KR101923162B1

KR101923162B1 - 액정 패널을 이용한 ｈｄｒｉ 영상 획득 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101923162B1
Application number: KR1020170120628A
Authority: KR
Inventors: 백광렬; 박상호
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2018-11-29

Abstract

본 발명은 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상 처리시에 이미지 센서로 획득된 영상의 휘도를 분석하고, 분석된 휘도 정보를 기준으로 이미지 센서 전면부의 액정 패널의 투과율을 조정하여 HDRI 영상을 획득하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법에 관한 것으로, 영상 촬영을 수행하는 이미지 센서부;상기 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하여 실시간으로 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상을 획득되도록 하는 HDRI 제어 프로세서;상기 이미지 센서부의 전면부에 위치하여 HDRI 제어 프로세서의 LC 제어에 의해 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동되는 액정 패널;을 포함하는 것이다.

Description

액정 패널을 이용한 ＨＤＲＩ 영상 획득 장치 및 방법{System and Method for Acquisitioning ＨＤＲＩ using Liquid Crystal Panel}

본 발명은 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상 처리에 관한 것으로, 구체적으로 이미지 센서로 획득된 영상의 휘도를 분석하고, 분석된 휘도 정보를 기준으로 이미지 센서 전면부의 액정 패널의 투과율을 조정하여 HDRI 영상을 획득하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 차이(Contrast)가 큰 이미지 즉, 고명암비(High Contrast) 영상은 기기에 의해 촬영 가능한 범위보다 더 큰 명암비를 가지는 영상을 의미한다. 이러한 고명암비의 장면을 촬영할 수 있는 기기의 개발이 계속 연구되고 있다.

고명암비 장면의 이미지 센서로 촬영하면 태양 빛을 받는 부분과 그늘진 부분의 명암 대비는 종종 지나치게 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 이때, 그늘진 부분이 잘 보이게 촬영하기 위해 노출을 길게 설정하면 그 그늘진 부분은 밝게 나타나지만 하늘과 같이 밝은 부분은 노출 과다로 인해 거의 하얗게 영상 포화가 일어난다.

반대로 햇빛에 의해 밝게 포화된 부분을 보상하기 위해 노출을 짧게 설정하면 그 밝은 부분은 적당히 노출이 제한되어 적절하게 나타날 수 있으나 어두운 부분은 완전히 검게 표현되거나 노이즈가 발생될 수 있다.

영상 촬영에 있어서 가장 중요한 제약 사항 중에 하나는 다이나믹 레인지(DR: Dynamic Range)이다. 다이나믹 레인지 즉, 영상의 동적 범위란 어두운 부분과 밝은 부분 간의 비율(Ratio)를 나타낸다.

자연계의 동적 범위를 보면, 사람의 눈이 감지할 수 있는 범위는 이미지 센서에 의해 촬영되거나 모니터와 같은 디스플레이장치에 표시되거나 프린트장치에 의해 인쇄되는 영상의 범위보다 훨씬 넓다.

즉, 사람의 눈이 감지하는 루미넌스(luminance: 영상의 밝기 성분)의 범위는 약10,000:1 정도인데, 현재 개발된 대부분의 디스플레이장치는 그 범위가 100:1 정도에 불과한 LDRI(Low Dynamic Range Image) 수준에 머물러 있다.

따라서, 사람의 눈이 많은 종류의 서로 다른 명도 레벨을 수용할 수 있는 반면 대부분의 이미지 센서에 의해 촬영되고 디스플레이장치에 의해 재현될 수 있는 동적 범위는 이보다 훨씬 적은 명도 레벨로 제한되어 있다.

그 결과 사진가나 영상 예술가 그리고 그 밖의 디지털 이미지 작업자는 제한된 동적 범위를 사용하여 작업해야 하기 때문에, 촬영하고자 하는 장면에서 중요한 부분만을 선택적으로 표현할 수밖에 없는 실정이었다.

