KR101642569B1 - 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

디지털 촬영시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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KR101642569B1 KR1020140076061A KR20140076061A KR101642569B1 KR 101642569 B1 KR101642569 B1 KR 101642569B1 KR 1020140076061 A KR1020140076061 A KR 1020140076061A KR 20140076061 A KR20140076061 A KR 20140076061A KR 101642569 B1 KR101642569 B1 KR 101642569B1
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Abstract

본 발명에 따른 디지털 촬영시스템은 피사체의 영상을 검출하는 렌즈부 및 영상보정데이타 생성프로세스 와 광학보정프로세스를 상호 병렬적으로 수행하는 제1프로세서를 포함하며, 상기 광학보정프로세스는 상기 모션데이타에 기초하여, 선택적으로 상기 렌즈부의 이동을 제어하는 프로세스이고, 상기 영상보정데이타 생성프로세스는 상기 영상에 대응되는 영상보정데이타를 생성하는 프로세스이다.

Description

디지털 촬영시스템 및 그 제어방법{Digital photographing System and Controlling method thereof}
본 발명은 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
디지털 촬영장치는 촬상소자를 통하여, 입력받은 영상을 디지털 신호 처리기에서 이미지 프로세싱하며, 이를 압축하여 이미지 파일을 생성하고, 그 이미지파일을 메모리에 저장할 수 있다.
그리고, 디지털 촬영장치는 촬상소자를 통하여 입력받거나, 저장매체에 저장된 이미지 파일의 이미지를 LCD 와 같은 표시장치에 표시하여 보여줄 수 있지만, 사용자가 원하는 영상을 촬영할 때, 사용자의 움직임(손떨림등)으로 인하여 카메라등의 디지털 촬영장치가 흔들릴 수 있는바, 이러한 흔들림으로 인하여, 촬상소자를 통하여 입력되는 영상이 흔들려서, 촬영이 실패로 돌아갈 수 있었다.
따라서, 종래에는 이러한 움직임(손떨림등)에 의한 촬영실패를 방지하기 위하여, 하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌과 같이, 손떨림이 발생할 때, 카메라등에 장착된 자이로 센서등에 의해 검출된 카메라의 각속도(Pitch 와 yaw의 회전성분)등을 검출하며, 이를 기초로 카메라 렌즈의 구동거리를 계산한 후, 액츄에이터를 통해 상기 거리만큼 렌즈를 이동시키는 광학이미지보정기능(OIS, Optical image stabilization)을 통해, 상기 촬영영상의 보정과정을 수행하였다.
2010-0104383KR
본 발명은 피사체를 촬영하는 과정에서, 카메라의 움직임이 발생할 경우, 상기 움직임에 대한 모션센서의 모션데이타를 기초로 하여, 상기 촬영된 영상의 흔들림 보정을 위해 광학보정프로세스와 영상보정프로세스를 병렬적으로 적용할 수 있는 디지털 촬영장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일시예에 따른 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법은 카메라 모듈의 움직임에 대응하는 모션데이타를 기초로 산출된 상기 카메라 모듈의 각 축방향으로의 이동거리가 기설정된 기준범위이내인지 여부에 따라, 광학보정프로세스와 영상보정데이타 생성프로세스를 상호 병렬적으로 수행하며, 상기 광학보정프로세스는 일정조건하에 선택적으로 적용함으로써, 상기 움직임에 의한 상기 영상의 흔들림을 보정한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 영상(정지 또는 동영상)을 촬영하는 도중에 발생할 수 있는 움직임(손떨림 또는 수평/수직이동)에 대하여, 일정조건하에, 렌즈부의 이동을 제어하는 상기 광학보정프로세스와 기설정된 동기화 정보를 통해 영상보정데이타를 생성하는 영상보정데이타 생성프로세스를 개별적으로 적용함으로써, 상기 움직임에 의한 영상보정 처리시간의 단축 및 상기 영상의 화질에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템의 카메라 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일시예에 따른 디지털 촬영시스템의 오토포커싱 프로세서의 기능을 나타낸 도면이다.
도 4과 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 캘리브레이션(전처리)단계를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1프로세서에서의 영상보정프로세스를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 응용 프로세서에서의 이미지 프레임간의 이동픽셀정보를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명인 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법에 대한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템을 나타낸 블록도이며,도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템의 카메라 모듈의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일시예에 따른 디지털 촬영시스템의 오토포커싱 프로세서의 기능을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인 디지틸 촬영시스템(10)은 카메라 모듈(140), 모션센서(100), 제1프로세서(110), 광학구동 드라이버(120), 광학구동모듈(130), 제2프로세서(160), 메모리(170) 및 오토포커싱 프로세서(180)를 포함할 수 있으며, 디지털 카메라, 셀룰러폰, 타블릿 컴퓨터등의 모바일 다기능 장치 또는 랩탑 컴퓨터 와 데스크탑 컴퓨터등에 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
모션센서(100)는 카메라 모듈(140)의 내부 또는 외부에 구비될 수 있으며, 카메라 모듈(140)의 움직임에 대응되는 모션데이타를 출력하고, 손떨림등에 의한 카메라 모듈(140)의 회전성분(각속도)의 변화를 감지하는 각속도 센서(101) 와 카메라 모듈(140)의 수직 또는 수평방으로의 이동에 의한 직선성분(속도)의 변화를 감지하는 가속도 센서(102)를 포함할 수 있다.
