KR101890188B1 - 필름층을 구비한 피사체에 대한 자동초점 조절장치 및 방법 - Google Patents

필름층을 구비한 피사체에 대한 자동초점 조절장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

자동초점 조절장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 피사체에 하나 이상의 필름층이 존재한다 하더라도 하나의 이미지에 대해 많은 촬영거리에서의 정밀한 초점 인덱스 값의 연산 없이도 신속하고 정확하게 초점거리를 선정할 수 있는 자동초점 조절장치 및 방법을 제공한다.

Description

필름층을 구비한 피사체에 대한 자동초점 조절장치 및 방법{Method and Apparatus for Controlling Auto Focus for Subject Having Film Layer}
본 실시예는 표면에 하나 이상의 필름층을 갖는 피사체의 영상 또는 이미지에 대하여 자동으로 초점을 조절하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 널리 보급되고 있는 캠코더, 디지털 카메라, 혹은 카메라 폰 등과 같이 영상 또는 이미지를 촬영하는 장치 또는 촬영한 영상 또는 이미지를 이용하여 피사체의 표면을 가공하는 등의 장치의 내부에는 자동 초점(Auto Focus) 조절기능을 내장하고 있다.
자동 초점 조절기능은 흐릿한 영상 또는 이미지를 뚜렷하게 만들기 위해 렌즈의 위치를 조절하는 기능으로서, 렌즈가 앞/뒤로 이동하여 피사체의 영상이 이미지 센서에 가장 선명하게 맺히도록 하는 기능이다.
종래의 자동 초점 조절기능은 렌즈가 피사체의 이미지를 촬영할 수 있는 촬영 거리 내에서 최소한의 간격으로 이동하며 피사체의 이미지를 취득하며, 취득한 각 이미지에 대한 초점 인덱스(Index) 값을 비교하여 가장 큰 초점 인덱스 값을 갖는 촬영거리를 초점거리로 선정하였다. 종래의 자동 초점 조절기능은 통상적인 피사체에 대해서는 비교적 정확한 초점거리를 선정할 수 있었다. 그러나 다음과 같은 피사체에 대해서는 정확한 초점거리를 선정할 수 없는 문제가 있다.
도 1은 표면에 하나 이상의 필름층을 갖는 피사체를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 피사체(110)는 촬영장치가 초점을 조절하여 촬영하고자 하는 표면(116)과 표면의 상단에 부착된 하나 이상의 필름층(113) 및 표면의 하단에 부착된 하나 이상의 필름층(119)를 포함한다.
피사체(110)가 표면(116)에 필름층(113, 119)을 구비하고 있지 않는 경우라면, 종래의 자동 초점 조절기능은 비교적 정확한 초점거리를 선정할 수 있다. 그러나 피사체(110)가 표면(116)에 필름층(113, 119)을 구비함에 따라, 취득한 이미지에 대한 정확한 초점 인덱스(Index) 값을 연산할 수 없게 되었다. 취득한 각 이미지에 대한 초점 인덱스(Index) 값을 비교하여 가장 큰 초점 인덱스 값을 갖는 촬영거리를 초점거리로 선정하는 점에서, 종래의 자동 초점 조절기능은 자신이 선정한 초점거리가 실제 초점거리와 일치할지를 보장할 수 없는 문제가 있으며, 실제 일치하지 않는 경우도 빈번히 발생하는 문제가 있다.
본 실시예는, 피사체에 하나 이상의 필름층이 존재한다 하더라도 하나의 이미지에 대해 많은 촬영거리에서의 정밀한 초점 인덱스 값의 연산 없이도 신속하고 정확하게 초점거리를 선정할 수 있는 자동초점 조절장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 표면에 하나 이상의 필름을 구비한 피사체에 대해 렌즈를 이용해 복수의 이미지를 촬영하는 촬영장치와 연결되어, 상기 렌즈와 상기 피사체 간 촬영거리 내에서 기 설정된 시간 내에 자동으로 상기 피사체에 대한 초점거리를 조절하는 장치에 있어서, 상기 촬영거리에 대해 제1 간격마다 상기 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점에 대한 인덱스(Index) 값을 연산하는 제1 초점 인덱스 값 연산부와 연산된 초점에 대한 인덱스 값 중 가장 큰 인덱스 값을 갖는 촬영 거리를 중심으로 기 설정된 범위 내에서 제2 간격마다 상기 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점에 대한 인덱스 값을 연산하는 제2 초점 인덱스 값 연산부와 상기 제1 초점 인덱스 값 연산부 및 상기 제2 초점 인덱스 값 연산부가 취득한, 상기 피사체에 대한 이미지, 각 이미지의 촬영거리 및 각 이미지의 초점에 대한 인덱스 값을 매칭하여 저장하는 메모리부와 상기 메모리부에 저장된 이미지의 초점에 대한 인덱스 값 중 가장 큰 초점에 대한 인덱스 값 전후로 연산된 기 설정된 개수의 초점에 대한 인덱스 값 각각의 대소(大小)를 비교하여, 비교결과에 따라 상기 피사체에 대한 초점거리를 추정하는 초점거리 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절장치를 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 표면에 하나 이상의 필름을 구비한 피사체에 대해 렌즈를 이용해 복수의 이미지를 촬영하는 촬영장치와 연결되어, 상기 렌즈와 상기 피사체 간 촬영거리 내에서 기 설정된 시간 내에 자동으로 상기 피사체에 대한 초점거리를 조절하는 방법에 있어서, 상기 촬영거리에 대해 제1 간격마다 상기 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점에 대한 인덱스(Index) 값을 연산하는 제1 초점 인덱스 값 연산과정과 연산된 초점에 대한 인덱스 값 중 가장 큰 인덱스 값을 갖는 촬영 거리를 중심으로 기 설정된 범위 내에서 제2 간격마다 상기 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점에 대한 인덱스 값을 연산하는 제2 초점 인덱스 값 연산과정과 상기 제1 초점 인덱스 값 연산과정 및 상기 제2 초점 인덱스 값 연산과정에서 취득된, 상기 피사체에 대한 이미지, 각 이미지의 촬영거리 및 각 이미지의 초점에 대한 인덱스 값을 매칭하여 저장하는 저장과정과 상기 저장과정에서 저장된 이미지의 초점에 대한 인덱스 값 중 가장 큰 초점에 대한 인덱스 값 전후로 연산된 기 설정된 개수의 초점에 대한 인덱스 값 각각의 대소(大小)를 비교하여, 비교결과에 따라 상기 피사체에 대한 초점거리를 추정하는 초점거리 추정과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 피사체에 하나 이상의 필름층이 존재한다 하더라도 하나의 이미지에 대해 많은 촬영거리에서의 정밀한 초점 인덱스 값의 연산 없이도 신속하고 정확한 추정을 통해 초점거리를 선정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 표면에 하나 이상의 필름층을 갖는 피사체를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치를 포함한 이미지 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 초점 인덱스 값 연산부가 초점 인덱스 값을 연산하는 과정을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 초점 인덱스 값 연산부가 초점 인덱스 값을 연산하는 과정을 도시한 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점거리 추정부가 경우에 따라 초점 거리를 추정하는 과정을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점거리 추정부가 최종적으로 초점 거리를 추정하는 과정을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치를 포함한 이미지 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 시스템(200)은 이미지 처리장치(210), 자동초점 조절장치(220) 및 모니터링 장치(230)를 포함한다.
