KR101753261B1 - 촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법 - Google Patents

촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 카메라 간에 영상 품질을 동기화시킬 수 있는 촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템은 영상 신호를 생성하는 이미지 센서부, 상기 영상 신호를 획득하기 위한 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부, 및 상기 영상 신호를 분석하여 처리하는 영상처리부를 포함하는 복수의 카메라; 및 상기 복수의 카메라를 상호 연결하는 데이터 통신망;을 포함하고, 상기 복수의 카메라 중 적어도 어느 하나는 메인 카메라이며, 나머지 카메라는 종속 카메라이고, 상기 메인 카메라는 영상품질 조절값을 생성하여 상기 데이터 통신망을 통해 자신의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하며, 상기 종속 카메라는 상기 메인 카메라로부터 전송된 상기 영상품질 조절값에 따라 영상 품질을 제어할 수 있다.

Description

촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법{Photographing system and method for synchronizing image quality thereof}
본 발명은 촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 카메라 간에 영상 품질을 동기화시킬 수 있는 촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법에 관한 것이다.
컬러 이미지 센서는 베이어 이미지 데이터를 출력하기 때문에 인간의 눈이 인지하는 화상으로 변환하는 ISP(Image Signal Processor) 블록이 필수이다. 보통의 카메라들은 이러한 ISP 블록이 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)에 내장된 경우도 있고, 이미지 센서 칩(IC)과 별개의 칩(IC)이 인쇄회로기판(PCB)에 장착되는 경우도 있으며, 임베디드 프로세서(Embedded Application Process) 또는 CPU(Central Processing unit)에 내장되는 경우도 있다. 보통의 ISP 블록은 밝기 계산, 화이트 밸런스(또는 색감) 계산 및 조절, 노이즈 감소, 명암대비 조절, 색채조절 등의 기능을 가지고 있다. 보통의 ISP 블록에서는 매번 영상 장면(프레임)마다 밝기와 화이트 밸런스를 영상에 맞게 조정해야 자연스러운 영상을 볼 수 있다.
복수의 카메라를 사용하는 경우에는 영상 품질의 동기화가 더욱 중요한데, 스테레오 카메라, 영상합성카메라(또는 영상정합카메라) 등에 복수의 카메라가 사용될 수 있다. 스테레오 카메라는 2개의 단위 카메라로부터 동시에 촬영된 영상을 처리하여 영상에서의 거리를 계산하기 위한 카메라이다. 더불어, 스테레오 카메라는 최근 로봇의 거리인식 시스템으로 많이 사용되고 있기 때문에 동기화되지 않은 영상을 이용하여 거리를 계산하는 로봇은 실제 거리와 심각한 오차가 있는 영상 판독 거리(또는 계산 거리)를 계산하게 되고, 이로 인하여 로봇의 손상 또는 로봇으로 인한 물리적 피해를 발생시킬 수 있다. 따라서, 스테레오 카메라에서는 단위 카메라 간의 동기신호(Hsync, Vsync)뿐만 아니라 밝기와 화이트 밸런스의 동기화도 중요하다.
한편, 영상합성카메라(또는 영상정합카메라)는 복수의 단위 카메라를 동시에 촬영하여 그 영상들을 합성 또는 정합하여 사용한다. 서로 다른 색감과 밝기를 가진 영상들을 합성 또는 정합하여 사용할 경우, 합성 또는 정합된 영상이 부자연스럽기 때문에 이 경우에도 단위 카메라간의 동기신호(Hsync, Vsync)뿐만 아니라 밝기와 화이트 밸런스의 동기화가 중요하다.
단위 카메라들의 동기신호는 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)에서 출력할 수도 있으며, ISP 블록(또는 칩)에서 출력할 수도 있다. 종래의 단위 카메라들은 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor) 또는 ISP 블록(또는 칩)에서 자동으로 영상의 밝기와 화이트 밸런스를 조절하는 기능을 가지고 있고, 사용자가 수동으로 밝기와 화이트 밸런스를 조절할 수 있는 기능도 가지고 있지만, 단위 카메라 간의 연동을 통한 밝기와 화이트 밸런스의 자동조절 기능은 없다.
그리고 종래의 단위 카메라들은 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor) 또는 ISP 블록(또는 칩)에서 동기신호를 출력만 할 수 있었기 때문에 종래에는 단위 카메라 간의 동기신호를 동기화할 수 없었다. 이에 호스트 프로세서(또는 호스트 시스템)에서는 영상의 동기화를 위하여 각각의 단위 카메라에서 출력되는 영상을 메모리에 저장하고 저장된 영상을 이용하여 영상처리하는 방식을 이용할 수 밖에 없었다.
또한, 종래에는 단위 카메라 간의 영상 밝기와 화이트 밸런스의 조절을 위하여 호스트 프로세서(또는 호스트 시스템)에서 메인 카메라의 영상 밝기와 화이트 밸런스를 자동으로 조정하도록 설정하고, 종속 카메라의 영상 밝기와 화이트 밸런스를 수동으로 조절하도록 설정하여야 했다. 즉, 호스트 프로세서(또는 호스트 시스템)는 메인 카메라에서 계산된 영상 밝기 설정값과 화이트 밸런스 설정값을 매번 읽어 종속 카메라에 그 값을 쓰는 방식으로 밝기와 화이트 밸런스를 동기화시켜야 했다.
한국공개특허공보 제10-2008-0007197호
본 발명은 메인 카메라에서 생성한 영상품질 조절값을 동기신호와 함께 종속 카메라에 전송하여 종속 카메라의 영상 품질을 제어함으로써, 복수의 카메라 간에 영상 품질을 동기화하는 촬영 시스템 및 그 영상품질 동기화 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템은 영상 신호를 생성하는 이미지 센서부, 상기 영상 신호를 획득하기 위한 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부, 및 상기 영상 신호를 분석하여 처리하는 영상처리부를 포함하는 복수의 카메라; 및 상기 복수의 카메라를 상호 연결하는 데이터 통신망;을 포함하고, 상기 복수의 카메라 중 적어도 어느 하나는 메인 카메라이며, 나머지 카메라는 종속 카메라이고, 상기 메인 카메라는 영상품질 조절값을 생성하여 상기 데이터 통신망을 통해 자신의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하며, 상기 종속 카메라는 상기 메인 카메라로부터 전송된 상기 영상품질 조절값에 따라 영상 품질을 제어할 수 있다.
상기 메인 카메라의 영상처리부는 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 상기 메인 카메라의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이값을 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성하는 조절값 생성부를 포함할 수 있다.
상기 조절값 생성부는 상기 종속 카메라의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있다.
상기 영상처리부는 상기 영상 신호의 밝기값 또는 화이트 밸런스값을 계산하여 영상 품질값을 획득하고, 미리 설정된 기준 영상 품질값과 상기 영상 신호의 영상 품질값의 차이값을 계산하는 영상신호 분석부를 포함할 수 있다.
상기 영상처리부는 상기 영상 신호를 보정하고, 상기 영상 신호의 포맷을 변환하는 영상 변환부; 및 상기 영상품질 조절값에 따라 상기 이미지 센서부 또는 상기 영상 변환부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 메인 카메라는 제1 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하고, 상기 종속 카메라는 상기 제1 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값에 따라 상기 제1 프레임에 이어지는 제2 프레임의 영상 품질을 제어할 수 있다.