여기에서, 1) 각속도 센서(101)는 사용자의 손떨림에 의한 카메라 모듈(140)의 상하 및 좌우에 대한 손떨림을 보상하기 위하여, 요(yaw)축과 피치(pitch)축 두 방향의 움직임의 각속도 변화를 감지할 수 있는 자이로센서(Gyro sensor)일 수 있으며, 2) 가속도 센서(102)는 사용자에 의한 카메라 모듈(140)의 수평(x축) 또는 수직(y축)방향으로의 속도변화를 감지할 수 있는바, 이는 카메라 모듈(140)의 움직임에 의한 직선성분에 해당한다.
렌즈부(141)는 피사체(141c)로부터의 빛을 광학적으로 처리하여, 피사체(141c)의 영상(정지영상 또는 동영상)의 이미지 프레임을 검출하는 이미지 센서(141b) 와 렌즈군(미도시)를 포함하는 렌즈배럴(141a) 및 상기 렌즈배럴(141a)의 위치변화를 감지하는 위치센서(142)를 포함할 수 있다(도 2 참조).
여기에서, 1) 렌즈군(미도시)은 줌렌즈, 포커스렌즈 또는 보상렌즈를 포함할 수 있으며, 2) 이미지센서(141b)는 상기 렌즈배럴(141a)을 통해, 입사된 빛의 광학신호를 전기적 아날로그 신호로 변환시키는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal -Oxide-Semiconductor)일 수 있고, 3) 위치센서(142)는 렌즈배럴(141a)의 위치변화를 감지하여, 렌즈배럴(141a)의 현재 위치정보를 제1프로세서(110)에 전송하며, 자기장의 세기에 따라 전압이 변화는 홀 효과를 이용하여, 렌즈배럴(141)의 현재위치를 검출하는 홀센서(미도시)일 수 있다.
광학구동 드라이버(120)는 제1프로세서(110)로부터 입력된 제어신호에 따라, 렌즈부(141)의 이동을 위한 광학구동모듈(130)의 구동전압 과 컨트롤 신호를 생성한다.
나아가, 광학구동 드라이버(120)는 상기 컨트롤 신호에 대응되는 스위칭 동작을 통해, 광학구동모듈(130)의 구동을 제어하여, 렌즈부(141)의 이동범위를 제어한다. 여기에서는 모터구동IC(Motor Drive ic)일 수 있으며, 제1프로세서(110)에 내장될 수 있다.
여기에서, 광학구동모듈(130)은 보이스 코일 모터(VCM) 또는 피에조일렉트릭 장치(Piezoelectric device)를 포함하는 제 1 및 2 액츄에이터(Actuator)(131,132)일 수 있으며, 제 1액츄에이터(131)는 렌즈부(141)의 수직방향(y축방향)으로의 이동을 제어하고, 제 2 액츄에이터(132)는 렌즈부(141)의 수평방향(x축방향)으로의 이동을 제어한다.
제1프로세서(110)는 영상보정데이타 생성프로세스 와 광학보정프로세스를 상호 병렬적으로 수행한다. 즉, 제1프로세서(110)에서 ⅰ) 상기 모션데이타에 기초하여, 렌즈부(141)의 이동을 제어하는 상기 광학보정 프로세스 와 ⅱ) 상기 영상에 대응되는 영상보정데이타를 생성하는 상기 영상보정데이타 생성프로세스는 동시에 진행될 수 있다.
즉, 상기 광학보정 프로세스는 카메라 모듈(140)의 움직임에 대응되는 모션데이타(가속도 또는 각속도 변화에 대한 데이타)에 기초하여 산출된 카메라 모듈(140)의 이동방향(각 축방향(x축 또는 y축방향))에 따른 이동거리가 기설정된 기준범위내인지 여부에 따라, 상기 광학보정프로세스를 선택적으로 수행될 수 있으며, 상세한 내용은 후술하도록 한다.
그리고, 제1프로세서(110)는 상기 영상보정데이타 생성프로세스를 수행하는 경우에, 기설정된 동기화 정보를 기초로 하여, 상기 영상의 각 이미지 프레임에 동기화된 영상보정데이타를 생성하는 영상보정데이타 생성프로세스를 수행한다. 여기에서, 상기 영상보정데이타(ID , 도 6참조)는 널(null) 데이타로 구성된 더미(Dummy)데이타 와 가속도 변화에 의한 모션데이타 및 상기 렌즈부의 초점정보로 구성된 메타데이타를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1프로세서(110)는 상기 동기화 정보 (상기 모션데이타 및 상기 렌즈부의 초점정보의 검출타이밍, 도5 참조) 를 이용하여, 1) 상기 광학보정프로세스가 수행되는 구간에서 획득된 상기 이미지 프레임에 대해서는 상기 더미데이타를 동기화하며, 2) 상기 광학구동프로세스가 수행되지 않는 구간에서 획득된 상기 이미지 프레임에 대해서는 상기 메타데이타를 동기화한다.