그러나 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상을 사용하여 가시 세계의 동적 범위에 근접한 영상을 표현할 수 있게 됨에 따라, 고명암비 영상을 적절하게 이미지 센서로 촬영할 수 있는 가능성이 열리게 되었다.

HDRI 영상은 가시 세계의 거의 모든 광도 값에 거의 정확히 비례하게 표현하고 또한 그러한 영상 정보를 저장하기 때문에, 사람의 눈이 고 명암비 장면을 감지할 때 홍체를 제어하여 노출을 조정하는 것처럼 HDRI 영상의 노출을 조정하여 가시 세계의 장면을 촬영할 수 있다.

이와 같은 HDR 영상을 획득하는 방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다.

첫 번째는 톤 매핑(tone mapping) 방법이다. 이 방법은 고명암비 장면을 디스플레이장치 또는 프린트에 적합하게 표현하기 위해 동적 범위(DR)를 감소시켜 비선형적으로 밝기를 조절한다.

이러한 톤 매핑 방법은 HDRI 영상을 획득하기 위한 연산량이 너무 커서 실제 실시간 영상 처리에 부적합하며, 톤 매핑에 대한 비선형성이 존재하여 특정 영상에 있어서 노출 부족 및 노출 과다 현상이 종종 발생하여 파라미터 튜닝에 많은 어려움이 있다.

두 번째는 이미지 센서의 자동 노출 브라케팅(AEB:Auto Exposure Bracketing)을 이용한 복수 노출 영상 합성 기법이다. 이는 노출량이 다른 여러 장의 영상을 획득한 후에 HDR을 이용하여 하나의 개선된 영상을 합성하는 기법이다.

이러한 복수 노출 영상 합성 기법은 일정 노출 시간대 별로 복수의 영상을 획득하여 합성하기 때문에 움직임이 심한 피사체에 대해 고스트 효과(ghost effect)라고 하는 모션 블러(motion blur)가 발생하는 문제가 있다.

즉, 움직임이 심한 피사체의 가장자리(Edge) 부분에서 고스트 효과가 나타나게 된다.

따라서, HDRI 영상 처리에서 영상데이터의 저장을 위한 별도의 저장매체가 요구되지 않으면서도 고속으로 실시간 영상 처리가 가능한 새로운 HDRI 영상 처리 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0067275호 대한민국 등록특허 제10-1664123호 대한민국 공개특허 제10-2012-0073159호