상기 종속 카메라의 동기신호 생성부는 상기 데이터 통신망을 통해 전송된 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 동기신호가 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상품질 동기화 방법은 메인 카메라와 종속 카메라를 포함하는 촬영 시스템의 영상품질 동기화 방법에 있어서, 상기 메인 카메라의 동기신호를 생성하는 단계; 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 메인 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계; 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계; 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이를 반영하여 영상품질 조절값을 생성하는 단계; 상기 메인 카메라의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하는 단계; 및 상기 영상품질 조절값에 의해 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 종속 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계; 및 상기 종속 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계;를 더 포함하고, 상기 영상품질 조절값을 생성하는 단계에서는 상기 종속 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이를 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있다.
상기 영상품질 조절값을 생성하는 단계에서는 제1 프레임의 영상 신호를 통해 상기 영상품질 조절값을 생성하고, 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계에서는 상기 제1 프레임에 이어지는 제2 프레임의 영상 품질을 제어할 수 있다.
상기 영상 품질은 영상의 밝기 또는 화이트 밸런스를 포함하고, 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계에서는 상기 종속 카메라의 이미지 센서부를 제어하여 상기 이미지 센서부로부터 획득되는 원시 영상의 밝기를 조정하며, 상기 원시 영상과 화이트밸런스 조절값을 콘볼루션하여 영상의 화이트 밸런스를 보정할 수 있다.
상기 메인 카메라에서 전송된 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템은 메인 카메라에서 생성한 영상품질 조절값을 동기신호와 함께 종속 카메라에 전송하여 종속 카메라의 영상 품질을 제어함으로써, 복수의 카메라 간에 영상 품질을 동기화할 수 있고, 이에 따라 영상 장면(또는 프레임)마다 밝기, 화이트 밸런스 등의 영상 품질을 영상 장면에 맞게 제어할 수 있어 자연스러운 영상(또는 합성 영상)을 볼 수 있다.
또한, 메인 카메라에서 생성한 영상품질 조절값으로 종속 카메라의 영상 품질을 제어하므로, 복수의 카메라 간에 쉽고 빠르게 영상 품질을 동기화할 수 있고, 메인 카메라에서 영상품질 조절값을 생성할 때에 메인 카메라의 영상 품질값과 기준 영상 품질값의 차이값뿐만 아니라 종속 카메라의 영상 품질값과 기준 영상 품질값의 차이값을 더 반영하여 복수의 카메라 간에 보다 효과적으로 영상 품질을 동기화할 수 있다.
그리고 본 발명에서는 메인 카메라에서 전송되는 동기신호에 의해 종속 카메라의 동기신호를 생성할 수 있으므로, 복수의 카메라의 동기신호 간에 시차를 줄일 수 있고, 이로 인해 복수의 카메라 간의 영상 합성시에 영상 간의 동기화가 간편해질 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템을 나타낸 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템을 이용한 영상품질 동기화의 수행 시기를 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상품질 동기화 방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템을 나타낸 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템은 영상 신호를 생성하는 이미지 센서부(110), 상기 영상 신호를 획득하기 위한 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부(120), 및 상기 영상 신호를 분석하여 처리하는 영상처리부(130)를 포함하는 복수의 카메라(100); 및 상기 복수의 카메라(100)를 상호 연결하는 데이터 통신망(200);을 포함할 수 있다.
복수의 카메라(100)는 각각 영상을 촬영할 수 있고, 이미지 센서부(110), 동기신호 생성부(120) 및 영상처리부(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 카메라(100)는 동일한 카메라일 수 있다.
이미지 센서부(110)는 이미지 센서(111)에 입사되는 화소(pixel)별 빛의 양을 측정하여 전기적인 영상 신호를 생성할 수 있고, 이미지 센서(111)와 레지스터(미도시)를 포함할 수 있다. 이미지 센서부(110)는 빛이 변환되어 이미지 센서(111)의 각 화소(또는 픽셀)에 축적된 전하량을 통해 상기 영상 신호를 생성할 수 있고, 생성된 영상 신호를 영상처리부(130)로 전달할 수 있다.
동기신호 생성부(120)는 복수의 카메라(100)에서 촬영된 영상의 합성시에 영상 간을 동기화시키기 위해 동기신호를 생성할 수 있다. 상기 동기신호는 영상의 합성시에 영상 간을 동기화시키기 위해 영상 신호와 함께 전송되는 신호로서, 수평 동기신호(Hsync)와 수직 동기신호(Vsync)를 포함할 수 있다. 동기신호 생성부(120)에서 생성된 동기신호에 따라 영상 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 수직 동기신호(Vsync)가 시작되면, 이미지 센서(111)의 화소에 축적된 전하량을 획득하기 시작할 수 있고, 수평 동기신호(Hsync)마다 이미지 센서(111)의 한 수평 라인(horizontal line)의 화소들을 스캔할 수 있다.
한편, 동기신호 생성부(120)는 별도로 있을 수도 있고, 이미지 센서부(110) 또는 영상처리부(130)에 포함될 수도 있다.
영상처리부(130)는 상기 동기신호에 따라 영상 신호를 획득하여 영상 신호를 분석하고 처리할 수 있다. 영상처리부(130)는 영상 신호의 분석을 통해 영상 품질값을 획득할 수 있고, 상기 영상 품질값을 기준 영상 품질값과 비교하여 영상(또는 영상 신호)를 보정할 수 있다. 예를 들어, 영상처리부(130)는 ISP 블록 또는 ISP 칩(IC)일 수 있고, 이미지 센서(111)가 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)인 경우에는 이미지 센서부(110)에 포함될 수도 있다. 즉, ISP 블록 또는 ISP 칩(IC)이 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)에 내장될 수도 있다.
데이터 통신망(200)은 복수의 카메라(100)를 상호 연결할 수 있고, 복수의 카메라(100) 간에 영상품질 조절값 등의 데이터를 송수신할 수 있게 해줄 수 있다. 데이터 통신망(200)은 복수의 카메라(100) 간에 비트(bit) 데이터를 전송할 수 있고, 영상품질 조절값 등의 영상 품질과 관련된 데이터는 비트(bit)값으로 전송될 수 있다. 여기서, 데이터 통신망(200)은 시리얼(serial, 또는 직렬) 또는 패러럴(parallel, 또는 병렬) 통신으로 복수의 카메라(100)를 상호 연결할 수도 있고, 무선 통신으로 복수의 카메라(100)를 상호 연결할 수도 있다.
복수의 카메라(100) 중 적어도 어느 하나는 메인 카메라(10)일 수 있고, 나머지 카메라는 종속 카메라(20,30)일 수 있다. 메인 카메라(10)는 영상품질 조절값을 생성할 수 있고, 데이터 통신망(200)을 통해 자신의 동기신호와 함께 상기 영상품질 조절값을 메인 카메라(10)에 종속되는 종속 카메라(20,30)에 전송할 수 있다. 여기서, 영상품질 조절값은 복수의 카메라(100)의 영상 품질이 향상되도록 각 카메라(100)가 조절되어야 하는 영상 품질 조절변수의 조절값일 수 있고, 영상 품질 조절변수 중 밝기값을 조절하는 밝기 조절값과 화이트 밸런스값을 조절하는 화이트밸런스 조절값을 포함할 수 있다.
한편, 메인 카메라(10)는 복수개일 수 있고, 복수의 메인 카메라(10)가 종속 카메라(20,30)의 영상 품질 제어를 위한 상기 영상품질 조절값을 종속 카메라(20,30)에 전송할 수 있다. 이때, 복수의 메인 카메라(10)는 복수의 카메라(100) 전체를 함께 관장할 수도 있고, 복수의 카메라(100)을 분할하여 각각 관장할 수도 있다.