이미지 처리장치(210)는 렌즈(216)와 피사체(240) 간의 촬영 거리에 따라 피사체(240)의 이미지를 생성하여 자동초점 조절장치(220) 및 모니터링 장치(230)로 전송하는 장치이다. 피사체(240)에 반사된 빛이 렌즈(216)를 통과하면 한곳으로 모이게 되고, 이미지 처리장치(210)는 그 빛을 전기적 신호로 바꾸어 이미지를 생성한다.
이미지 센서(213)는 렌즈(216)를 통과하여 한곳으로 모인 빛을 수신하여, 전기적 신호로 변환하는 센서이다. 이미지 센서(213)는 빛을 전기적 신호로 변환함에 있어, RGB(Red, Green, Blue) 형태 또는 YUV 형태의 신호를 출력할 수 있다. 이때, 이미지 센서(213)는 RGB 형태의 신호를 YUV 형태의 신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(213)가 RGB 형태의 신호를 YUV 형태의 신호로 변환하는 이유는 다음과 같다. 이미지의 초점이 맞는지 여부는 굳이 RGB 모든 성분을 이용할 필요 없이 Y(휘도) 성분만으로도 판단될 수 있으며, RGB 모든 성분을 이용할 때보다 Y 성분만을 이용할 때 처리해야 할 데이터 량이 줄어들기 때문에 이미지 센서(213)는 RGB 형태의 신호를 YUV 형태의 신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(213)는 변환한 전기적 신호를 자동초점 조절장치(220)로 전달한다.
렌즈(216)는 피사체(240)에 반사된 빛을 한곳으로 모으는 장치로서, 이미지 센서(213)가 수신한 빛을 전기적 신호로 변환할 수 있도록 한다. 도 2에는 이미지 처리장치(210)에 하나의 렌즈(216)만이 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 이미지 처리장치(210)는 배율이 다르거나 통과시키는 빛의 파장 대역이 다른 복수의 렌즈를 구비할 수 있다. 이에 따라, 피사체의 종류, 이미지 처리장치(210)가 사용되는 목적 등에 따라 사용되는 렌즈(216)의 종류가 바뀔 수 있다.
모터(219)는 렌즈(216)와 피사체(240) 간의 촬영 거리를 제어한다. 모터(219)는 자동초점 조절장치(220)로부터 모터 제어신호를 수신하는 경우, 그에 따라 렌즈의 위치를 조절함으로써, 렌즈(216)와 피사체(240) 간의 촬영 거리를 변화시킨다.
이미지 처리장치(210)는 홈 센서(Home Sensor, 미도시)를 더 구비할 수 있다. 이미지 처리장치(210)가 자동초점 조절장치(220)로부터 모터 제어신호를 수신하여 촬영거리를 제어함에 있어, 장치 내부 또는 외부의 다양한 원인에 의해 오류가 발생하거나 문제가 생기는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 이미지 처리장치(210)가 오류나 문제가 생기기 바로 전의 위치를 찾는 과정 및 찾아서 해당 위치로 렌즈를 이동시키는 과정은 상당한 시간을 소모하게 만든다. 따라서 홈 센서를 이용하여 모터(219)를 초기 위치로 이동시킴으로써, 이미지 처리장치(210)는 초기 위치에서 다시 이미지를 획득한다.
이미지 처리장치(210)는 시간의 제한 없이 이미지를 처리하는 장치일 수 있으나, 초당 30 프레임(Frame) 또는 60 프레임의 이미지를 처리해야 하는 등 기 설정된 시간 내에 처리해야 할 이미지의 개수가 정해져 있는 장치일 수 있다.
자동초점 조절장치(220)는 이미지 센서(213)로부터 수신한 이미지의 초점 인덱스 값을 연산하여, 각 이미지에 대한 최적의 초점거리를 선택하는 장치이다. 자동초점 조절장치(220)는 모터(219)의 제어를 통해 촬영 거리를 변화시켜, 한 프레임의 이미지에 대하여 다양한 촬영 거리에 대한 이미지를 수신한다. 자동초점 조절장치(220)는 수신한 이미지에 대하여 초점 인덱스 값을 연산하며, 초점 인덱스 값을 이용하여 한 프레임의 이미지에 대해 최적의 초점거리를 추정한다. 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 피사체(240)는 표면에 하나 이상의 필름층을 구비하고 있기 때문에, 필름층이 없을 때와는 상이한 초점 인덱스 값이 연산될 수 있다. 필름층의 존재에 의해 상이한 초점 인덱스 값이 연산되더라도, 자동초점 조절장치(220)는 정확한 초점거리를 추정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
모니터링 장치(230)는 각 촬영거리 및 최적의 초점거리에서 이미지 처리장치(210)가 생성한 이미지를 자동초점 조절장치(220)로부터 수신하여 디스플레이하는 장치이다. 모니터링 장치(230)는 이미지 처리 시스템(100)의 사용자가 이미지 처리 장치(110)가 처리한 이미지 또는 자동초점 조절장치(220)에 의해 초점이 조절된 이미지를 확인할 수 있도록 자동초점 조절장치(220)로부터 수신한 이미지를 디스플레이한다.