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상 처리 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 이미지 센서로 획득된 영상의 휘도를 분석하고, 분석된 휘도 정보를 기준으로 이미지 센서 전면부의 액정 패널의 투과율을 조정하여 HDRI 영상을 획득하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮춰 어둡게 하고, 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높여 밝게 하여 HDRI 영상을 획득하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하여 HDRI 영상을 획득하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하고 HDRI 영상을 획득하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 연산량을 줄여 실시간 영상 처리를 가능하게 하고, 특정 영상에 있어서 노출 부족 및 노출 과다 현상이 발생하는 것을 억제하여 파라미터 튜닝이 용이하도록 한 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하여 움직임이 심한 피사체에서도 모션 블러(motion blur)가 발생하지 않도록 한 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치는 영상 촬영을 수행하는 이미지 센서부;상기 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하여 실시간으로 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상을 획득되도록 하는 HDRI 제어 프로세서;상기 이미지 센서부의 전면부에 위치하여 HDRI 제어 프로세서의 LC 제어에 의해 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동되는 액정 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, HDRI 제어 프로세서는, 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 HDRI 제어 프로세서는, 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하는 그레이 변환부와,액정의 투과율을 고려하여 그레이 변환부에서 변환된 영상의 밝기 값을 표준화하는 표준화 함수 처리부와,상기 표준화 함수 처리부의 표준화 밝기 값과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값을 결정하는 제어 함수 처리부와,상기 제어 함수 처리부의 LC 제어 값을 적분하여 액정 패널로 출력하는 적분기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 HDRI 제어 프로세서는 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하기 위하여, 액정의 특정 위치에 포인트를 표기하기 위하여 백색의 밝은 배경을 주사하고, 액정의 특정 위치 ( i,j ) 에 검정 블록을 표기하고, 영상 촬영을 하여 이진화를 수행하여 검정 블록의 위치 ( m,n ) 을 추출하여 매핑 테이블을 작성하는 것을 특징으로 한다.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치는 영상 촬영을 수행하는 이미지 센서부;상기 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하는 그레이 변환부;액정의 투과율을 고려하여 그레이 변환부에서 변환된 영상의 밝기 값을 표준화하는 표준화 함수 처리부;상기 표준화 함수 처리부의 표준화 밝기 값과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값을 결정하는 제어 함수 처리부;상기 제어 함수 처리부의 LC 제어 값을 적분하여 액정 패널로 출력하는 적분기;상기 적분기에서 출력되는 LC 제어 값을 기준으로 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동되는 액정 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 방법은 이미지 센서부에서 영상 촬영을 수행하는 단계;상기 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하는 단계;상기 이미지 센서부의 전면부에 위치하는 액정 패널이 상기 LC 제어 값을 기준으로 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하는 단계에서, 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하는 단계는, 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하는 단계와,액정의 투과율을 고려하여 그레이 변환된 영상의 밝기 값을 표준화하는 표준화 함수 처리 단계와,상기 표준화 함수 처리 단계의 표준화 밝기 값과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값을 결정하는 제어 함수 처리 단계와,상기 제어 함수 처리 단계의 LC 제어 값을 적분하여 액정 패널로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 이미지 센서로 획득된 영상의 휘도를 분석하고, 분석된 휘도 정보를 기준으로 이미지 센서 전면부의 액정 패널의 투과율을 조정하여 단순한 구성으로 HDRI 영상을 획득할 수 있다.

둘째, 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮춰 어둡게 하고, 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높여 밝게 하여 적은 연산량으로 HDRI 영상을 획득할 수 있다.

셋째, 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하여 고품질의 HDRI 영상을 획득할 수 있다.

넷째, 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하고 HDRI 영상을 획득하여 실시간으로 고품질의 HDRI 영상을 획득할 수 있다.

다섯째, 연산량을 줄여 실시간 영상 처리를 가능하게 하고, 특정 영상에 있어서 노출 부족 및 노출 과다 현상이 발생하는 것을 억제하여 파라미터 튜닝이 용이하도록 한다.

여섯째, 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하여 움직임이 심한 피사체에서도 모션 블러(motion blur)가 발생하지 않도록 한다.

도 1은 밝고 어두운 영역을 모두 포함한 영상의 일 예를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 방법을 나타낸 플로우 차트
도 4는 영상의 휘도에 따른 투과율 조정을 나타낸 구성도
도 5는 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치의 상세 구성도
도 6은 본 발명에 따른 HDRI 영상 획득 방법을 나타낸 플로우 차트
도 7은 본 발명에 따른 매핑 테이블 작성 방법을 나타낸 플로우 차트
도 8은 본 발명에 따른 DRI 영상 획득을 위한 제어함수 특성을 나타낸 그래프

이하, 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 밝고 어두운 영역을 모두 포함한 영상의 일 예를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법은 이미지 센서로 획득된 영상의 휘도를 분석하고, 분석된 휘도 정보를 기준으로 이미지 센서 전면부의 액정 패널의 투과율을 조정하여 단순한 구성으로 HDRI 영상을 획득할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명은 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮춰 어둡게 하고, 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높여 밝게 하여 적은 연산량으로 HDRI 영상을 획득하는 구성을 포함한다.

본 발명은 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성한다.

본 발명은 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하고 HDRI 영상을 획득하는 구성을 포함한다.