종속 카메라(20,30)는 메인 카메라(10)로부터 전송된 상기 영상품질 조절값에 따라 영상 품질을 제어할 수 있다. 이로 인해 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30) 모두 메인 카메라(10)의 영상품질 조절값에 의해 영상 품질이 제어될 수 있어 복수의 카메라(100) 간에 영상 품질을 원하는(또는 설정된) 영상 품질로 동기화할 수 있다. 그리고 종속 카메라(20,30)는 복수개일 수도 있고, 그 수는 특별히 한정되지 않는다.
한편, 메인 카메라(10)는 상기 영상품질 조절값을 종속 카메라(20,30)에 전송만 하는 것이 아니라 자신의 영상품질 조절값에 따라 자신의 영상 품질을 제어할 수 있다.
그리고 본 발명에서는 밝기 조절값에 따라 이미지 센서부(110)를 제어하여 이미지 센서부(100)로부터 획득되는 다음 프레임의 원시 영상의 밝기를 조정하고, 상기 원시 영상과 화이트밸런스 조절값을 콘볼루션하여 영상의 화이트 밸런스를 보정함으로써, 복수의 카메라(100)의 영상 품질을 제어할 수 있다.
메인 카메라(10)의 영상처리부(130)는 메인 카메라(10)의 영상 신호를 분석하여 획득된 메인 카메라(10)의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이값을 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성하는 조절값 생성부(131)를 포함할 수 있다. 조절값 생성부(131)는 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)의 영상 품질을 제어할 수 있게 하는 영상품질 조절값을 생성할 수 있다. 그리고 조절값 생성부(131)는 메인 카메라(10)의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이값을 반영하여 영상품질 조절값을 생성할 수 있는데, 메인 카메라(10) 및 종속 카메라(20,30)의 영상 품질값을 상기 기준 영상 품질값에 근사하게 조절할 수 있고, 메인 카메라(10) 및 종속 카메라(20,30)의 영상 품질이 기준 영상 품질에 근사해지도록 메인 카메라(10) 및 종속 카메라(20,30)의 영상 품질을 동기화시킬 수 있다.
여기서, 메인 카메라(10)의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이값만을 반영하여 영상품질 조절값을 생성할 수 있다. 영상품질 조절값의 생성시에 메인 카메라(10)의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이값만을 반영하게 되면, 간단하면서 신속하게 영상품질 조절값을 생성할 수 있고, 이미지 구간과 이미지 구간 사이의 비이미지 구간(또는 블랭크 구간)을 줄일 수 있다.
일반적으로 복수의 카메라(100)는 동일한 방향을 향하거나 유사한 환경에 놓이게 되기 때문에 메인 카메라(10)의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이값만을 반영하여 생성한 영상품질 조절값으로도 종속 카메라(20,30)의 영상 품질을 제어할 수 있다. 즉, 복수의 카메라(100)가 동일한 방향을 향하거나 유사한 환경에 놓이게 되면, 복수의 카메라(100) 간에 밝기 등의 영상 품질이 카메라(100)의 위치에 따라 차이가 날 수는 있지만, 영상이 전반적으로(또는 평균적으로) 어둡다거나 밝은 것은 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)가 동일하게 되며, 이에 따라 메인 카메라(10)의 영상이 전반적으로 너무 어두워 영상의 확인(또는 사물 식별)이 불가능하면 메인 카메라(10)의 영상 품질값(또는 밝기값)과 상기 기준 영상 품질값(또는 기준 밝기값)의 차이값만을 반영하여 생성한 영상품질 조절값(또는 밝기 조절값)을 통해 상기 기준 영상 품질값에 근접한 밝기로 종속 카메라(20,30)의 영상이 조금 밝아지도록 영상 품질(또는 밝기)을 제어(또는 조정)할 수 있다. 반대로, 메인 카메라(10)의 영상이 전반적으로 너무 밝아 영상의 확인이 불가능하면 상기 영상품질 조절값을 통해 상기 기준 영상 품질값에 근접한 밝기로 종속 카메라(20,30)의 영상이 조금 어두워지도록 영상 품질을 제어할 수 있다.
한편, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)가 유사한 밝기를 가지는데, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30) 중 어느 하나의 밝기만을 조정하거나 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30) 중 어느 하나는 밝기를 높이고 다른 하나는 밝기를 낮추게 되면, 영상 간의 명암비가 깨지게 되어 영상의 명암을 제대로 표현하지 못하게 되고, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)의 영상 합성시에 자연스러운 영상을 얻을 수 없게 된다. 또한, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)를 모두 기준 밝기에 맞추게 되면, 카메라(100)의 위치(또는 환경)에 따른 고유의 밝기(또는 명암)가 없어지게 되어 영상이 자연스럽지 못하게 되고, 명암비(또는 명암차)가 없이 단조로워 지게 된다. 그리고 화이트 밸런스도 밝기와 동일할 수 있고, 메인 카메라(10)의 화이트 밸런스값과 기준 화이트 밸런스값의 차이값만을 반영하여 생성한 화이트밸런스 조절값을 통해 상기 기준 화이트 밸런스값에 근접한 화이트 밸런스로 종속 카메라(20,30)의 화이트 밸런스를 조절할 수 있다.
조절값 생성부(131)는 종속 카메라(20,30)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있다. 종속 카메라(20,30)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성하면, 복수의 카메라(100) 간에 보다 효과적으로 영상 품질을 동기화할 수 있다. 영상품질 조절값의 생성시에 메인 카메라(10)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값만을 반영하게 되면, 종속 카메라(20,30)의 영상 품질 특성(예를 들어, 카메라 자체의 특성, 특정 환경 등)은 반영하지 못하게 되어 영상 품질의 동기화에 제약 조건이 따르게 되고, 영상 품질의 동기화에 한계가 있다. 예를 들어, 종속 카메라(20,30) 자체의 문제 때문에 밝기값이 5 정도 낮게 나온다면, 낮게 나오는 밝기값을 보정해 주어야 하지만, 종속 카메라(20,30)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 반영하지 않기 때문에 종속 카메라(20,30) 자체의 문제로 인한 밝기값을 보정해 줄 수 없게 된다. 또한, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)가 밝은 곳과 어두운 곳 등 서로 상이한 환경에 위치하게 되면, 메인 카메라(10)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값만 반영된 영상품질 조절값으로 종속 카메라(20,30)의 밝기를 조정하는 경우에 종속 카메라(20,30)의 밝기는 더 밝아지거나 더 어두워져 메인 카메라(10)와의 밝기 차이가 심화되게 된다.
따라서, 종속 카메라(20,30)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있고, 종속 카메라(20,30)의 영상 품질 특성을 반영하여 보다 효과적으로 영상 품질을 동기화할 수 있다. 여기서, 상기 영상품질 조절값은 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)가 상이할 수 있고, 종속 카메라(20,30)가 복수개인 경우에는 종속 카메라(20,30) 간에도 영상품질 조절값이 상이할 수 있다. 이때, 조절값 생성부(131)는 복수의 카메라(100)의 영상품질 조절값을 각각 생성할 수 있고, 각각의 영상품질 조절값은 각각의 카메라(100)에 전송될 수 있다.