또한, 모니터링 장치(230)는 이미지 처리 시스템(100)의 사용자로부터 이미지의 초점 인덱스 값을 연산할 방식을 입력받아 자동초점 조절장치(220)로 전달한다. 자동초점 조절장치(220)는 이미지의 초점 인덱스 값을 연산함에 있어, 하나 이상의 방식으로 연산할 수 있다. 이미지 처리 시스템(100)의 사용자는 모니터링 장치(230)를 통해 이미지 처리장치(210)가 처리한 이미지를 모니터링하며, 필요 시 초점 인덱스 값을 연산할 방식을 입력하여 자동초점 조절장치(220) 초점 인덱스 값 연산 방식을 변화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절장치(220)는 전처리부(310), 제1 초점 인덱스 값 연산부(320), 제2 초점 인덱스 값 연산부(330), 메모리부(340), 초점거리 추정부(350), 연산 선택부(360) 및 모터 제어부(370)를 포함한다.
전처리부(310)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)가 이미지에 대해 초점 인덱스 값을 연산할 수 있도록 이미지 처리장치(210)로부터 수신한 이미지를 전처리한다.
먼저, 전처리부(310)는 이미지 처리장치(210)로부터 수신한 이미지의 해상도를 변환한다. 이미지 처리장치(210)로부터 수신한 이미지는 800*600, 1280*1024, 1600*1200 또는 2560*1440 등 다양한 해상도를 가질 수 있다. 그러나 초점거리의 선정은 이미지의 해상도와는 무관한 것이며, 이미지의 해상도가 높아질수록 처리해야 할 데이터의 양이 증가하는 문제가 있어, 전처리부(310)는 이미지 처리장치(210)로부터 수신한 이미지의 해상도를 기 설정된 해상도로 변환한다. 여기서, 기 설정된 해상도는 이미지 처리장치가 설정할 수 있는 가장 낮은 해상도일 수 있으며, 예를 들어, 800*600일 수 있다.
전처리부(310)는 이미지 처리장치(210)로부터 수신한 이미지의 비트 변환을 통해 컬러 이미지를 흑백 이미지로 변환할 수 있다. 초점거리의 선정은 이미지가 컬러인지 또는 흑백인지와 무관한 부분이며, 컬러 이미지일수록 처리해야 할 데이터 양이 증가하기 때문에, 이미지 처리장치(210)로부터 수신한 이미지가 컬러 이미지인 경우, 전처리부(310)는 컬리 이미지를 흑백 이미지로 변환한다.
또한, 전처리부(310)는 이미지 처리장치(210)로부터 수신한 이미지의 이미지 품질을 향상시킬 수 있다. 피사체(245)는 표면에 필름층을 포함하고 있기 때문에, 이미지 처리장치(210)가 이미지를 획득하기 위해 방사한 가시광 중 일정량이 필름에 흡수될 수 있다. 이에 따라, 이미지 처리장치(210)는 전반적으로 이미지가 어둡게 나오는 저조도 영상을 획득하여 전달한다. 저조도 영상은 자동초점 조절장치(220)가 용이하게 초점거리를 추정하는 것을 방해하기 때문에, 전처리부(310)는 히스토그램 균일화(Histogram Equalization), 가이드 이미지 필터(Guided Image Filter) 등을 이용하여 조도를 보정할 수 있다. 전처리부(310)는 조도 보정 등을 통해 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 전처리부(310)로부터 수신한 한 프레임의 이미지에 대하여 촬영 거리를 제1 간격마다 바꾸어 이미지를 생성하도록 모터 제어부(370)를 제어하여, 제1 간격마다 이미지 처리장치(210)가 생성한 이미지의 초점 인덱스 값을 연산한다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 한 프레임의 이미지에 대하여 촬영 거리를 제1 간격마다 바꾸어 생성한 이미지를 수신한다. 제1 간격은 최대 초점 인덱스 값이 개략적으로 어느 부근에 위치하는지를 찾기 위해 설정된 간격으로서, 촘촘히 설정될 필요는 없이 듬성듬성 설정될 수 있다. 초점 인덱스 값은 이미지에 대해 초점이 얼마나 맞는지를 수치화한 값으로서, 대개 초점이 명확히 맞는 이미지는 각 화소의 화소값의 차이가 크기 때문에 이미지가 선명해지며, 초점이 명확히 맞지 않는 이미지는 각 화소의 화소값의 차이가 작기 때문에 이미지가 선명하지 않고 흐릿해진다. 이에 따라, 초점 인덱스 값은 초점이 맞는 이미지일수록 큰 값을 갖는다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 초점 인덱스 값을 연산함에 있어, 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform) 방식을 사용하거나 콘트라스트(Contrast) 방식을 사용할 수 있다.
제1 초점 인덱스 값 연산부(320)가 이산 코사인 변환 방식을 사용하여 초점 인덱스 값을 연산하는 방법은 다음과 같다. 통상적으로 이미지 처리장치(120)에서 처리되는 이미지의 해상도는 800*600 이상의 큰 해상도를 갖는다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 이러한 큰 해상도를 갖는 이미지를 일정한 크기의 화소 블럭으로 나눌 수 있다. 예를 들어, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 화소 블럭의 크기를 8*8 또는 16*16으로 설정할 수 있으며, 수신한 이미지를 일정한 크기의 화소 블럭으로 나눌 수 있다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 각각의 화소 블럭에 대하여 이산 코사인 변환을 실시하여, 주파수 영역의 데이터를 획득한다. 이때, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 화소블럭에 대한 주파수 영역의 데이터에서 가장 작은 수평 주파수 성분 내지 n번째 작은 수평 주파수 성분 및 가장 작은 수직 주파수 성분 내지 n번째 작은 수직 주파수 성분만을 취하며, 나머지 n번째 이후의 수평 주파수 성분 및 n번째 이후의 수직 주파수 성분은 필터링한다. 높은 주파수 성분은 통상적으로 노이즈일 확률이 매우 높아 필터링되어도 이미지에 큰 영향을 미치지 않으며, 인체의 눈이 높은 주파수 성분이 포함된 이미지나 필터링된 이미지를 분명히 구별하지 못한다. 따라서 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 높은 주파수 성분은 필터링하며, 가장 작은 수평 주파수 성분 내지 n번째 작은 수평 주파수 성분 및 가장 작은 수직 주파수 성분 내지 n번째 작은 수직 주파수 성분만을 취한다. 이때, 주파수 성분은 음수를 가질 수도 있으므로, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 각 주파수 성분에 절대값을 취하거나 각 주파수 성분을 제곱한다. 특정 이미지 내 포함된 각 블럭에 대해 수평 주파수 성분 및 수직 주파수 성분의 절대값 또는 제곱 값을 모두 합한 값이 특정 이미지의 초점 인덱스 값이 된다.