또한, 광학구동프로세서(110)는 상기 영상보정데이타(ID)를 메모리(170)에 저장하거나, 응용프로세서(160)에 상기 영상보정데이타를 전송할 수 있다.
그리고, 제1프로세서(110)는 상기 광학보정프로세스를 수행하는 경우에, 상기 모션데이타에 기초하여 산출된 카메라 모듈(140)의 이동방향(각 축방향(x축 또는 y축방향))에 따른 이동거리가 기설정된 기준범위내인지 여부에 따라, 상기 광학보정프로세스를 선택적으로 수행한다.
여기에서, 상기 모션데이타는 사용자의 손떨림등에 의한 카메라 모듈(140)의 회전성분(각속도) 및 카메라 모듈(140)의 수평 또는 수직방향으로의 움직임에 대한 직선성분(가속도)에 대한 데이타를 포함할 수 있다.
여기에서, 제1프로세서(110)는 상기 이동거리가 상기 기준범위내인 경우에만, 상기 카메라 모듈의 움직임을 보상할 수 있도록, 상기 렌즈부(141)의 이동을 제어하는 상기 광학보정프로세스를 수행한다. 상기 기준범위는 상기 렌즈부의 수평(x축) 또는 수직(y축)방향으로의 최대 이동범위(DX 또는 DY)일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 제1프로세서(110)는 위치센서(142)로부터 전송된 렌즈배럴(141a)의 위치정보를 기초로 하여, 카메라 모듈(140)의 움직임에 따른 영상의 흔들림을 보상할 수 있도록, 렌즈배럴(141a)의 이동을 제어한다. 예를들면, 카메라 모듈(140)의 이동방향과는 반대로 카메라 모듈(140)의 이동거리 만큼 렌즈배럴(141a)를 이동시키기 위한 제어신호를 생성하여, 광학구동 드라이버(120)에 전송할 수 있다.
나아가, 광학구동 드라이버(120)는 제1프로세서(110)로부터 전송된 상기 제어신호를 기초로 하여, 렌즈부(141)의 이동을 위한 광학구동모듈(130)의 구동전압 과 컨트롤 신호를 생성한다. 그리고, 상기 컨트롤 신호에 대응되는 스위칭 동작을 통해, 광학구동모듈(130)의 구동을 제어함으로써, 렌즈부(141)를 이동시킨다.
이에 따라, 상기 광학보정프로세스가 수행되는 구간에서는 렌즈부(141)를 통해 카메라 모듈(140)의 움직임에 의한 흔들림이 보정된 이미지 프레임을 검출할 수 있다.
제2프로세서(160)는 제1프로세서(110)로부터 전송된 상기 영상보정데이타를 이용하여 상기 각각의 이미지 프레임간의 디스플레이(190)상의 이동픽셀정보를 산출한 후, 상기 이동픽셀정보에 기초하여, 카메라 모듈(140)의 움직임에 의한 상기 영상의 흔들림을 보정할 수 있다.
구체적으로, 제2프로세서(160)는 상기 영상을 구성하는 이미지 프레임과의 동기화 정보를 기초로 획득된 상기 영상보정데이타(더미데이타 와 메타메이타)를 이용하여, 상기 각각의 이미지 프레임간의 이동픽셀정보를 산출함으로써, 카메라 모듈(140)의 움직임에 의한 상기 영상의 흔들림 보정을 수행할 수 있다. 여기에서, 제2프로세서(160)는 휴대폰등에 탑재된 AP(Application processor)일 수 있으며, 이미지센싱프로세서(ISP)를 포함할 수 있다.
오토포커싱 프로세서(180)는 렌즈부(141)를 통해 획득된 피사체의 각 이미지 프레임에 대한 초점정보(초점거리 포함)를 산출하여, 상기 초점정보를 제1프로세서(110)에 전송하며, 상기 초점정보는 근접센서, 광학 또는 음향학적 수단을 통해서도 검출될 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 오토포커싱 프로세서(180)는 피사체(141c)의 위치가 P1에서 P2로 이동된 경우 또는 렌즈군(141a)의 위치가 L1에서 L2로 이동된 경우에, 피사체의 상이 이미지센서(141b)에 선명하게 투영될 수 있도록 초점(f)의 위치를 f1 에서 f2 로 제어하며, 상기 초점(f)과 이미지센서(141b)에 투영된 피사체의 상과의 거리인 초점거리(초점정보)를 산출한 후, 제1프로세서(110)에 상기 초점정보를 전송할 수 있다.