영상처리부(130)는 상기 영상 신호의 밝기값 또는 화이트 밸런스값을 계산하여 영상 품질값을 획득하고, 미리 설정된 기준 영상 품질값과 상기 영상 신호의 영상 품질값의 차이값을 계산하는 영상신호 분석부(132)를 포함할 수 있다. 영상신호 분석부(132)는 영상 신호의 밝기값 또는 화이트 밸런스값을 계산하여 영상 품질값을 획득할 수 있고, 상기 기준 영상 품질값과 상기 영상 신호의 영상 품질값의 차이값을 계산할 수도 있다. 여기서, 상기 영상 품질값은 상기 영상 신호의 밝기값 또는 화이트 밸런스값을 포함할 수 있으며, 상기 기준 영상 품질값은 원하는 값으로 설정할 수도 있고, 계산된 최적의 값으로 설정할 수도 있다. 그리고 상기 기준 영상 품질값의 설정 방법은 사람이 직접 수동으로 입력할 수도 있고, 카메라(100)의 영상신호 분석부(132) 등에서 계산하여 설정될 수도 있다. 영상신호 분석부(132)에서 계산된 상기 기준 영상 품질값과 상기 영상 신호의 영상 품질값의 차이값으로 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있다.
영상신호 분석부(132)는 상기 영상 신호의 밝기값을 계산하고, 미리 설정된 기준 밝기값과 상기 영상 신호의 밝기값의 차이값을 연산하는 밝기 계산부(132b)와, 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값을 계산하고, 미리 설정된 기준 화이트 밸런스값과 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값의 차이값을 연산하는 화이트밸런스 계산부(132a)를 포함할 수 있다. 밝기 계산부(132b)는 영상처리부(130)에 획득되는 영상 신호에서 상기 영상 신호의 밝기값을 계산할 수 있고, 상기 기준 밝기값과 상기 영상 신호의 밝기값의 차이값을 연산할 수도 있다. 여기서, 상기 영상 신호의 밝기값은 모든 화소(또는 픽셀)의 밝기값을 평균한 값일 수 있고, 컬러 영상(또는 컬러 영상 신호)을 흑백 영상(또는 흑백 영상 신호)으로 변환하여 밝기값을 계산할 수 있다. 밝기 계산부(132b)에서 계산되어진 상기 기준 밝기값과 상기 영상 신호의 밝기값의 차이값을 통해 밝기 조절값을 생성할 수 있다.
화이트밸런스 계산부(132a)는 영상처리부(130)에 획득되는 영상 신호에서 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값을 계산할 수 있고, 상기 기준 화이트 밸런스값과 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값의 차이값을 연산할 수도 있다. 여기서, 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값은 빛의 3원소(Red, Green, Blue)별 색농도값(또는 RGB값)을 평균한 값일 수 있고, 컬러 영상에서 계산할 수 있다. 화이트밸런스 계산부(132a)에서 계산되어진 상기 기준 화이트 밸런스값과 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값의 차이값을 통해 화이트밸런스 조절값을 생성할 수 있다.
여기서, 영상신호 분석부(132)는 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)에 모두 있을 수 있는데, 종속 카메라(20,30)의 영상신호 분석부(132)의 활성화 여부는 영상품질 조절값의 생성시에 종속 카메라(20,30)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 반영할 것인지에 따라 결정될 수 있다.
그리고 영상처리부(130)는 상기 영상 신호를 보정하고, 상기 영상 신호의 포맷(format)을 변환하는 영상 변환부(133); 및 상기 영상품질 조절값에 따라 이미지 센서부(110) 또는 영상 변환부(133)를 제어하는 제어부(134)를 포함할 수 있다. 영상 변환부(133)는 영상신호 분석부(132)에서 분석한 영상 품질에 따라 상기 영상 신호를 보정할 수도 있고, 상기 영상 신호를 알맞은 포맷(format)으로 변환시킬 수도 있다. 영상 변환부(133)는 영상신호 분석부(132)에서 분석한 영상 품질에 따라 상기 영상 신호를 현재 프레임에서 바로 보정할 수 있는데, 본 발명에서는 상기 영상 품질에 따라 생성된 상기 영상품질 조절값을 상기 영상 신호에 바로 반영하지 않고, 상기 영상품질 조절값이 다음 프레임의 영상 신호에 반영되어 보정되도록 할 수 있다. 그리고 영상 변환부(133)는 화이트밸런스 계산부(132a)에서 계산한 상기 기준 화이트 밸런스값과 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값의 차이값으로 생성된 상기 화이트밸런스 조절값을 전달받아 상기 영상 신호에서 화이트 밸런스값을 조절할 수 있는데, 상기 영상 신호의 색온도값에 상기 화이트밸런스 조절값을 비율적으로 곱하여 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값을 조절할 수 있다. 즉, 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값이 상기 기준 화이트 밸런스값에 가까워질 수 있도록 각 화소(또는 픽셀)의 색온도값에 일정값(또는 상기 화이트밸런스 조절값)을 곱해 주어 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값을 조절할 수 있다.
한편, 상기 기준 화이트 밸런스값은 표준 조명에 의해 정해질 수 있는데, 표준 조명은 물체색의 측색에서 시료를 조명하기 위해 표준화되어 있는 광원을 말한다. 국제 조명 위원회(Commission Internationale de l'Eclairage; CIE)의 1931년 회의에서 표준 조명으로서 분광 분포가 정해진 3종류의 광원(즉, A광원, B광원, C광원)이 있는데, A광원은 전구의 빛으로 2,854°K의 흑체 복사빛을 대표하고, B광원은 정오의 태양빛을 대표하는 것이며, C광원은 평균 낮의 빛을 대표하는 것이다. 그리고 등(等)에너지 스펙트럼의 빛을 대표하는 표준 조명으로서 E광원이 정해져 있으나, 이것은 국제 조명 위원회에서 정식으로 채택되어 있지 않다.
제어부(134)는 상기 영상품질 조절값에 따라 이미지 센서부(110) 또는 영상 변환부(133)를 제어할 수 있다. 제어부(134)는 상기 영상품질 조절값 중 상기 밝기 조절값에 따라 제어신호가 생성되어 상기 제어신호를 통해 이미지 센서부(110)가 제어되도록 할 수 있는데, 직접 제어신호를 생성하여 이미지 센서부(110)를 제어할 수도 있고, 제어신호 생성부(136)와 연결되어 제어신호 생성부(136)를 통해 제어신호를 생성할 수도 있다. 이미지 센서부(110)를 제어하면, 이미지 센서부(110)에서 생성되는 영상 신호의 밝기값이 조절될 수 있는데, 이미지 센서(111)의 노출 시간(exposure time)을 조절하여 생성되는 영상 신호의 밝기값을 조절할 수 있다. 여기서, 이미지 센서(111)의 노출 시간 제어는 레지스터(미도시)를 통해 이미지 센서(111)의 노출 시간을 조절할 수도 있고, 카메라(100)의 셔터 속도를 조절하여 이미지 센서(111)의 노출 시간을 조절할 수도 있다. 그리고 카메라(100)의 조리개 개방 정도 또는 ISO 감도를 조절하여 이미지 센서부(110)에서 생성되는 영상 신호의 밝기값을 조절할 수도 있다.
한편, 현재의 일반적인 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)는 영상출력과 관련된 레지스터(미도시)를 포함하며, 이러한 레지스터(미도시)는 직렬 또는 병렬 통신을 통하여 제어할 수 있는 구조로 이루어져 있고, 레지스터(미도시)의 제어를 통해 이미지 센서(111)의 노출 시간 또는 영상 밝기를 조절할 수 있다. 여기서, 레지스터(미도시)는 통신 구간 동안 제어될 수 있는데, 상기 통신 구간은 수직 동기신호(Vsync)의 시작부터 몇 개(예를 들어, 6개)의 수평 동기신호(Hsync) 시간만큼일 수 있다.