Figure 112017030539473-pat00001
여기서, k는 이미지 내에서 나뉜 블럭의 개수이며, 이미지가 N 개의 블록으로 나뉘었음을 의미한다. 전술한 수식에서는 각 주파수 성분에 절대값을 취했으나, 앞서 언급한 대로 절대값 대신 제곱 값을 구해도 무방하다.
또는, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)가 콘트라스트(Contrast) 방식을 사용하여 초점 인덱스 값을 연산하는 방식은 다음과 같다. 콘트라스트 방식은 이미지 내 포함된 모든 화소에 대하여, 각 화소를 기준으로 수평, 수직 또는 대각선 방향으로 일정한 오프셋(Offset)만큼 떨어진 화소와의 화소값의 차이를 이용하여 초점 인덱스 값을 연산하는 방식이다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 각 화소를 기준으로 바로 근접해 있는 화소가 아닌 일정한 방향으로 일정한 오프셋만큼 떨어진 화소와의 화소값 차이를 이용한다. 이러한 이유는 다음과 같다. 이미지 내 특정 대상이 포함되어 있는 경우, 대상의 크기는 아주 작을 수도 있지만, 아주 클 수도 있다. 만약 대상의 크기가 아주 큰 경우, 이미지 내 상당한 숫자의 화소가 대체로 비슷한 화소값을 가질 수 있다. 근접한 화소끼리 비슷한 화소값을 갖는 경우, 콘트라스트 방식을 적용하며 특정 방향으로 바로 근접한 화소와의 화소값 차이를 이용하게 되면, 효율 면에서 현저히 떨어지게 된다. 따라서 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 각 화소를 기준으로 수평, 수직 또는 대각선 방향으로 일정한 오프셋(Offset)만큼 떨어진 화소와의 화소값의 차이를 이용하여 초점 인덱스 값을 연산한다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 이산 코사인 변환 방식과 같이 이미지 내 모든 화소에 대하여 화소값의 차이의 절대값 또는 제곱값의 합을 연산한다. 연산한 절대값 또는 제곱값의 합이 이미지의 초점 인덱스 값에 해당한다.
제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 이산 코사인 변환 방식 또는 콘트라스트 방식을 이용하여 한 프레임의 이미지에 대하여 촬영 거리를 제1 간격마다 바꾸어 생성한 이미지에 대해 초점 인덱스 값을 연산한다. 이러한 과정은 도 4에 간략히 도시해두었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 초점 인덱스 값 연산부가 초점 인덱스 값을 연산하는 과정을 도시한 그래프이다.
도 4에 도시된 그래프와 같이, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 렌즈가 이동할 수 있는 초점거리 내에서 선택된 제1 간격마다 초점 인덱스 값을 연산한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 간격은 초점거리 내에서 최대 초점 인덱스 값이 개략적으로 어느 부근에 위치하는지를 찾기 위한 것으로서, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 넓은 간격마다 생성된 이미지에 대한 초점 인덱스 값을 연산할 수 있다. 도 3에는 제1 간격에 의해 5번의 이미지가 생성되어 초점 인덱스 값이 연산되었으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 이미지 처리장치(210)가 단위 시간당 처리해야 하는 이미지의 양이 많고 적음에 따라 간격이 변화할 수 있다. 예를 들어, 초당 30 프레임(Frame)의 이미지를 처리함에 있어, 5번의 이미지가 생성되어 초점 인덱스 값이 연산되는 것으로 가정하면, 60 프레임의 이미지를 처리함에 있어서는 5번 미만의 이미지가 생성되어 초점 인덱스 값이 연산될 수 있다.
제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 이미지, 이미지가 촬영된 촬영거리, 해당 이미지에 대해 연산된 초점 인덱스 값을 제2 초점 인덱스 값 연산부(330) 및 메모리부(340)로 전송한다.
제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 수신한 초점 인덱스 값 중 최대 초점 인덱스 값을 갖는 촬영 거리를 선정하여, 선정된 촬영 거리를 중심으로 기 설정된 범위 내에서 제2 간격마다 촬영 거리를 바꾸어 이미지를 생성하도록 모터 제어부(370)를 제어한다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 수신한 초점 인덱스 값 중 최대 초점 인덱스 값은 제1 간격마다 생성된 이미지 내에서 최대값을 갖는 것일 뿐, 해당 초점 인덱스 값이 촬영거리의 범위(150) 내에서의 최대 초점 인덱스 값은 아닐 확률이 높다. 촬영거리의 범위(150) 내에서의 최대 초점 인덱스 값(초점 거리에서의 초점 인덱스 값)은 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 연산된 최대 초점 인덱스 값의 부근에 있을 것이므로, 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 연산된 최대 초점 인덱스 값을 갖는 촬영 거리를 선정하고, 선정된 촬영 거리를 중심으로 기 설정된 범위를 설정한다. 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 기 설정된 범위 내에서 제2 간격마다 촬영 거리를 바꾸어 이미지를 생성하도록 모터 제어부(370)를 제어한다. 제2 간격은 촬영거리의 범위(150) 내에서 최대 초점 인덱스 값이 어느 부근에 위치하는지를 보다 상세히 찾기 위해 설정된 간격으로서, 제1 간격보다 촘촘히 설정된다.
제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 설정된 제2 간격마다 이미지 처리장치(210)가 생성한 이미지의 초점 인덱스 값을 연산한다. 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)와 마찬가지로 어느 하나의 방식을 이용하여, 제2 간격마다 이미지 처리장치(210)가 생성한 이미지의 초점 인덱스 값을 연산한다. 이러한 과정은 도 5에 간략히 도시해두었다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 초점 인덱스 값 연산부가 초점 인덱스 값을 연산하는 과정을 도시한 그래프이다.