메모리(170)는 제1프로세서(110)에서 생성된 상기 영상보정데이타 또는 캘리브레이션단계에서 설정된 동기화 정보가 저장되며, SRAM(Static random acess memory) 또는 DRAM(Dynamic random acess memory와 같은 휘발성 메모리 또는 ROM(read-only memory), 플래쉬메모리와 같은 비휘발성 메모리일 수 있다.
디스플레이(190)는 데이타를 시각적으로 화면에 출력하는 표시장치로서,주로 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 것으로 이루어질 수 있으며, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다.
앞서 설명한 제1프로세서(110), 응용프로세서(160) 및 오토포커싱 프로세서(180)는 상기에서 설명한 기능을 수행하기 위한 알고리즘을 포함할 수 있으며, 펌웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어(예를들면, 반도체칩 또는 응용집적회로(application-specific integrated circuit)에서 구현될 수 있다.
이하, 도 4 과 도 5을 참고하여, 본 발명에 따른 디지털 촬영시스템의 캘리브레이션(전처리)단계에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영장치의 캘리브레이션 단계를 나타낸 블록도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영장치의 칼리브레이션 단계를 통해 동기화 정보를 검출하는 것을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템의 캘리브레이션단계(전처리단계)는 1) 렌즈부(141)를 통한 동영상(또는 정지영상)의 각 이미지 프레임 검출단계(S10), 2) 모션센서(100)로부터 출력된 모션데이타를 획득단계(S20) 및 3) 상기 이미지 프레임과 상기 모션데이타의 획득시점에 대한 동기화 정보를 산출하는 단계(S30)를 포함한다. 여기에서, 상기 캘리브레이션단계는 초기에 한번 수행된 후, 메모리(170) 또는 제1프로세서(110)등에 저장되어 반복적으로 사용될 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 1) 렌즈부(141)를 통해, 동영상을 구성하는 각 이미지 프레임(f1 ~ fn)을 검출한다. 여기에서, 상기 동영상의 촬영속도(각가의 이미지 프레임이 검출되는 속도 및 주기(TC))는 상기 동영상의 촬영모드에 따라 다양하게 구성될 수 있다(예를들면, 30 fps(frame per second) 또는 40 fps).
그리고, 2) 모션센서(100)는 상기 동영상을 촬영과정에서 발생할 수 있는 카메라 모듈(140)의 움직임에 의한 상기 모션데이타(a1 ~ an)(바람직하게는 자이로 센서에 의한 각속도의 변화에 대한 데이타)를 일정한 속도로 출력한다. 여기에서, 모션데이타(a1 ~ an)의 출력속도는 모션센서의 설정에 따라 변경될 수 있다.
나아가, 3) 모션센서(100)로부터 출력된 상기 모션데이타(a1 ~ an) 중, 카메라 모듈(140)의 움직임에 의한 상기 이미지 프레임(f1 ~ fn)의 이동을 가장 정확하게 표현하는 모션데이타(a5 ~ a4n+1)가 검출된 검출타이밍(t1 ~ t4n +1)을 산출할 수 있으며, 상기 검출타이밍(t1 ~ t4n +1)은 일정한 주기(Ta)를 가질 수 있다. 여기에서, △T는 모션센서(100)의 모션데이타의 출력속도와 상기 영상의 촬영속도간의 차이에서 발생할 수 있는 상기 모션데이타에 대한 동기화가 시작되기 전의 지연시간을 의미한다.
여기에서, 상기 검출타이밍은 상기 동영상의 촬영모드(예를들면, 30 fps(frame per second) 또는 40 fps)에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 예시적인 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 상기와 같은 캘리브레이션단계(전처리단계)를 통해, 상기 모션데이타의 추출시점과 상기 동영상의 각 이미지 프레임(f1 ~ fn)이 획득되는 시점에 대한 동기화 정보(동영상의 이미지 프레임이 검출되는 속도(예를들면, 30 (fps))와 이에 대응하는 상기 모션데이타의 검출타이밍(t5 ~ t4n +1))를 획득한다.
이하, 도 1 과 도 2 및 도 5 내지 도 8을 참고하여, 본 발명에 따른 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템에서의 영상보정데이타 생성프로세스를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템에서의 영상을 구성하는 이미지 프레임간의 이동픽셀정보를 산출하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 촬영장치(10) 및 그 제어방법은 1) 렌즈부(141)를 통해, 피사체(141c)의 영상(정지영상 또는 동영상)을 구성하는 각 이미지 프레임을 촬영(검출)하는 단계를 수행하며(S100), 상기 이미지 프레임이 검출되는 속도 및 주기는 상기 영상의 촬영모드에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 여기에서, 렌즈부(141)를 통해, 촬영된 상기 동영상의 이미지 프레임은 제2프로세서(160)에 전송된다.