또한, 제어부(134)는 상기 영상품질 조절값 중 상기 화이트밸런스 조절값에 따라 영상 변환부(133)를 제어할 수 있는데, 상기 화이트밸런스 조절값에 따른 제어신호를 영상 변환부(133)에 전송하여 영상 변환부(133)를 제어할 수도 있고, 상기 화이트밸런스 조절값을 직접 영상 변환부(133)에 전송하여 영상 변환부(133)가 제어되도록 할 수도 있다. 여기서, 제어부(134)는 상기 화이트밸런스 조절값의 생성에 사용된 영상 신호의 화이트 밸런스값이 조절되는 것이 아니라 그 다음 프레임의 영상 신호의 화이트 밸런스값이 조절되도록 영상 변환부(133)를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템을 이용한 영상품질 동기화의 수행 시기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 메인 카메라(10)는 제1 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값을 종속 카메라(20,30)에 전송하고, 종속 카메라(20,30)는 상기 제1 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값에 따라 상기 제1 프레임에 이어지는 제2 프레임의 영상 품질을 제어할 수 있다. 상기 영상품질 조절값은 제1 프레임의 영상 신호를 통해 생성될 수 있고, 상기 제1 프레임에 이어지는 제2 프레임의 영상 품질을 제어하는데 사용될 수 있다.
본 발명에서는 입력된 영상의 밝기를 인위적으로 밝거나 어둡게 조절하는 것이 아니라 자연스러운 영상을 위해 이미지 센서부(110)를 통해 생성되는 원시 영상의 밝기(또는 영상 자체의 밝기)를 밝거나 어둡게 조정하므로, 이미 입력되어진 상기 제1 프레임의 밝기를 조절하지 않고, 입력되어질 상기 제2 프레임에 적용시켜 밝기가 조정된 상기 제2 프레임을 얻을 수 있다. 그리고 상기 제2 프레임에 이어질 제3 프레임은 상기 제2 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값에 따라 영상 품질이 제어될 수 있고, 이어지는 제4 프레임, 제5 프레임, …, 제n 프레임도 바로 전 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값에 따라 영상 품질이 제어될 수 있다. 이에 영상 품질이 실시간으로 제어되어 복수의 카메라(100)의 영상 품질이 실시간으로 동기화될 수 있다.
예를 들어, 정상적인 영상이 출력되는 상기 제1 프레임(또는 한 프레임)의 이미지 구간을 통해 영상 신호가 영상처리부(130)에 입력된 후에 이미지 구간 뒤에 이어져 비어있는(blank) 영상이 출력되는 상기 제1 프레임의 비이미지 구간(또는 블랭크 구간) 중 첫번째 수평 동기신호(Hsync) 시간(1b)동안 복수의 카메라(100)에서 상기 기준 영상 품질값과 상기 제1 프레임의 영상 신호의 영상 품질값의 차이값을 계산할 수 있다. 그리고 상기 제1 프레임의 비이미지 구간 중 두번째 수평 동기신호 시간(2b)동안 종속 카메라(20,30)의 상기 기준 영상 품질값과 상기 제1 프레임의 영상 신호의 영상 품질값의 차이값을 직렬 또는 병렬 통신을 통하여 메인 카메라(10)에 전송할 수 있다. 또한, 상기 제1 프레임의 비이미지 구간 중 세번째 수평 동기신호 시간(3b)을 포함하는 비이미지 구간에 메인 카메라(10)에서 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있다. 그 다음 새로운 수직 동기신호(Vsync)가 시작된 상기 제2 프레임(또는 다음 프레임)의 이미지 구간 전의 비이미지 구간 중 첫번째 수평 동기신호 시간(1a)동안 상기 영상품질 조절값이 직렬 또는 병렬 통신을 통하여 메인 카메라(10)에서 종속 카메라(20,30)로 전송될 수 있다. 이때, 메인 카메라(10)의 제어부(134)에서 종속 카메라(20,30)의 제어부(134)로 전송될 수 있다. 그리고 상기 제2 프레임의 이미지 구간 전 비이미지 구간 중 두번째 수평 동기신호 시간(2a)동안 상기 영상품질 조절값에 따라 복수의 카메라(100)의 영상 품질이 제어될 수 있다. 이에 따라 상기 제2 프레임의 이미지 구간에서 생성되는 영상 신호(또는 영상)의 영상 품질이 향상될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 종속 카메라(20,30)가 메인 카메라(10)에서 상기 밝기 조절값을 받아 상기 통신 구간 동안 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)의 밝기조정과 관련된 레지스터(미도시)에 상기 밝기 조절값을 쓸 수 있다.
일반적으로 하나의 수평 동기신호의 시간은 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)가 엔티에스씨(National Television System Committee; NTSC)를 출력할 경우에 63.5 ㎲이며, 고화질(High Definition; HD)을 출력할 경우에 44.4 ㎲이고, 풀에이치디(Full High Definition; FHD)를 출력할 경우에 29.6 ㎲이다. 여기서, 엔티에스씨는 미국의 NTSC(National Television System Committee)가 1953년에 연방통신위원회(FCC)의 승인을 얻어 1954년부터 정식 방송한 컬러 텔레비전(Television; TV) 방식이다. 메인 카메라(10)가 상기 밝기 조절값과 상기 화이트밸런스 조절값을 포함하는 상기 영상품질 조절값을 종속 카메라(20,30)로 전송하는 데에 걸리는 시간은 최대 25 ㎲이기 때문에 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30) 간에 상기 영상품질 조절값을 전달하는 데에 걸리는 시간으로 인하여 영상의 비동기화는 발생하지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 비이미지 구간을 이용하여 상기 제1 프레임의 영상 신호를 분석하고, 상기 제2 프레임의 영상 품질을 제어하므로, 이미지 구간(또는 영상 획득)에 영향을 미치지 않을 수 있고, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30) 간에 영상의 시간차가 발생하지 않을 수 있다.
한편, 비이미지 구간의 수평 동기신호의 수(또는 비이미지 구간의 길이)는 특별히 한정되지 않으며, 프레임(또는 수직 동기신호)마다 이미지 구간을 중심으로 전후에 비이미지 구간이 있으면 족하다. 하지만, 실시간 영상인 경우에는 비이미지 구간의 수평 동기신호의 수를 사람의 눈이 비이미지 구간(또는 정지 영상이나 빈 영상)을 인식하지 못하는 시간동안으로 하여야 한다. 반면에, 녹화(또는 저장) 영상인 경우에는 비이미지 구간을 동기신호에 따라 삭제하여 출력할 수 있기 때문에 비이미지 구간의 수평 동기신호의 수에 크게 영향을 받지 않을 수 있다.
그리고 동일한 프레임에서 생성된 화이트밸런스 조절값으로 동일한 프레임의 화이트밸런스를 조절하게 되면, 화이트밸런스 조절값을 연산하고 화이트밸런스를 보정하는 데에 시간이 오래 걸리게 되어 출력 영상의 생성이 늦어지게 되며, 밝기 조절값은 다음 프레임에 반영되기 때문에 화이트밸런스 조절값이 반영되는 프레임과 밝기 조절값이 반영되는 프레임이 달라져 영상이 부자연스러워질 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 상기 제1 프레임에서 생성된 화이트밸런스 조절값으로 상기 제2 프레임(또는 다음 프레임)의 화이트밸런스를 보정하기 때문에 화이트밸런스가 보정된 출력 영상의 생성이 빨라질 수 있고, 밝기 조절값과 화이트밸런스 조절값이 반영되는 프레임이 동일하여 자연스러운 영상을 얻을 수 있다.