도 1은 밝고 어두운 영역을 모두 포함한 영상의 일 예를 나타낸 것으로, 일반적인 영상의 경우 이미지 센서로 획득된 영상이 밝고 어두운 영역이 동시에 존재할 경우 제대로 표현되지 않는다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 단순한 구조 및 적은 연산량을 갖고 실시간으로 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상을 제공할 수 있도록 한 것으로, 도 1에서와 같이, 영상 촬영을 수행하는 이미지 센서부(20)와, 이미지 센서부(20)에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하여 실시간으로 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상을 획득되도록 하는 HDRI 제어 프로세서(10)와, 이미지 센서부(20)의 전면부에 위치하여 HDRI 제어 프로세서(10)의 제어에 의해 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동되는 액정 패널(30)을 포함한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치는 다음과 같은 방법으로 HDRI 영상 획득을 한다.

도 3은 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 4는 영상의 휘도에 따른 투과율 조정을 나타낸 구성도이다.

이미지 센서부(20)의 전면부에 액정 패널(30)을 위치시킨 상태에서 촬영이 이루어지면(201), 액정 패널(30)의 액정셀과 영상의 픽셀을 매핑한다.(S202)

이어, 영상의 지역적 휘도를 분석하여 해당 부분과 매핑되는 액정의 투과율을 조절하여(S203), HDRI 영상을 획득한다.(S204)

액정의 투과율을 조절은 도 4에서와 같이, HDRI 제어 프로세서(10)의 제어에 의해 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동된다.

본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치의 상세 구성 및 HDRI 영상 획득 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치의 상세 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 HDRI 영상 획득 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

그리고 도 7은 본 발명에 따른 매핑 테이블 작성 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 8은 본 발명에 따른 DRI 영상 획득을 위한 제어함수 특성을 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치는 도 5에서와 같이, 영상 촬영을 수행하는 이미지 센서부(55)와, 이미지 센서부(55)에서 촬영된 영상 I( n,m ) 을 그레이 변환을 통해 밝기 정보 I _g ( n,m ) 로 변환하는 그레이 변환부(56)와, 액정의 투과율을 고려하여 그레이 변환부(56)에서 변환된 영상의 밝기 값 I _g (n,m) 을 표준화하는 표준화 함수 처리부(51)와, 표준화 함수 처리부(51)의 표준화 밝기 값 I _s (i,j) 과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터 T _h ,T _l ,β 를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값 ΔLC(i,j) 을 결정하는 제어 함수 처리부(52)와, 제어 함수 처리부(52)의 적분된 LC 제어 값 LC( i,j ) 을 액정 패널(54)로 출력하는 적분기(53)와, 적분기(53)에서 출력되는 LC 제어 값 LC( i,j ) 을 기준으로 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동되는 액정 패널(54)을 포함한다.

여기서, I _s ( i,j ) = I _g ( n,m ) + αLC(i,j) 이고, α 는 표준화 파라미터이고, Δ LC(i,j) = f _c (I _s (i,j)} 이고, T _h ,T _l ,β 는 제어 파라미터로, T _h ,T _l 는 적정 밝기를 조절하기 위한 선택값이고, β 는 응답속도 조절을 위한 선택값이다.

이와 같은 제어 함수 특성은 도 8에서와 같다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치는 도 6에서와 같이, 이미지 센서부에서 영상 촬영이 이루어지면(S601), 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환한다.(S602)

그리고 액정의 투과율을 고려하여 변환된 영상의 밝기 값을 표준화하고, 표준화 밝기 값과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값을 결정하여 적분하여 출력하고(S603), 액정 패널에서 LC 제어 값을 기준으로 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높이는 구동을 하고(S604), 영상을 촬영하여 획득한다.(S605)

이와 같은 과정으로 루프(loop)를 이루어 매 프레임마다 LC 제어를 하고 HDR 영상 획득한다.

이와 같은 본 발명은 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하는데 그 구성은 도 7에서와 같다.