다음으로, 2) 렌즈부(141)를 통해, 피사체(141c)의 영상이 촬영(검출)중, 카메라 모듈(140)의 움직임(손떨림, 수평 또는 수직이동)이 발생한 경우에, 모션센서(100)로부터 상기 움직임 중 손떨림에 의한 각속도(yaw축 또는 pitch축방향의 회전성분) 와 상기 움직임 중 수평 또는 수직방향의 직선운동에 의한 가속도 (수평(x축) 또는 수직(y축)방향의 속도변화) 의 변화에 대한 모션데이타가 출력된다(S110).
그 다음으로, 3) 제1프로세서(110)는 캘리브레이션단계를 통해 기설정된 동기화 정보(모션데이타의 검출타이밍(t5 ~ t4n+1))중, 현재 동영상의 촬영속도(30 fps 또는 50 fps)에 대응되는 동기화 정보(모션데이타의 검출타이밍)) 를 기초로 하여, 상기 동영상의 이미지 프레임에 동기화된 영상보정데이타(더미(Dummy)데이타 와 메타데이타로 구성됨)를 생성하는 영상보정데이타 생성프로세스를 수행한다(S120).
그리고, 4) 제1프로세서(110)는 모션센서(100)로부터 인가된 상기 각속도(yaw축 또는 pitch축방향의 회전성분) 와 가속도(수평(x축) 또는 수직(y축)방향의 속도변화)에 대한 모션데이타를 이용하여, 카메라 모듈(140)의 수평(x축) 또는 수직(y축)방향으로의 실제 이동방향 및 이동거리를 산출하여, 상기 광학보정프로세스의 수행여부를 판단한다(S130).
구체적으로, 제1프로세서(110)는 카메라 모듈(140)의 수평(x축) 또는 수직(y축)방향으로의 이동거리가 기설정된 기준범위(도 2에 도시된 렌즈부(141)의 수평(DX) 및 수직(DY)방향으로의 최대이동범위)이내인지 여부를 판단한다,
그리고, 상기 이동거리가 상기 기준범위내인 경우에는 ⅰ) 위치센서(142)로부터 렌즈배럴(141a)의 현재 위치정보를 전송받으며. 나아가, ⅱ) 상기 위치정보를 기초로 하여, 카메라 모듈(140)의 움직임에 따른 영상의 흔들림을 보상할 수 있도록, 렌즈배럴(141a)의 이동을 제어한다(예를들면, 카메라 모듈(140)의 움직임 방향과는 반대방향으로 카메라 모듈(140)이 실제 이동한 거리만큼 렌즈부(141)가 이동되도록 제어하기 위한 제어신호를 생성하여, 광학구동드라이버(120)에 전송할 수 있다.)
그리고 ⅲ) 광학구동드라이버(120)는 상기 제어신호를 기초로 하여 광학구동모듈(130)의 구동전류 와 컨트롤 신호를 생성한 후, 상기 컨트롤 신호를 이용하여, 광학구동모듈(보이스코일모터 또는 피에조일렉트릭 장치)(130)의 구동을 제어함으로써, 렌즈부(141)의 이동범위를 제어하는 광학구동 프로세스를 수행한다.
여기에서, 제 1액츄에이터(131)는 렌즈부(141)의 수직방향(y축방향)으로의 이동을 제어하고, 제 2 액츄에이터(132)는 렌즈부(141)의 수평방향(x축방향)으로의 이동을 제어한다.
또한, 제1프로세서(110)는 상기 영상보정데이타를 생성하는 단계에 있어서, 캘리브레이션 단계에서 설정된 현재 촬영중인 동영상의 촬영속도에 대응되는 동기화 정보(모션데이타의 검출타이밍)에 기초하여, ⅰ) 상기 광학보정단계가 수행되는 구간에서 획득된 상기 영상의 이미지 프레임(광학보정프로세스를 통해, 흔들림이 보정된 이미지 프레임)에 대해서는 더미데이타를 동기화 한다(S140).
그리고, ⅱ) 상기 광학보정단계가 수행되지 않는 구간에서 획득된 상기 영상의 이미지 프레임에 대해서는 상기 메타데이타를 동기화한다(S150). 여기에서, 상기 더미(Dummy)데이타는 널(null) 데이타(무시할 수 있는 값 또는 의미가 없는 값)로 구성되고 상기 메타(Meta) 데이타는 촬영중인 동영상의 각 이미지 프레임에 대한 모션데이타(가속도 변화에 대한 데이타) 및 상기 렌즈부의 초점정보(초점거리)로 구성될 수 있다.
여기에서, 오토포커싱 프로세서(180)는 상기 이미지 프레임 획득시점(t1 ~ t4n+1)에서의 렌즈부(141)의 초점정보(초점거리)를 산출하여, 상기 초점정보(초점거리)를 제1프로세서(110)에 전송할 수 있다.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 1) 렌즈부(141)를 통해, 동영상의 각 이미지 프레임(f1 ~ fn)이 일정한 촬영속도(예를들면, 30 fps)로 검출되어,제2프로세서(160)에 전송되며, 2) 제1프로세서(110)은 카메라 모듈(140)의 움직임에 대응되는 모션데이타(가속도 변화 와 각속도 변화에 대한 데이타)를 기초로 하여, 카메라 모듈(140)의 수평(x축) 또는 수직(y축)방향으로의 이동거리가 기설정된 기준범위 (도 2에 도시된 렌즈부(141)의 수평(DX) 및 수직(DY)방향으로의 최대이동범위) 이내인지 여부를 판단하여, 상기 광학구동 프로세스 수행여부를 판단한다.