종속 카메라(20,30)의 동기신호 생성부(120)는 데이터 통신망(200)을 통해 전송된 메인 카메라(10)의 동기신호에 따라 동기신호가 생성될 수 있다. 종속 카메라(20,30)의 동기신호 생성부(120)는 데이터 통신망(200)을 통해 메인 카메라(10)의 동기신호가 전송되면, 메인 카메라(10)의 동기신호에 따라 동기신호를 생성할 수 있다. 메인 카메라(10)의 동기신호와 자신의 동기신호가 같으면, 자신의 동기신호와 동일한 동기신호를 이어서 생성하고, 메인 카메라(10)의 동기신호와 자신의 동기신호가 다르면, 메인 카메라(10)의 동기신호의 수직 동기신호(또는 프레임 시작)에 맞추어 동기신호를 생성할 수 있다. 종속 카메라(20,30)의 동기신호가 생성되면, 이미지 센서부(110)는 동기신호에 따라 영상 신호(또는 영상)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 구간의 첫번째 수평 동기신호부터 영상 신호를 획득할 수 있고, 이미지 구간의 첫번째 수평 동기신호에서는 이미지 센서(111)의 화소(또는 픽셀) 중 첫번째 수평 라인의 화소들을 스캔할 수 있다. 이미지 구간의 n번째 수평 동기신호까지 n개의 수평 라인의 화소들을 스캔하여 영상 신호를 획득할 수 있다. 그리고 프레임(또는 수직 동기신호) 중 이미지 구간 전의 비이미지 구간에서 밝기(또는 밝기값)를 조정하기 위해 이미지 센서부(110)가 제어될 수 있다.
이에 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)의 동기신호가 동기화될 수 있고, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)의 영상합성시에 동기신호를 맞추게 되면 동일한 시간의 영상이 합성될 수 있다. 한편, 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)의 동기신호가 동기화되었기 때문에 메인 카메라(10)와 종속 카메라(20,30)가 실시간으로 영상을 각각 출력하면, 각 영상은 서로 동기화된 영상일 수도 있다.
한편, 복수의 카메라(100)에서 영상 신호를 출력할 때에는 영상 신호에 동기신호를 합성하여 출력할 수 있고, 상기 동기신호를 일치시켜 합성함으로써 복수의 카메라(100)의 영상을 동기화할 수 있다. 복수의 카메라(100) 간에 영상 품질이 동기화되면, 복수의 카메라(100)의 영상을 동기화하는 경우에 자연스러운 합성 영상을 얻을 수 있다. 즉, 복수의 카메라(100)의 영상을 동기화할 때에 복수의 카메라(100)의 영상 간에 밝기, 색감 등이 맞추어져 좋다.
본 발명의 촬영 시스템은 복수의 카메라(100)에 연결되어 복수의 카메라(100)에서 출력되는 영상을 저장하고, 각각의 카메라(100)에 식별자를 부여하는 호스트부(300)를 더 포함할 수 있다. 호스트부(300)는 복수의 카메라(100)에서 촬영되어 출력되는 영상(또는 영상 신호)을 저장할 수 있고, 상기 출력되는 영상은 영상처리부(130)에서 영상 신호가 분석되고 처리된 영상일 수 있다. 호스트부(300)에 저장된 영상은 동기신호를 일치시켜 합성함으로써, 동기화된 영상을 화면(또는 모니터)에 출력할 수 있다.
그리고 호스트부(300)는 각각의 카메라(100)에 식별자를 부여할 수 있다. 호스트부(300)는 각각의 카메라(100)가 메인 카메라(10)인지 종속 카메라(20,30)인지에 따라 식별자를 부여할 수도 있으며, 각각의 카메라(100)에 식별자를 부여하여 메인 카메라(10)가 종속 카메라(20,30)의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 전송받을 때에 각각의 상기 차이값들이 어느 종속 카메라(20 or 30)에서 전송된 것인지 파악하고 각각의 종속 카메라(20,30)에 맞는 영상품질 조절값을 각각의 종속 카메라(20,30)에 각각 전송하도록 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 촬영 시스템은 복수의 카메라(100)가 일정한 속도로 작동하기 위한 클럭(Clock)을 발생시키는 클럭 발생기(137)을 더 포함할 수 있으며, 영상처리부(130)는 이미지 센서부(110)에서 생성된 영상 신호를 상기 동기신호에 따라 획득하는 영상 획득부(135)를 더 포함할 수도 있다. 클럭 발생기(137)는 영상처리부(130) 등의 카메라(100)의 구성 요소들이 일정한 속도로 작동할 수 있도록 클럭을 발생시킬 수 있다. 상기 클럭(Clock)은 카메라(100)의 구성 요소들이 일정한 속도로 작동하도록 하는 특정한 신호로서, 카메라(100)의 구성 요소들이 상기 클럭에 따라 동작할 수 있도록 일정한 간격으로 전기적 진동(pulse)을 카메라(100)의 구성 요소들에 공급할 수 있다. 상기 클럭은 보통 한 신호 뒤에 다음 신호가 올 때까지의 간격을 한 단위로 잡으며, 클럭 스피드는 보통 Hz로 표시한다. Hz는 초당 몇 번의 신호가 있는지를 나타내는 단위이며, 즉 1초에 1번 작동하는 것을 1Hz라고 한다. 예를 들어, 30MHz라면 초당 3천만 번의 사이클로 0과 1의 디지털 신호를 발생한다는 것을 의미한다. 동기신호 생성부(120)도 상기 클럭에 따라 동기신호를 생성할 수 있다.
영상 획득부(135)는 이미지 센서부(110)에서 생성된 영상 신호를 상기 동기신호에 따라 획득할 수 있는데, 획득한 영상 신호를 변환없이 그대로 영상신호 분석부(132) 또는 영상 변환부(133)에 전송할 수도 있고, 획득한 영상 신호를 변환하여 영상신호 분석부(132) 또는 영상 변환부(133)에 전송할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상품질 동기화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상품질 동기화 방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 촬영 시스템과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상품질 동기화 방법은 메인 카메라와 종속 카메라를 포함하는 촬영 시스템의 영상품질 동기화 방법에 있어서, 상기 메인 카메라의 동기신호를 생성하는 단계(S100); 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 메인 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계(S200); 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계(S300); 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이를 반영하여 영상품질 조절값을 생성하는 단계(S400); 상기 메인 카메라의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하는 단계(S500); 및 상기 영상품질 조절값에 의해 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계(S600);를 포함할 수 있다.
먼저, 메인 카메라의 동기신호를 생성한다(S100). 동기신호는 복수의 카메라에서 촬영된 영상의 합성시에 영상 간을 동기화시키기 위해 영상 신호와 함께 전송되는 신호로서, 수평 동기신호(Hsync)와 수직 동기신호(Vsync)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 메인 카메라에서 영상 신호를 생성한다(S200). 상기 메인 카메라의 동기신호를 생성하는 단계(S100)와 거의 동시에 수행될 수 있고, 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 메인 카메라에서 영상 신호를 생성할 수 있는데, 예를 들어 수직 동기신호(Vsync)가 시작되면, 상기 메인 카메라의 이미지 센서의 화소에 축적된 전하량을 획득하기 시작할 수 있고, 수평 동기신호(Hsync)마다 상기 이미지 센서의 한 수평 라인(horizontal line)의 화소들을 스캔할 수 있다.
상기 종속 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계(S250)를 더 포함할 수 있다. 상기 종속 카메라에서 영상 신호를 생성할 수 있는데, 상기 메인 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계(S200)와 동시에 수행될 수 있고, 상기 종속 카메라에서도 동기신호에 따라 영상 신호를 생성할 수 있다.
다음으로, 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석한다(S300). 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계(S300)에서는 상기 메인 카메라에서 생성된 영상 신호를 분석하여 영상 품질값을 획득할 수 있는데, 상기 영상 신호의 밝기값을 계산할 수도 있고, 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값을 계산할 수도 있다.