먼저, 액정의 특정 위치에 포인트를 표기하기 위하여 백색의 밝은 배경을 주사하고(S701), 액정의 특정 위치 ( i,j ) 에 검정 블록을 표기한다.(S702)

그리고 영상 촬영을 하고(S703), 이진화를 수행하여(S704) 검정 블록의 위치 (m,n) 을 추출하여(S705), 매핑 테이블을 작성한다.(S706)

이와 같은 과정을 액정 패널의 전체에 위치를 변경하여 수행하여 매핑 테이블을 작성한다.(S707)

이상에서 설명한 본 발명에 따른 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치 및 방법은 이미지 센서로 획득된 영상의 휘도를 분석하고, 분석된 휘도 정보를 기준으로 이미지 센서 전면부의 액정 패널의 투과율을 조정하여 HDRI 영상을 획득하는 것으로, 액정의 특정 위치에 포인트를 표기한 후 영상처리를 통해 포인트의 위치를 찾아 매핑하는 방법으로 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하고, 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하고 HDRI 영상을 획득하는 것이다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10. HDRI 제어 프로세서
20. 이미지 센서부
30. 액정 패널

Claims

영상 촬영을 수행하는 이미지 센서부;
상기 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하여 실시간으로 HDRI(High Dynamic Range Image) 영상이 획득되도록 하는 HDRI 제어 프로세서;
상기 이미지 센서부의 전면부에 위치하여 HDRI 제어 프로세서의 LC 제어에 의해 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동되는 액정 패널;을 포함하고,
HDRI 제어 프로세서는 액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하기 위하여 액정의 특정 위치에 포인트를 표기하기 위하여 백색의 밝은 배경을 주사하고, 액정의 특정 위치 (i,j) 에 검정 블록을 표기하고, 영상 촬영을 하여 이진화를 수행하여 검정 블록의 위치 (m,n) 을 추출하여 매핑 테이블을 작성하고,
HDRI 제어 프로세서는 이미지 센서부에서 촬영된 영상 I(n,m) 을 그레이 변환을 통해 밝기 정보 I_g(n,m) 로 변환하여 표준화 함수 처리를 하여 표준화 밝기 값 I_s(i,j) 과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터 T_h,T_l,β 를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값 ΔLC(i,j) 을 결정하고, 적분된 LC 제어 값 LC(i,j) 을 액정 패널로 출력하고,
여기서, I_s(i,j) = I_g(n,m) + αLC(i,j) 이고, α 는 표준화 파라미터이고, ΔLC(i,j) = f_c(I_s(i,j)} 이고, T_h,T_l,β 는 제어 파라미터로, T_h,T_l 는 적정 밝기를 조절하기 위한 선택값이고, β 는 응답속도 조절을 위한 선택값인 것을 특징으로 하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치.
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제 1 항에 있어서, HDRI 제어 프로세서는,
이미지 센서부에서 촬영된 영상 I(n,m) 을 그레이 변환을 통해 밝기 정보 I_g(n,m) 로 변환하는 그레이 변환부와,
액정의 투과율을 고려하여 그레이 변환부에서 변환된 영상의 밝기 값 I_g(n,m) 을 표준화하는 표준화 함수 처리부와,
상기 표준화 함수 처리부의 표준화 밝기 값 I_s(i,j) 과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터 T_h,T_l,β 를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값 ΔLC(i,j) 을 결정하는 제어 함수 처리부와,
상기 제어 함수 처리부의 LC 제어 값을 적분하여 적분된 LC 제어 값 LC(i,j) 을 액정 패널로 출력하는 적분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치.
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영상 촬영을 수행하는 이미지 센서부;
상기 이미지 센서부에서 촬영된 영상 I(n,m) 을 그레이 변환을 통해 밝기 정보 I_g(n,m) 로 변환하는 그레이 변환부;
액정의 투과율을 고려하여 그레이 변환부에서 변환된 영상의 밝기 값 I_g(n,m) 을 표준화하는 표준화 함수 처리부;