3) 제1프로세서(110)는 상기 동영상의 촬영속도에 대응되는 동기화 정보(모션데이타의 검출타이밍(t5, t9 , t13 ~ t4n +1 )을 기준으로 상기 이미지 프레임에 동기화된 더미데이타 와 메타데이타로 구성된 영상보정데이타(ID)를 생성하는 영상보정 프로세스를 병렬적으로 수행할 수 있다.
즉, ⅰ) 상기 광학보정단계가 수행되는 구간(a 구간)(카메라 모듈(140)의 수평(x축) 또는 수직(y축)방향으로의 이동거리가 기설정된 기준범위내)에서 획득된 상기 영상의 이미지 프레임에 대해서는 상기 동기화 정보(모션데이타의 검출타이밍(t5, t9 , t13 ~ t4n+1 )를 기준으로 더미데이타(D1 D2 D3 . . .) 가 동기화될 수 있다.
ⅱ) 상기 광학보정단계가 수행되지 않는 구간(b 구간)(카메라 모듈(140)의 수평(x축) 또는 수직(y축)방향으로의 이동거리가 기설정된 기준범위를 초과한 경우)에서 획득된 상기 영상의 이미지 프레임에 대해서는 상기 동기화 정보(모션데이타의 검출타이밍(t5, t9 , t13 ~ t4n+1 )를 기준으로 메타데이타 (M4 ,M5 , M6 ~ MN)(촬영중인 동영상의 각 이미지 프레임에 대한 모션데이타(가속도 변화에 대한 데이타) 및 상기 렌즈부의 초점정보(초점거리)) 가 동기화될 수 있다.
ⅲ) 따라서, 렌즈부(141)를 통해, 상기 영상의 모든 이미지 프레임((f1 ~ fn)이 검출되는 동안, 상기 광학구동 프로세스의 수행여부에 따라, 상기 영상보정데이타 생성프로세스에서 생성되는 상기 영상에 대한 영상보정데이타(ID= D1 D2 D3 . . .+ M4 ,M5 , M6 ~ MN)는 상기 동영상의 촬영속도에 대응하는 기설정된 동기화 정보에 기초하여, 상기 이미지 프레임에 동기화된 더미데이타 와 메타데이타로 구성될 수 있다.
또한, 제1프로세서(110)는 상기 영상의 촬영이 종료된 경우, 상기 영상에 대한 상기 영상보정데이타를 메모리(170)에 저장하거나, 제2프로세서(160)에 전송한다.
다음으로, 제2프로세서(160)는 제1프로세서(110)로부터 전송된 상기 영상보정데이타를 이용하여, 상기 영상을 구성하는 각 이미지 프레임간의 이동픽셀정보를 산출한다(S160).
즉, 제2프로세서(160)는 상기 영상을 구성하는 이미지 프레임과 상기 각각의 이미지 프레임의 획득시점에 동기화된 모션센서(100)의 가속도 변화에 대한 모션데이타와 렌즈부(141)의 초점정보를 포함하는 상기 메타데이타(M4 ,M5 , M6 ~ MN)를 이용하여, 상기 각각의 이미지 프레임간의 이동픽셀정보를 산출할 수 있다.
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2프로세서(160)에서의 상기 이미지 프레임간의 이동픽셀정보는 하기의 [수학식 1] 내지 [수학식 4]에 의해 산출될 수 있으며, Wd = 이미지센서의 수평거리, FOV(Field of view)=시야각, Rs = 디스플레이의 스크린해상도(그래픽 설정값), δp = 디스플레이상의 각 이미지 프레임의 이동픽셀수 , δS = 카메라 모듈의 이동거리를 의미한다.
여기에서, 가속도 변화에 대한 모션데이타(가속도 센서에 의한 데이타) 와 렌즈부(141)의 초점거리를 이용하여 산출된 상기 이미지 프레임간의 이동픽셀정보는 이동픽셀수 와 이동방향을 포함한다.
Figure 112014058052391-pat00001
Figure 112014058052391-pat00002
Figure 112014058052391-pat00003
Figure 112014058052391-pat00004
ⅲ) 그 다음으로, 제2프로세서(160)에서 산출된 상기 이미지 프레임간의 이동픽셀정보는 메모리(170)등에 저장될 수 있으며, 상기 영상 및 상기 영상에 대응되는 상기 이동픽셀정보를 이용하여, 전용플레이어등을 통해 보정된 영상을 출력할 수 있는바, 영상촬영 후, 영상처리 기법을 사용하는 후보정방식에 비해, 소비전력 및 상기 영상보정을 위한 처리시간을 줄일 수 있다.