도 5(a)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 수신한 초점 인덱스 값을 도시한 그래프이다. 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 수신한 초점 인덱스 값들 중 최대 초점 인덱스 값 찾는다. 도 5(a)에 도시된 그래프 내에서는 촬영거리가 rN일 때, 최대 초점 인덱스 값을 갖는다. 도 5(b)는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)가 초점 인덱스 값을 연산하는 과정을 도시한 그래프이다. 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 rN을 중심으로 기 설정된 범위(410)를 설정하여 기 설정된 범위(410) 내에서 제2 간격마다 다시 생성된 이미지에 대해 초점 인덱스 값을 연산한다.
메모리부(340)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320) 또는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로부터 수신한 각 이미지, 이미지가 촬영된 촬영거리 및 해당 이미지에 대해 연산된 초점 인덱스 값을 매칭하여 저장한다. 메모리부(340)는 각 연산부가 연산을 할 수 있도록 하고, 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)가 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 연산된 최대 초점 인덱스 값을 찾을 수 있도록 전술한 정보를 저장한다.
메모리부(340)는 피사체의 종류에 따른 촬영거리의 범위를 저장한다. 이미지 처리장치(210)는 홈 센서를 포함하여, 모터(219)가 초기위치로 이동할 수 있도록 한다. 그러나 이미지 처리장치(210)가 매 프레임의 이미지를 생성할 때마다 초기위치로 모터(219)를 이동시킨다면, 모터(219)가 너무 많은 이동량을 가질 수 있어 과도한 시간이 소비될 여지가 있다. 따라서 메모리부(340)는 각 피사체마다 초점거리가 존재할 수 있는 촬영거리의 범위를 저장해둔다. 자동초점 조절장치(220)는 모터를 저장된 촬영거리의 범위 내에서 이동하도록 제어함으로써, 모터의 이동을 최소화할 수 있다. 또한, 특정 프레임의 이미지를 생성(한 프레임의 이미지에 대해 초점을 조절)한 후 다음 프레임의 이미지를 생성함에 있어서도, 자동초점 조절장치(220)는 모터가 홈 센서가 지정하는 초기위치로 이동할 필요 없이 촬영거리의 범위의 일측 말단 위치로 이동하도록 함으로써, 모터의 이동을 줄임으로써 시간의 소비를 최소화할 수 있다.
초점거리 추정부(350)는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로부터 연산된 초점 인덱스 값을 이용하여 초점거리를 선정한다. 비록 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)가 제1 간격보다 촘촘히 설정된 제2 간격마다 생성된 이미지를 토대로 초점 인덱스 값을 연산한다고 하더라도, 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)가 연산한 최대 초점 인덱스 값이 반드시 촬영거리의 범위(150) 내에서의 최대 초점 인덱스 값이라 보장할 수 없다. 또한, 피사체(245)의 표면에 하나 이상의 필름층이 포함되어 있기 때문에, 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로부터 연산된 초점 인덱스 값은 필름층이 포함되지 않은 피사체(245)에 대하여 동일한 촬영거리에서의 초점 인덱스 값(520)과 달라질 수 있다. 따라서 초점거리 추정부(350)는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로부터 연산된 초점 인덱스 값을 이용하여 초점거리를 추정한다. 초점거리 추정부(350)는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로부터 연산된 초점 인덱스 값 중 최대 초점 인덱스 값과 최대 초점 인덱스 값 전후로 연산된 초점 인덱스 값 각각의 대소(大小)를 비교하여, 비교 결과에 따라 다른 방식으로 초점거리를 추정한다. 초점거리 추정부(350)가 각 방식에 따라 초점거리를 추정하는 방법에 대한 상세한 설명은 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점거리 추정부가 경우에 따라 초점 거리를 추정하는 과정을 도시한 그래프이다. 이하에서 최대 초점 인덱스 값을 'N''으로, 최대 초점 인덱스 값의 직전에 연산된 초점 인덱스 값을 'N'-1'로, 최대 초점 인덱스 값의 두 번째 전에 연산된 초점 인덱스 값을 'N'-2'로, 최대 초점 인덱스 값의 세 번째 전에 연산된 초점 인덱스 값을 'N'-3'으로, 최대 초점 인덱스 값의 직후에 연산된 초점 인덱스 값을 'N'+1'로, 최대 초점 인덱스 값의 두 번째 후에 연산된 초점 인덱스 값을 'N'+2'로, 최대 초점 인덱스 값의 세 번째 후에 연산된 초점 인덱스 값을 'N'+3'으로 칭한다.
초점거리 추정부(350)는 N'을 기준으로 초점 인덱스 값이 더 이전에 연산되었거나 더 이후에 연산될수록 작아지는지를 판단한다. 통상적으로는 초점거리 또는 초점거리 부근에서 최대 초점 인덱스 값을 가지며, 초점거리 전후로 멀어지면 멀어질수록(최대 조첨 인덱스 값 전후로 연산되면 연산될수록) 작아지게 된다. 그러나 전술한 바와 같이, 피사체에 필름층이 존재한다면 달라질 수 있다. 필름층이 가시광을 일부 흡수할 수 있어, 초점거리로부터 더 가까운 촬영거리에서 더 작은 초점 인덱스 값이 연산될 수 있다. N'을 기준으로 더 이전에 연산되었거나 더 이후에 연산될수록 초점 인덱스 값이 작아지는지를 판단함으로써, 초점거리 추정부(350)는 이미지가 피사체의 필름층에 의해 영향을 받았는지를 구분한다. 특히, 초점거리 추정부(350)는 N'-1이 N'-2보다 작거나, N'+1이 N'+2보다 작은지를 판단한다. 전술한 경우, 초점거리 추정부(350)는 도 6에 도시된 바와 같이 초점거리를 추정한다.