상기 종속 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계(S350);를 더 포함할 수 있다. 상기 종속 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계(S350)는 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계(S300)와 동시에 수행될 수 있고, 상기 종속 카메라에서 생성된 영상 신호를 분석하여 영상 품질값을 획득할 수 있는데, 상기 영상 신호의 밝기값을 계산할 수도 있고, 상기 영상 신호의 화이트 밸런스값을 계산할 수도 있다.
상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이를 반영하여 영상품질 조절값을 생성한다(S400). 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이를 반영하여 영상품질 조절값을 생성할 수 있는데, 상기 영상품질 조절값은 밝기 조절값 또는 화이트밸런스 조절값을 포함할 수 있고, 상기 영상품질 조절값을 이용하여 상기 메인 카메라와 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어할 수 있다. 영상품질 조절값의 생성시에 상기 메인 카메라의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이만을 반영하게 되면, 간단하면서 신속하게 영상품질 조절값을 생성할 수 있고, 이미지 구간과 이미지 구간 사이의 비이미지 구간(또는 블랭크 구간)을 줄일 수 있다.
상기 영상품질 조절값을 생성하는 단계(S400)에서는 상기 종속 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이를 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있다. 상기 종속 카메라의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이를 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성하면, 상기 복수의 카메라 간에 보다 효과적으로 영상 품질을 동기화할 수 있다.
상기 메인 카메라의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송한다(S500). 상기 메인 카메라에서 상기 영상품질 조절값이 생성되면, 상기 메인 카메라의 동기신호와 함께 상기 종속 카메라에 전송할 수 있다. 상기 종속 카메라에서는 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 동기신호를 생성(또는 재생성)할 수 있고, 상기 영상품질 조절값에 의해 영상 품질을 제어할 수 있다.
상기 영상품질 조절값에 의해 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어한다(S600). 상기 종속 카메라는 상기 영상품질 조절값에 의해 영상 품질을 제어할 수 있는데, 본 발명에서는 입력된 영상의 밝기 또는 화이트 밸런스를 인위적으로 조절하는 것이 아니라 원시 영상의 밝기나 화이트 밸런스(또는 영상 자체의 밝기나 화이트 밸런스)가 조정(또는 보정)된 영상이 이후(또는 다음 프레임)에 생성되도록 할 수 있다.
상기 영상 품질은 영상의 밝기 또는 화이트 밸런스를 포함할 수 있다. 영상은 영상의 밝기에 따라 영상의 확인(또는 사물 식별)이 가능한지 불가능한지가 결정되기 때문에 영상 품질에서 중요한 요소로 작용할 수 있고, 화이트 밸런스는 상기 복수의 카메라에서 생성되는 영상 간에 색감을 자연스럽게 할 수 있기 때문에 영상 품질을 결정하기 위한 요소가 될 수 있다. 이에 따라 상기 영상 품질값은 영상의 밝기값 또는 화이트 밸런스값을 포함할 수 있고, 상기 영상품질 조절값은 밝기 조절값 또는 화이트밸런스 조절값을 포함할 수 있다.
그리고 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계(S600)에서는 상기 종속 카메라의 이미지 센서부를 제어하여 상기 이미지 센서부로부터 획득되는 원시 영상의 밝기를 조정할 수 있다. 밝기 조절값에 따라 상기 종속 카메라의 이미지 센서부를 제어할 수 있고, 상기 종속 카메라의 이미지 센서부로부터 획득되는 원시 영상의 밝기를 조정할 수 있다. 상기 이미지 센서부를 제어하면, 상기 이미지 센서부에서 생성되는 영상 신호의 밝기값이 조절될 수 있는데, 상기 이미지 센서부의 이미지 센서의 노출 시간(exposure time)을 조절하여 상기 이미지 센서부에서 생성되는 영상 신호의 밝기값을 조절할 수 있다. 여기서, 상기 이미지 센서의 노출 시간 제어는 레지스터를 통해 상기 이미지 센서의 노출 시간을 조절할 수도 있고, 상기 카메라의 셔터 속도를 조절하여 상기 이미지 센서의 노출 시간을 조절할 수도 있다. 그리고 상기 카메라의 조리개 개방 정도 또는 ISO 감도를 조절하여 상기 이미지 센서부에서 생성되는 영상 신호의 밝기값을 조절할 수도 있다.
또한, 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계(S600)에서는 상기 원시 영상과 화이트밸런스 조절값을 콘볼루션하여 영상의 화이트 밸런스를 보정할 수 있다. 밝기가 조정된 상기 원시 영상과 화이트밸런스 조절값을 콘볼루션할 수 있고, 상기 원시 영상에 화이트밸런스 조절값이 콘볼루션되면 영상의 화이트 밸런스가 보정될 수 있다. 상기 원시 영상의 화이트 밸런스값이 상기 기준 화이트 밸런스값에 가까워질 수 있도록 상기 원시 영상의 각 화소(또는 픽셀)의 색온도값과 상기 화이트밸런스 조절값을 콘볼루션하여 영상(또는 출력 영상)의 화이트 밸런스를 보정할 수 있다. 예를 들어, 각 화소의 색온도값으로 행렬식을 만들어 상기 화이트밸런스 조절값과 행렬 연산을 할 수 있는데, 상기 색온도값의 행렬식에 일정 비율을 곱해 주어 영상의 화이트 밸런스를 보정할 수 있다.
상기 영상품질 조절값을 생성하는 단계(S400)에서는 제1 프레임의 영상 신호를 통해 상기 영상품질 조절값을 생성할 수 있고, 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계(S600)에서는 상기 제1 프레임에 이어지는 제2 프레임의 영상 품질을 제어할 수 있다. 본 발명에서는 입력된 영상의 밝기를 인위적으로 밝거나 어둡게 조절하는 것이 아니라 자연스러운 영상을 위해 상기 이미지 센서부를 통해 생성되는 원시 영상의 밝기(또는 영상 자체의 밝기)를 밝거나 어둡게 조정하므로, 이미 입력되어진 상기 제1 프레임의 밝기를 조절하지 않고, 상기 제1 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 상기 밝기 조절값을 입력되어질 상기 제2 프레임에 적용시켜 밝기가 조정된 상기 제2 프레임을 얻을 수 있다. 그리고 상기 제2 프레임에 이어질 제3 프레임은 상기 제2 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값(또는 밝기 조절값)에 따라 영상 품질(또는 밝기)이 제어(또는 조정)될 수 있고, 이어지는 제4 프레임, 제5 프레임, …, 제n 프레임도 바로 전 프레임의 영상 신호를 통해 생성된 영상품질 조절값(또는 밝기 조절값)에 따라 영상 품질(또는 밝기)이 제어(또는 조정)될 수 있다. 이에 영상 품질이 실시간으로 제어되어 상기 복수의 카메라의 영상 품질이 실시간으로 동기화될 수 있다.
상기 메인 카메라에서 전송된 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성하는 단계(S550);를 더 포함할 수 있다. 상기 메인 카메라에서 전송된 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성할 수 있는데, 상기 메인 카메라의 동기신호가 상기 종속 카메라에 전송되면, 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성할 수 있다. 상기 메인 카메라의 동기신호와 상기 종속 카메라의 동기신호가 같으면, 상기 종속 카메라의 동기신호를 이어서 생성하고, 상기 메인 카메라의 동기신호와 상기 종속 카메라의 동기신호가 다르면, 상기 메인 카메라의 동기신호의 수직 동기신호(또는 프레임 시작)에 맞추어 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성할 수 있다. 상기 종속 카메라의 동기신호가 생성되면, 상기 종속 카메라의 이미지 센서부는 동기신호에 따라 영상 신호(또는 영상)를 생성할 수 있다.