상기에서 검토한 바와 같이, 본 발명의 일시예에 따른 디지털 촬영시스템은 정지 또는 동영상을 촬영도중 발생할 수 있는 움직임(손떨림 또는 수평/수직이동)에 따라, 상기 광학보정프로세스 와 상기 영상보정데이타 생성프로세스을 상호 병렬적으로 적용함으로써, 상기 움직임에 의한 영상보정 처리시간을 단축시킬 수 있으며, 상기 영상보정에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 디지털 촬영시스템
100 : 모션센서 101: 각속도 센서
102 : 가속도센서 110 : 제1프로세서
120: 광학구동 드라이버 130 : 광학구동모듈
131 : 제1 액츄에이터 132 : 제2 액츄에이터
140 : 카메라 모듈 141 : 렌즈배럴
142: 위치센서 160 : 제2프로세서
170 : 메모리 180 : 오토포커싱 프로세서
190 : 디스플레이

Claims (23)

  1. 피사체의 영상을 검출하는 렌즈부; 및
    영상보정데이타 생성프로세스와 광학보정프로세스를 수행하는 제1프로세서를 포함하며,
    상기 광학보정프로세스는 카메라 모듈의 움직임에 대응하는 모션데이타에 기초하여, 선택적으로 렌즈부의 이동을 제어하는 프로세스이고, 상기 영상보정데이타 생성프로세스는 상기 영상에 대응되는 영상보정데이타를 생성하고,
    상기 제1 프로세서는
    상기 광학보정프로세스의 수행 여부에 따라 상기 영상보정데이타를 다르게 생성하는 디지털 촬영시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1프로세서는
    상기 모션데이타에 기초하여 산출된 상기 카메라 모듈의 이동방향에 따른 이동거리가 기설정된 기준범위내인지 여부에 따라, 상기 광학보정프로세스를 선택적으로 수행하는 디지털 촬영시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1프로세서는
    상기 이동거리가 상기 기준범위내인 경우에, 상기 렌즈부의 위치정보에 기초하여, 상기 렌즈부의 이동을 제어하는 상기 광학보정프로세스를 수행하는 디지털 촬영시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기준범위는
    상기 렌즈부의 수평 또는 수직방향으로의 최대 이동범위인 디지털 촬영시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1프로세서는
    상기 영상보정데이타 생성프로세스를 수행하는 경우에,
    기설정된 동기화 정보를 기초로 하여, 상기 영상의 각 이미지 프레임에 동기화된 영상보정데이타를 생성하는 영상보정데이타 생성프로세스를 수행하며,
    상기 영상보정데이타는 널(null) 데이타로 구성된 더미데이타(Dummydata) 및 메타데이타(Metadata)를 포함하고,
    상기 메타데이타는 가속도 변화에 의한 모션데이타 와 상기 렌즈부의 초점정보를 포함하는 디지털 촬영시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1프로세서는
    상기 영상보정데이타 생성프로세스를 수행하는 경우에,
    상기 동기화 정보를 이용하여, 상기 광학보정프로세스가 수행되는 구간에서 획득된 상기 이미지 프레임에 대해서는 상기 더미데이타를 동기화하며,
    상기 광학보정프로세스가 수행되지 않는 구간에서 획득된 상기 이미지 프레임에 대해서는 상기 메타데이타를 동기화하는 디지털 촬영시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1프로세서로부터 전송된 상기 영상보정데이타를 이용하여, 상기 영상을 구성하는 각 이미지 프레임간의 디스플레이상의 이동픽셀정보를 산출하며, 상기 이동픽셀정보를 기초로 상기 영상을 보정하는 제2프로세서를 더 포함하는 디지털 촬영시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 렌즈부의 초점정보를 산출하여, 상기 제1프로세서에 상기 초점정보를 전송하는 오토포커싱 프로세서를 더 포함하는 디지털 촬영시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 모션데이타는
    상기 카메라 모듈의 회전성분(각속도)의 변화를 나타내는 데이타;및
    상기 카메라 모듈의 직선성분(가속도)의 변화를 나타내는 데이타를 포함하는 디지털 촬영시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1프로세서에서 생성된 상기 영상보정데이타가 저장되는 메모리;및
    상기 제2프로세서로부터 보정된 상기 영상이 출력되는 디스플레이를 더 포함하는 디지털 촬영시스템.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 렌즈부를 각 축(x축 또는 y축)방향으로 이동시키는 광학구동모듈; 및
    상기 제1프로세서로부터 전송된 상기 렌즈부의 이동에 대한 제어신호에 따른 구동전압과 컨트롤 신호를 생성하여, 상기 광학구동모듈에 인가하는 광학구동 드라이버를 더 포함하는 디지털 촬영시스템.
