 AE 목표 밝기값을 높이며, 입력된 영상에서 에지 추출을 통해 단순 풍경사진인지, 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인지를 판단하고 단순히 풍경 사진인 경우는 하늘만 피사체인 경우만 AE 목표 밝기값을 높여서 조정한 후 자동 노출값을 산출한다. 제어부(140)는 산출된 자동 노출값에 따라 이미지 센서부(120)의 셔터의 속도 등 노출을 제어한다. 여기서, '자동 노출값'은 조리개의 열림 정도를 나타내는 조리개 열림값과 셔터의 속도 등 노출과 관련되어 제어할 수 있는 모든 값을 나타낸다.
본 실시예에서 이미지 신호 처리부(130)는 실외에서 촬영하는 경우 입력된 영상에서 에지 추출을 통해 단순 풍경사진인지, 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인지를 판단하고 단순히 풍경 사진인 경우는 하늘만 피사체인 경우만 AE 목표 밝기값을 높여서 조정한다.
도 3은 본 실시예에 따라 실외에서 촬영시 자동 노출 기능을 수행하는 방법 을 보여주는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 프리뷰 상태에서 카메라 모듈에 영상이 입력된다(S210).
다음으로, 노출 시간 정보를 이용하여 촬영 환경이 실외인지를 판단한다(S220). 여기서, 노출 시간 정보는 셔터속도로 판단할 수 있다. 그런 다음, 실외로 판단되면 프리뷰 상태의 영상내 밝기의 통계값이 AE 목표 밝기값 보다 작은지 판단한다(S230). 여기서, 통계값은 평균값, 중앙값 및 중간값 등일 수 있으며, 각 픽셀의 밝기(Y)값을 이용하여 밝기의 통계값을 획득할 수 있다.
각 픽셀의 밝기(Y)값은 다음 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112009069363415-pat00001
다음으로, 영상내 밝기의 통계값이 AE 목표 밝기값 보다 작다면 입력된 영상을 소정의 수의 블록으로 분할하여 각 블록의 에지를 추출한다(S240). 본 실시예의 일 예에서는 입력된 영상을 소정의 수의 블록으로 분할하여 각 블록의 에지를 추출하지만, 다른 예에서는 블록으로 분할하지 않고 입력된 영상에서 에지를 추출할 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따라 영상을 블록으로 분할한 일 예를 보여주는 사진이다. 도 4를 참조하면, 입력된 영상을 5 × 4 인 블록으로 분할한다. 여기서, 블록을 분할하는 수는 하나의 예시에 불과하고 디스플레이에 출력된 이미지가 다양한 수로 분할될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 구체적으로는 소벨 마스크 또는 캐니 마스크 등과 같은 에지 추출 마스크를 이용하여 에지를 추출할 수 있다. 예를 들어, 소벨 마스크를 이용하는 경우는 미리 설정된 값으로 임계치(Threshold)를 설정하여 각 블록의 에지를 추출할 수 있으며, 캐니 마스크를 이용하는 경우는 소정의 낮은 임계치(Low Threshold) 및 높은 임계치를 설정하여 각 블록의 에지를 추출할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 각 블록에서 추출된 에지의 통계값이 임계값 보다 큰지를 판단한다(S250). 여기서, 각 블록에서 추출된 에지의 통계값은 각 블록에서 에지가 추출된 픽셀의 수 또는 각 블록에서 추출된 에지의 농도값의 통계값 일 수 있다. 통계값은 평균값, 중앙값 및 중간값 등일 수 있다. 그런 다음, 에지의 통계값이 임계값 보다 크다면 AE 목표 밝기값을 미리 설정된 단계만큼 높인다(S260). 에지의 통계값이 임계값 보다 크다면 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진이라고 판단할 수 있다. 이러한 경우는 영상에서 객체인 피사체가 검게 표현될 가능성이 있으므로 AE 목표 밝기값을 미리 설정된 단계만큼 높인다.
S250에서 각 블록에서 추출된 에지의 통계값이 임계값 보다 크지 않다면 색차 정보(Cb, Cr)을 이용하여 입력된 영상의 색정보가 하늘색 범위인지 판단한다(S270).
도 5는 색차 정보(Cb, Cr)을 이용하여 하늘색 범위로 판단하는 색정보를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 점선으로 지정되는 범위에 해당되면 입력된 영상의 색정보가 하늘색 범위라고 판단할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 입력된 영상의 색정보가 하늘색 범위라면 AE 목표 밝 기값을 미리 설정된 단계만큼 높인다(S260). S250에서 각 블록에서 추출된 에지의 통계값이 임계값 보다 크지 않다면 단순한 풍경사진이라고 판단할 수 있다. 이러한 경우는 하늘을 직접 촬영한 경우만 피사체가 검게 표현될 가능성이 있으므로 색차 정보(Cb, Cr)을 이용하여 입력된 영상의 색정보가 하늘색 범위인지 판단한 후, AE 목표 밝기값을 미리 설정된 단계만큼 높인다. 다음으로 이미지를 캡처한다(S280).
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터,데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 하늘을 촬영한 이미지를 보여주는 사진이다.
도 2는 본 실시예에 따라 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈의 내부 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따라 실외에서 촬영시 자동 노출 기능을 수행하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 본 실시예에 따라 영상을 블록으로 분할한 일 예를 보여주는 사진이다.
도 5는 색차 정보(Cb, Cr)을 이용하여 하늘색 범위로 판단하는 색정보를 보여주는 도면이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 카메라 모듈 110: 렌즈부
120: 이미지 센서부 130: 이미지 신호 처리부
140: 제어부

Claims (8)

  1. 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사받는 렌즈부;
    상기 렌즈부로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호인 영상데이터로 변환하는 이미지 센서부;
    상기 영상데이터로부터 노출 시간 정보를 이용하여 촬영 환경이 실외인지를 판단하고 실외라면 자동 노출(Auto Exposure) 목표(target) 밝기값을 조정하며, 상기 영상데이터의 밝기의 통계값이 미리 설정된 자동 노출 목표 밝기값 보다 작다면 상기 영상데이터를 소정의 수의 블록으로 분할하여 각 블록의 에지를 추출하고, 상기 에지의 통계값과 임계값을 비교하여 상기 영상데이터가 단순 풍경 사진 또는 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인지를 판단하고, 상기 단순 풍경 사진인 경우는 하늘만이 피사체인 경우 자동 노출 목표 밝기값을 높여주고, 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진인 경우에 대하여 자동 노출 목표 밝기값을 높여서 자동 노출값을 산출하는 이미지 신호 처리부; 및
    상기 산출된 자동 노출값에 따라 노출을 제어하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 처리부는 상기 에지의 통계값이 임계값보다 큰 경우, 풍경과 객체인 피사체가 혼합된 사진으로 판단하고, 상기 에지의 통계값이 임계값 보다 작은 경우, 단순 풍경 사진으로 판단하는 카메라 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 처리부는
    상기 각 블록에서 추출된 에지의 통계값은 상기 각 블록에서 에지가 추출된 픽셀의 수 또는 각 블록에서 추출된 에지의 농도값의 통계값인 카메라 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 처리부는
    상기 추출된 에지의 통계값이 임계값 보다 크지 않은 경우 상기 영상데이터의 색차 정보(Cb, Cr)을 이용하여 하늘만이 피사체인 경우로 판단하는 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 노출 시간 정보는 셔터의 속도로 판단하는 상기 카메라 모듈.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 통계값은 평균값, 중앙값 및 중간값 중 적어도 하나인 카메라 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동 노출값은 조리개 열림값 또는 셔터의 속도인 카메라 모듈.
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