도 6(a)는 N'+1이 N'+2보다 작은 경우에 초점거리를 추정하는 방법을 도시한 그래프이다. 피사체의 필름층의 영향으로, 필름층이 포함되지 않은 피사체(245)에 대하여 동일한 촬영거리에서의 초점 인덱스 값(520)보다 훨씬 작은 초점 인덱스 값(N`+1)을 갖는다. 초점거리 추정부(350)는 초점 거리를 추정하기 위해, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성한다. 초점거리 추정부(350)는 촬영 거리를 x축으로, 초점 인덱스 값을 y축으로 갖는 또는 그 반대를 축으로 갖는 함수를 생성하여 함수를 이용해 초점거리를 추정한다. 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'을 지나는 직선을 생성하며, N'+2와 N'+3을 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 확인한다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리(rF)를 초점거리라 추정한다.
도 6(b)는 N'-1이 N'-2보다 작은 경우에 초점거리를 추정하는 방법을 도시한 그래프이다. 피사체의 필름층의 영향으로, 필름층이 포함되지 않은 피사체(245)에 대하여 동일한 촬영거리에서의 초점 인덱스 값(520)보다 훨씬 작은 초점 인덱스 값(N`-1)을 갖는다. 초점거리 추정부(350)는 초점 거리를 추정하기 위해, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성한다. 초점거리 추정부(350)는 N'과 N'+1을 지나는 직선을 생성하며, N'-2와 N'-3을 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 확인한다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리(rF)를 초점거리라 추정한다.
한편, 필름층에 의해 영향을 받지 않았거나 덜 받아 N'을 기준으로 초점 인덱스 값이 더 이전에 연산되었거나 더 이후에 연산될수록 작아지는 경우, 초점거리 추정부(350)는 도 7에 도시된 바와 같이 초점거리를 추정한다. 초점거리의 추정방법은 N`-1과 N'+1의 대소에 따라 다시 달라진다.
도 7(a)는 N`-1이 N'+1보다 큰 경우에 초점거리를 추정하는 방법을 도시한 그래프이다. 도 7(a)에 도시된 그래프에서 볼 수 있듯이, 초점거리는 N'을 갖는 촬영 거리의 좌측에 존재한다. 초점거리 추정부(350)는 초점 거리를 추정하기 위해, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성한다. 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'-2를 지나는 직선을 생성하며, N'과 N'+1을 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 확인한다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리(rF)를 초점거리라 추정한다.
도 7(b)는 N`-1이 N'+1보다 작은 경우에 초점거리를 추정하는 방법을 도시한 그래프이다. 도 7(b)에 도시된 그래프에서 볼 수 있듯이, 초점거리는 N'을 갖는 촬영 거리의 우측에 존재한다. 초점거리 추정부(350)는 초점 거리를 추정하기 위해, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성한다. 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'을 지나는 직선을 생성하며, N'+1과 N'+2를 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 확인한다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리(rF)를 초점거리라 추정한다.
도 7(c)는 N`-1과 N'+1이 동일한 경우에 초점거리를 추정하는 방법을 도시한 그래프이다. N'-1과 N'+1이 동일한 경우라면, N'이 N'-1과 N'+1의 중앙으로서 초점거리에 해당한다. 따라서 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'+1의 중앙 지점의 촬영 거리(rF)를 초점거리로 선정한다. 이러한 경우, 주로 초점거리는 rN으로 추정될 수 있다.
초점거리를 추정한 경우, 초점거리 추정부(350)는 추정한 초점거리에서의 이미지를 이미지 처리장치(210)가 생성할 수 있도록 모터 제어부(370)를 제어한다. 초점거리 추정부(350)는 초점거리에서 생성된 결과 이미지를 모니터링 장치(230)로 전송한다. 또는, 초점거리를 선정한 경우, 초점거리 추정부(350)는 메모리부(340) 내 저장된 초점거리에서의 결과 이미지를 모니터링 장치(230)로 전송한다.
연산 선택부(360)는 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산할 방식을 모니터링 장치(230)로부터 수신하여 제1 초점 인덱스 값 연산부(320) 또는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로 전달한다. 연산 선택부(360)는 이미지 처리 시스템(100)의 사용자로부터 콘트라스트 방식 또는 이산 코사인 변환 방식 중 어느 하나의 방식을 사용자 입력으로 수신하여, 입력받은 방식을 제1 초점 인덱스 값 연산부(320) 또는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로 전달함으로써, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320) 또는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)가 수신한 방식으로 초점 인덱스 값을 연산하도록 한다.
모터 제어부(370)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320), 제2 초점 인덱스 값 연산부(330) 또는 초점거리 추정부(350)의 제어에 따라 이미지 처리장치(210), 특히, 촬영 거리를 조절하는 모터(219)를 제어하기 위한 모터 제어신호를 이미지 처리장치(210) 내 모터(219)로 전송한다. 모터 제어부(370)는 모터 제어신호를 모터(219)로 전송함으로써, 이미지 처리장치(210)가 제1 간격 또는 제2마다 이미지를 생성하거나 초점거리에서 이미지를 생성하도록 제어한다. 또한, 모터 제어부(370)는 메모리부(340)에 저장된 피사체에 대한 촬영거리 범위를 파악하여, 촬영거리 범위 내에서 모터(219)를 제어한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점거리 추정부가 최종적으로 초점 거리를 추정하는 과정을 도시한 그래프이다.
자동초점 조절장치(220)를 이용함에 있어, 렌즈와 피사체, 특히, 피사체의 표면과의 초점을 조절하기 위해 촬영거리의 범위는 설정될 수 있다. 그러나 촬영거리의 범위의 설정에 따라, 초점 인덱스 값과 촬영거리의 함수는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 최대 초점 인덱스 값이 나타날 수 있으나, 복수의 구간에서 각 구간에서의 최대 초점 인덱스 값이 나타날 수도 있다. 피사체가 표면에 하나 이상의 필름층을 구비하기 때문에, 필름층의 각 경계 또는 필름층과 표면의 경계에서 각 구간에서의 최대 초점 인덱스 값이 나타날 수 있다. 이처럼 각 구간에서 최대 초점 인덱스 값이 나타나는 경우, 자동초점 조절장치(220) 내 초점거리 추정부(350)는 기준치(810)를 설정하여 각 구간에서의 최대 초점 인덱스 값이 기준치(810)보다 큰지 여부를 판단한다. 특정 구간에서의 최대 초점 인덱스 값이 기준치(810)보다 작은 경우, 해당 구간은 필름층과 필름층의 경계이기 때문에 해당 구간에 초점을 맞출 필요가 없다. 따라서 초점거리 추정부(350)는 해당 구간에 대해서는 초점거리를 추정하지 않고, 최대 초점 인덱스 값이 기준치(810)보다 큰 구간에서만 초점거리를 추정할 수 있다. 초점거리 추정부(350)는 기준치(810)를 이용함으로써, 피사체가 하나 이상의 필름층을 구비한다고 하더라도 명확히 필름층과 피사체의 표면을 구분할 수 있으며, 표면도 여러 층으로 나뉘는 경우 각 층을 구분하여 초점을 맞출 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동초점 조절 방법을 도시한 순서도이다.