  12. 피사체의 영상을 검출하는 영상검출단계;
    카메라 모듈의 움직임에 대응하는 모션데이타에 기초하여, 선택적으로 렌즈부의 이동을 제어하는 광학보정단계; 및
    상기 영상에 대응되는 영상보정데이타를 생성하되, 상기 광학보정단계의 수행 여부에 따라 상기 영상보정데이타를 다르게 생성하는 영상보정데이타 생성단계;
    를 포함하는 디지털 촬영시스템의 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 광학보정단계는
    상기 모션데이타에 기초하여, 상기 카메라 모듈의 이동방향 및 이동거리를 산출하는 단계;
    상기 이동거리가 기설정된 기준범위 내인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 이동거리가 상기 기준범위내인 경우에, 상기 렌즈부의 이동거리 및 이동방향을 제어하는 단계를 포함하는 디지털 촬영시스템의 제어방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 영상보정데이타 생성단계는
    기설정된 동기화 정보에 기초하여, 상기 광학보정단계가 수행되는 구간에서 획득된 상기 영상의 이미지 프레임에 대해서는 더미데이타(Dummydata)를 동기화하는 단계; 및
    상기 광학보정단계가 수행되지 않는 구간에서 획득된 상기 영상의 이미지 프레임에 대해서는 메타데이타(Metadata)를 동기화하는 단계를 포함하며,
    상기 더미데이타는 널(null) 데이타로 구성되고, 상기 메타데이타는 가속도 변화에 의한 모션데이타 및 상기 렌즈부의 초점정보로 구성된 디지털 촬영시스템의 제어방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 디지털 촬영시스템의 제어방법은
    오토포커싱 프로세서에서, 상기 영상에 대한 상기 렌즈부의 초점정보를 산출하여, 제1프로세서에 상기 초점정보를 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 디지털 촬영시스템의 제어방법.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 디지털 촬영시스템의 제어방법은
    제1프로세서로부터 상기 영상보정데이타를 전송받는 단계;
    상기 영상보정데이타를 이용하여, 상기 영상을 구성하는 각 이미지 프레임에 대한 디스플레이상의 이동픽셀수를 산출하는 단계; 및
    상기 이동픽셀수에 기초하여, 상기 영상을 보정하는 단계를 포함하는 디지털 촬영시스템의 제어방법.
  17. 청구항 12에 있어서, 상기 디지털 촬영시스템의 제어방법은
    상기 영상검출단계 이전에,
    상기 렌즈부에서 피사체의 영상에 대한 각 이미지 프레임을 검출하는 단계;
    모션센서로부터 카메라 모듈의 움직임에 대응하는 모션데이타를 검출하는 단계;및
    상기 이미지 프레임과 상기 모션데이타의 획득시점에 대한 동기화 정보를 산출하는 단계를 더 포함하는 디지털 촬영시스템의 제어방법.
  18. 피사체 영상을 검출하는 렌즈부;및
    카메라 모듈의 움직임에 대응하는 모션데이타에 기초하여 상기 카메라 모듈의 이동방향 및 이동거리를 산출하며, 상기 이동방향에 따른 이동거리가 기설정된 기준범위내인지 여부를 판단하는 제1프로세서; 를 포함하고,
    상기 제1프로세서는
    상기 이동거리가 상기 기준범위 내인지 여부에 따라 영상보정에 적용하는 데이타를 다르게 설정하는 디지털 촬영시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1프로세서는
    상기 이동거리가 상기 기준범위를 초과한 경우에, 상기 모션데이타를 포함한 메타데이타를 생성하며,
    상기 이동거리가 상기 기준범위 내인 경우에, 상기 렌즈부의 이동을 제어하는 광학보정프로세스를 수행하고,
    상기 렌즈부는 상기 광학보정프로세스를 통해, 상기 움직임이 보정된 이미지 프레임을 검출하는 디지털 촬영시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1프로세서는
    상기 이동거리가 상기 기준범위 내인 경우에, 상기 렌즈부의 위치정보를 기초로 하여, 상기 렌즈부의 이동을 제어하는 디지털 촬영시스템.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 메타데이타는
    기설정된 동기화 정보를 기초로, 상기 광학보정프로세스가 수행되지 않는 구간에서 획득된 상기 이미지 프레임에 대응되는 가속도 변화에 의한 모션데이타 와 상기 렌즈부의 초점정보를 포함하는 디지털 촬영시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 메타데이타를 이용하여, 상기 각 이미지 프레임에 대한 디스플레이상의 이동픽셀정보를 산출하며, 상기 이동픽셀정보를 기초로 상기 영상을 보정하는 제2 프로세서를 더 포함하는 디지털 촬영시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 렌즈부의 초점정보를 산출하여, 상기 제1프로세서에 상기 초점정보를 전송하는 오토포커싱 프로세서를 더 포함하는 디지털 촬영시스템.
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KR20180035150A (ko) * 2016-09-28 2018-04-05 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 카메라 컨트롤러, 화상 처리 모듈 및 반도체 시스템
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