이에 상기 메인 카메라와 상기 종속 카메라의 동기신호가 동기화될 수 있고, 상기 메인 카메라와 상기 종속 카메라의 영상합성시에 동기신호를 맞추게 되면 동일한 시간의 영상이 합성될 수 있다. 한편, 상기 메인 카메라와 상기 종속 카메라의 동기신호가 동기화되었기 때문에 상기 메인 카메라와 상기 종속 카메라가 실시간으로 영상을 각각 출력하면, 각 영상은 서로 동기화된 영상일 수 있다.
한편, 상기 종속 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계(S250) 이전에 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성하는 단계(S150)는 상기 메인 카메라의 동기신호를 생성하는 단계(S100)와 동시에 수행될 수 있고, 상기 종속 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계(S250)에서는 상기 종속 카메라의 동기신호에 따라 상기 종속 카메라의 영상 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 수직 동기신호(Vsync)가 시작되면, 상기 메인 카메라의 이미지 센서의 화소에 축적된 전하량을 획득하기 시작할 수 있고, 수평 동기신호(Hsync)마다 상기 이미지 센서의 한 수평 라인(horizontal line)의 화소들을 스캔할 수 있다.
그리고 상기 종속 카메라의 동기신호는 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성하는 단계(S550)에 의해 상기 메인 카메라의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하는 단계(S500)에서 상기 메인 카메라로부터 전송되는 상기 메인 카메라의 동기신호에 의해 각 프레임마다 재생성될 수도 있다.
이처럼, 본 발명에서는 메인 카메라에서 생성한 영상품질 조절값을 동기신호와 함께 종속 카메라에 전송하여 종속 카메라의 영상 품질을 제어함으로써, 복수의 카메라 간에 영상 품질을 동기화할 수 있고, 이에 따라 영상 장면(또는 프레임)마다 밝기, 화이트 밸런스 등의 영상 품질을 영상 장면에 맞게 제어할 수 있어 자연스러운 영상(또는 합성 영상)을 볼 수 있다. 또한, 메인 카메라에서 생성한 영상품질 조절값으로 종속 카메라의 영상 품질을 제어하므로, 복수의 카메라 간에 쉽고 빠르게 영상 품질을 동기화할 수 있고, 메인 카메라에서 영상품질 조절값을 생성할 때에 메인 카메라의 영상 품질값과 기준 영상 품질값의 차이값뿐만 아니라 종속 카메라의 영상 품질값과 기준 영상 품질값의 차이값을 더 반영하여 복수의 카메라 간에 보다 효과적으로 영상 품질을 동기화할 수 있다. 그리고 본 발명에서는 메인 카메라에서 전송되는 동기신호에 의해 종속 카메라의 동기신호를 생성할 수 있으므로, 복수의 카메라의 동기신호 간에 시차를 줄일 수 있고, 이로 인해 복수의 카메라 간의 영상 합성시에 영상 간의 동기화가 간편해질 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1a,1b,2a,2b,3a,3b : 비이미지 구간 10 : 메인 카메라
20,30 : 종속 카메라 100 : 복수의 카메라
110 : 이미지 센서부 111 : 이미지 센서
120 : 동기신호 생성부 130 : 영상처리부
131 : 조절값 생성부 132 : 영상신호 분석부
132a: 화이트밸런스 계산부 132b: 밝기 계산부
133 : 영상 변환부 134 : 제어부
135 : 영상 획득부 136 : 제어신호 생성부
137 : 클럭 발생기 200 : 데이터 통신망
300 : 호스트부

Claims (12)

  1. 영상 신호를 생성하는 이미지 센서부, 상기 영상 신호를 획득하기 위한 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부, 및 상기 영상 신호를 분석하여 처리하는 영상처리부를 포함하는 복수의 카메라; 및
    상기 복수의 카메라를 상호 연결하는 데이터 통신망;을 포함하고,
    상기 복수의 카메라 중 적어도 어느 하나는 메인 카메라이며, 나머지 카메라는 종속 카메라이고,
    상기 메인 카메라는 제1 프레임의 영상 신호를 통해 상기 제1 프레임의 비이미지 구간에서 영상품질 조절값을 생성하고, 상기 데이터 통신망을 통해 자신의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하며,
    상기 종속 카메라는 상기 메인 카메라로부터 전송된 상기 영상품질 조절값을 상기 제1 프레임에 이어지는 제2 프레임의 비이미지 구간에서 적용하여 상기 제2 프레임의 원시 영상을 생성하는 촬영 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 카메라의 영상처리부는 상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 상기 메인 카메라의 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이값을 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성하는 조절값 생성부를 포함하는 촬영 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조절값 생성부는 상기 종속 카메라의 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이값을 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성하는 촬영 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 영상 신호의 밝기값 또는 화이트 밸런스값을 계산하여 영상 품질값을 획득하고, 미리 설정된 기준 영상 품질값과 상기 영상 신호의 영상 품질값의 차이값을 계산하는 영상신호 분석부를 포함하는 촬영 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상처리부는,
    상기 영상 신호를 보정하고, 상기 영상 신호의 포맷을 변환하는 영상 변환부; 및
    상기 영상품질 조절값에 따라 상기 이미지 센서부 또는 상기 영상 변환부를 제어하는 제어부를 포함하는 촬영 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 종속 카메라의 동기신호 생성부는 상기 데이터 통신망을 통해 전송된 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 동기신호가 생성되는 촬영 시스템.
  8. 메인 카메라와 종속 카메라를 포함하는 촬영 시스템의 영상품질 동기화 방법에 있어서,
    상기 메인 카메라의 동기신호를 생성하는 단계;
    상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 메인 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계;
    상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계;
    상기 메인 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 미리 설정된 기준 영상 품질값의 차이를 반영하여 영상품질 조절값을 생성하는 단계;
    상기 메인 카메라의 동기신호와 상기 영상품질 조절값을 상기 종속 카메라에 전송하는 단계; 및
    상기 영상품질 조절값으로 상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 영상품질 조절값을 생성하는 단계에서는 제1 프레임의 영상 신호를 통해 상기 제1 프레임의 비이미지 구간에서 상기 영상품질 조절값을 생성하며,
    상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계는 상기 영상품질 조절값을 상기 제1 프레임에 이어지는 제2 프레임의 비이미지 구간에서 적용하여 상기 제2 프레임의 원시 영상을 생성하는 단계를 포함하는 영상품질 동기화 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 종속 카메라에서 영상 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 종속 카메라의 영상 신호를 분석하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 영상품질 조절값을 생성하는 단계에서는 상기 종속 카메라의 영상 신호를 분석하여 획득된 영상 품질값과 상기 기준 영상 품질값의 차이를 더 반영하여 상기 영상품질 조절값을 생성하는 영상품질 동기화 방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 영상 품질은 영상의 밝기 또는 화이트 밸런스를 포함하고,
    상기 종속 카메라의 영상 품질을 제어하는 단계에서는 상기 종속 카메라의 이미지 센서부를 제어하여 상기 이미지 센서부로부터 획득되는 원시 영상의 밝기를 조정하며, 상기 원시 영상과 화이트밸런스 조절값을 콘볼루션하여 영상의 화이트 밸런스를 보정하는 영상품질 동기화 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 메인 카메라에서 전송된 상기 메인 카메라의 동기신호에 따라 상기 종속 카메라의 동기신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 영상품질 동기화 방법.
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