렌즈와 피사체 간 촬영거리를 제1 간격마다 바꿔가며 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산한다(S910). 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 렌즈와 피사체 간 촬영거리를 제1 간격마다 바꾸도록 모터 제어부(370)를 제어한다. 이에 따라, 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 제1 간격마다 바꿔가며 생성된 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산한다. 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)는 연산한 각 이미지의 초점 인덱스 값을 메모리부(340)와 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로 전송한다.
수신한 초점 인덱스 값 중 최대 초점 인덱스 값을 갖는 촬영거리를 선정한다(S915). 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320)로부터 수신한 초점 인덱스 값 중 최대 초점 인덱스 값을 파악한다. 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 최대 초점 인덱스 값과 최대 초점 인덱스 값을 갖는 촬영거리를 선정한다.
선정된 촬영거리를 중심으로 기 설정된 범위 내에서 제2 간격마다 촬영거리를 바꿔가며 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산한다(S920). 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 선정된 최대 초점 인덱스 값을 갖는 촬영거리를 중심으로 기 설정된 범위 내에서 다시 제2 간격마다 촬영거리를 바꿔가며 피사체에 대한 이미지를 취득한다. 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 취득한 각 이미지에 대해 초점 인덱스 값을 연산한다. 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)는 취득한 각 이미지, 각 이미지가 촬영된 촬영거리 및 각 이미지에 대해 연산된 초점 인덱스 값을 메모리부(340) 및 초점거리 추정부(350)로 전송한다.
취득한 각 이미지, 각 이미지가 촬영된 촬영거리 및 각 이미지에 대해 연산된 초점 인덱스 값을 매칭하여 저장한다(S925). 메모리부(340)는 제1 초점 인덱스 값 연산부(320) 또는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로부터 전술한 값 등을 수신하여 저장한다.
수신한 초점 인덱스 값 중 N', N'-1, N'-2, N'+1 및 N'+2를 선정한다(S930). 초점거리 추정부(350)는 제2 초점 인덱스 값 연산부(330)로부터 수신한 초점 인덱스 값 중 N', N'-1, N'-2, N'+1 및 N'+2를 선정한다.
N'-1이 N'-2보다 큰지 여부를 판단한다(S935). 초점거리 추정부(350)는 N'을 기준으로 초점 인덱스 값이 더 이전에 연산되었거나 더 이후에 연산될수록 작아지는지를 판단한다. 먼저, 초점거리 추정부(350)는 N'-1이 N'-2보다 큰지 여부를 판단한다.
N'-1이 N'-2보다 작은 경우, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여, N'-2와 N'-3을 지나는 직선과 N'과 N'+1을 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정한다(S940). N'-1이 N'-2보다 작은 경우라면 N'을 기준으로 더 이전에 연산된 초점 인덱스 값이 작아지는 경우가 아니므로, 초점거리 추정부(350)는 N'-2와 N'-3을 지나는 직선과 N'과 N'+1을 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 찾는다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 선정한다.
N'+1이 N'+2보다 큰지 여부를 판단한다(S945). N'-1이 N'-2보다 큰 경우, 초점거리 추정부(350)는 N'+1이 N'+2보다 큰지 여부를 판단한다.
N'+1이 N'+2보다 작은 경우, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여, N'-1과 N'을 지나는 직선과 N'+2과 N'+3을 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정한다(S950). N'+1이 N'+2보다 작은 경우라면 N'을 기준으로 더 이후에 연산된 초점 인덱스 값이 작아지는 경우가 아니므로, 초점거리 추정부(350)는 N'-1와 N'을 지나는 직선과 N'+2과 N'+3을 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 찾는다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 선정한다.
N'-1과 N'+1이 동일한지 여부를 판단한다(S955). N'을 기준으로 더 이전이나 이후에 연산된 초점 인덱스 값이 작아지는 경우, 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'+1이 동일한지 여부를 판단한다.
N'-1과 N'+1이 동일한 경우, N'-1과 N'+1의 중앙 지점의 촬영거리를 초점거리로 선정한다(S960). N'-1과 N'+1이 동일한 경우, 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'+1의 중앙인 촬영거리를 초점거리로 선정한다. N'-1과 N'+1의 중앙은 N'일 수 있다.
N'-1과 N'+1이 동일하지 않은 경우, N'-1이 N'+1보다 큰지를 판단한다(S965). N'-1과 N'+1이 동일하지 않은 경우, 초점거리 추정부(350)는 N'-1이 N'+1보다 큰지를 판단한다.
N'-1이 N'+1보다 큰 경우, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여, N'-1과 N'-2를 지나는 직선과 N'과 N'+1을 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정한다(S970). 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'-2을 지나는 직선을 생성하며, N'과 N'+1을 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 찾는다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 선정한다.
N'-1이 N'+1보다 작은 경우, 촬영 거리와 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여, N'-1과 N'을 지나는 직선과 N'+1과 N'+2를 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정한다(S975). 초점거리 추정부(350)는 N'-1과 N'을 지나는 직선을 생성하며, N'+1과 N'+2를 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 찾는다. 초점거리 추정부(350)는 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 선정한다.
추정된 초점거리를 모터로, 추정하거나 선정된 초점거리의 이미지를 모니터링 장치로 전송한다(S980). 초점거리 추정부(350)는 추정된 초점거리를 모터로 전송하여 초점거리에서의 이미지를 수신하며, 수신한 초점거리에서의 이미지를 모니터링 장치(230)로 전송한다. 또한, 초점거리 추정부(350)는 선정된 초점거리의 이미지를 모니터링 장치(230)로 전송한다.