상기 표준화 함수 처리부의 표준화 밝기 값 I_s(i,j) 과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터 T_h,T_l,β 를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값 ΔLC(i,j) 을 결정하는 제어 함수 처리부;
상기 제어 함수 처리부의 LC 제어 값을 적분하여 적분된 LC 제어 값 LC(i,j) 을 액정 패널로 출력하는 적분기;
상기 적분기에서 출력되는 LC 제어 값을 기준으로 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높일 수 있도록 구동되는 액정 패널;을 포함하고,
액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하기 위하여 액정의 특정 위치에 포인트를 표기하기 위하여 백색의 밝은 배경을 주사하고, 액정의 특정 위치 (i,j) 에 검정 블록을 표기하고, 영상 촬영을 하여 이진화를 수행하여 검정 블록의 위치 (m,n) 을 추출하여 매핑 테이블을 작성하고,
여기서, I_s(i,j) = I_g(n,m) + αLC(i,j) 이고, α 는 표준화 파라미터이고, ΔLC(i,j) = f_c(I_s(i,j)} 이고, T_h,T_l,β 는 제어 파라미터로, T_h,T_l 는 적정 밝기를 조절하기 위한 선택값이고, β 는 응답속도 조절을 위한 선택값인 것을 특징으로 하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 장치.
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이미지 센서부에서 영상 촬영을 수행하는 단계;
상기 이미지 센서부에서 촬영된 영상을 그레이 변환을 통해 밝기 정보로 변환하고, 밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하는 단계;
상기 이미지 센서부의 전면부에 위치하는 액정 패널이 상기 LC 제어 값을 기준으로 밝은 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 낮추고 어두운 사물에서 오는 빛은 액정의 투과율을 높이는 단계;를 포함하고,
액정의 픽셀과 이미지 센서 영상의 픽셀의 좌표를 매칭하기 위한 매핑 테이블을 구성하기 위하여 액정의 특정 위치에 포인트를 표기하기 위하여 백색의 밝은 배경을 주사하고, 액정의 특정 위치 (i,j) 에 검정 블록을 표기하고, 영상 촬영을 하여 이진화를 수행하여 검정 블록의 위치 (m,n) 을 추출하여 매핑 테이블을 작성하고,
밝기 정보를 이용하여 LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하는 단계에서, 이미지 센서부에서 촬영된 영상 I(n,m) 을 그레이 변환을 통해 밝기 정보 I_g(n,m) 로 변환하여 표준화 함수 처리를 하여 표준화 밝기 값 I_s(i,j) 과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터 T_h,T_l,β 를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값 ΔLC(i,j) 을 결정하고, 적분된 LC 제어 값 LC(i,j) 을 액정 패널로 출력하고,
여기서, I_s(i,j) = I_g(n,m) + αLC(i,j) 이고, α 는 표준화 파라미터이고, ΔLC(i,j) = f_c(I_s(i,j)} 이고, T_h,T_l,β 는 제어 파라미터로, T_h,T_l 는 적정 밝기를 조절하기 위한 선택값이고, β 는 응답속도 조절을 위한 선택값인 것을 특징으로 하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 방법.
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제 7 항에 있어서, LC 제어 값을 결정하여 매 프레임마다 LC(Liquid Crystal) 제어를 하는 단계는,
이미지 센서부에서 촬영된 영상 I(n,m) 을 그레이 변환을 통해 밝기 정보 I_g(n,m) 로 변환하는 단계와,
액정의 투과율을 고려하여 그레이 변환된 영상의 밝기 값 I_g(n,m) 을 표준화하는 표준화 함수 처리 단계와,
상기 표준화 함수 처리 단계의 표준화 밝기 값 I_s(i,j) 과 영상의 효과 및 제어 속도를 결정하는 제어 파라미터 T_h,T_l,β 를 입력받아 액정의 투과율 변화를 위한 LC 제어 값 ΔLC(i,j) 을 결정하는 제어 함수 처리 단계와,
상기 제어 함수 처리 단계의 LC 제어 값을 적분하여 적분된 LC 제어 값 LC(i,j) 을 액정 패널로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널을 이용한 HDRI 영상 획득 방법.