도 9에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각각의 도면에 기재된 과정의 순서를 변경하여 실행하거나 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 9에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 240: 피사체 113, 119: 필름층
116: 표면 200:
116: 렌즈 200: 이미지 처리 시스템
210: 이미지 처리 장치 213: 이미지 센서
216: 렌즈 219: 모터
220: 자동초점 조절장치 230: 모니터링 장치
250: 촬영거리 310: 전처리부
320: 제1 초점 인덱스 값 연산부 330: 제2 초점 인덱스 값 연산부
340: 메모리부 350: 초점거리 선정부
360: 연산 선택부 360: 모터 제어부
510: 기 설정된 범위
520: 필름층이 포함되지 않은 피사체에 대한 초점 인덱스 값
810: 기준치

Claims (11)

  1. 렌즈와 표면에 하나 이상의 필름을 구비한 피사체 간 촬영거리를 제1 간격마다 바꿔가며 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산하는 제1 초점 인덱스 값 연산부;
    상기 초점 인덱스 값 중 최대 초점 인덱스 값을 갖는 촬영거리를 선정하고, 상기 촬영거리를 중심으로 기 설정된 범위 내에서 제2 간격마다 촬영거리를 바꿔가며 상기 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산하는 제2 초점 인덱스 값 연산부; 및
    상기 초점 인덱스 값 중 N', N'-1, N'+1, N'-2, N'+2, N'-3 및 N'+3을 선정하고, 상기 N'-1이 상기 N'-2보다 작으면 상기 촬영 거리와 상기 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여 상기 N'-2와 상기 N'-3을 지나는 직선과 상기 N'과 상기 N'+1을 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정하고, 상기 N'+1이 N'+2보다 작으면 상기 촬영 거리와 상기 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여 상기 N'-1과 상기 N'을 지나는 직선과 상기 N'+2과 상기 N'+3을 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정하고, 상기 N'-1과 상기 N'+1이 동일한 경우, 상기 N'-1과 상기 N'+1의 중앙 지점의 촬영거리를 초점거리로 추정하고, 상기 N'-1과 상기 N'+1이 비동일한 경우, 상기 N'-1이 상기 N'+1보다 큰지의 여부에 따라 촬영거리를 초점거리로 추정하고, 추정된 상기 초점거리를 모터로 전송하고 상기 초점거리의 이미지를 모니터링 장치로 전송하는 초점거리 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점거리 추정부는,
    상기 N'-1과 상기 N'+1이 비동일하고 상기 N'-1이 상기 N'+1보다 큰 경우, 상기 N'-1과 상기 N'-2을 지나는 직선을 생성하며, 상기 N'과 상기 N'+1을 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 찾은 후 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절장치
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점거리 추정부는,
    상기 N'-1과 상기 N'+1이 비동일하고 상기 N'-1이 상기 N'+1보다 작은 경우, 상기 N'-1과 상기 N'을 지나는 직선을 생성하며, 상기 N'+1과 상기 N'+2를 지나는 직선을 생성하여, 두 직선이 교차하는 점을 찾은 후 두 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절장치
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점거리 추정부는,
    추정된 상기 초점거리를 상기 모터로 전송하여 상기 초점거리에서의 이미지를 수신하며, 수신한 상기 초점거리에서의 이미지를 상기 모니터링 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 초점 인덱스 값 연산부는,
    상기 렌즈와 상기 피사체 간 촬영거리를 제1 간격마다 바꾸도록 모터 제어부를 제어한 후 상기 제1 간격마다 바꿔가며 생성된 이미지를 취득하여 각 이미지의 상기 초점 인덱스 값을 연산하며, 연산한 각 이미지의 상기 초점 인덱스 값을 메모리부 및 상기 제2 초점 인덱스 값 연산부로 전송하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절장치.
  9. 삭제
  10. 초점거리 조절장치가 초점거리를 조절하는 방법에 있어서,
    렌즈와 표면에 하나 이상의 필름을 구비한 피사체 간 촬영거리를 제1 간격마다 바꿔가며 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산하는 과정;
    상기 초점 인덱스 값 중 최대 초점 인덱스 값을 갖는 촬영거리를 선정하고, 상기 촬영거리를 중심으로 기 설정된 범위 내에서 제2 간격마다 촬영거리를 바꿔가며 상기 피사체에 대한 이미지를 취득하여 각 이미지의 초점 인덱스 값을 연산하는 과정;
    상기 초점 인덱스 값 중 N', N'-1, N'+1, N'-2, N'+2, N'-3 및 N'+3을 선정하는 과정;
    상기 N'-1이 상기 N'-2보다 작으면 상기 촬영 거리와 상기 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여 상기 N'-2와 상기 N'-3을 지나는 직선과 상기 N'과 상기 N'+1을 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정하는 과정;
    상기 N'+1이 N'+2보다 작으면 상기 촬영 거리와 상기 초점 인덱스 값에 대한 함수를 생성하여 상기 N'-1과 상기 N'을 지나는 직선과 상기 N'+2과 상기 N'+3을 지나는 직선이 교차하는 점에서의 촬영거리를 초점거리로 추정하는 과정;
    상기 N'-1과 상기 N'+1이 동일한 경우, 상기 N'-1과 상기 N'+1의 중앙 지점의 촬영거리를 초점거리로 추정하고, 상기 N'-1과 상기 N'+1이 비동일한 경우, 상기 N'-1이 상기 N'+1보다 큰지의 여부에 따라 촬영거리를 초점거리로 추정하는 과정; 및
    추정된 상기 초점거리를 모터로 전송하고 상기 초점거리의 이미지를 모니터링 장치로 전송하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 초점거리 조절방법.
  11. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006030973A (ja) * 2004-06-16 2006-02-02 Pentax Corp 焦点検出方法および焦点検出装置
KR20160121718A (ko) * 2015-04-10 2016-10-20 한국교통대학교산학협력단 다중 카메라를 이용한 자동 초점 장치 및 그 방법
KR20160123820A (ko) * 2015-04-17 2016-10-26 한화테크윈 주식회사 자동 초점 조절 방법

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