KR101931631B1 - 카메라 장치의 이미지 부호화장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
카메라의 이미지처리장치가 카메라로부터 획득되는 이미지의 자동초점 필터 값을 추출하여 이미지 복잡도에 따른 압축율 조절 값을 결정하는 압축율결정부와, 카메라로부터 획득되는 이미지를 라인 단위로 이미지 처리하는 처리부와, 이미지처리부에서 출력되는 라인 이미지를 압축율 조절값에 의해 압축하는 정지영상코덱으로 구성된다.
Description
본 발명은 카메라장치의 이미지 부호화장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이미지의 사이즈를 분석하여 압축율을 조정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 카메라 장치에서 이미지를 압축하는 방법은 카메라의 이미지 센서에서 획득되는 이미지 데이터를 이미지처리부에 전달하며, 이미지처리부는 내부의 부호화기를 이용하여 압축 부호화하는 방법을 사용하고 있다. 이때 상기 이미지처리부는 카메라의 이미지 센서에서 획득되는 이미지가 복잡한 이미지이면 압축률을 높여 이미지의 전체적인 용량을 줄이고, 단순한 이미지일 경우 압축률을 낮추어 화질을 높이는 방법을 사용하고 있다.
일반적으로 카메라장치의 상기 이미지처리부는 이미지 데이터를 프레임 단위로 버퍼링하여 처리하는 방법을 사용하고 있다. 이런 경우 상기 이미지처리부는 압축률 조절을 위하여 상기 카메라로부터 수신되는 이미지 데이터를 프레임 단위로 분석하고, 프레임 단위의 이미지 복잡도를 분석하여 압축 부호화율을 조정하게 된다. 그러나 상기 이미지처리부가 프레임 버퍼를 사용하지 않고 라인(Line) 별로 이미지 데이터를 처리하는 라인 버퍼(Line Buffer) 타입을 사용할 경우, 상기 이미지처리부는 사전에 이미지의 복잡도를 알 수가 없기 때문에 미리 압축률을 결정하는 것이 불가능하게 된다. 따라서 카메라장치에서 프레임 버퍼(Frame Buffer) 타입이 아닌 라인 버퍼(Line Buffer) 타입을 사용하는 경우, 상기 이미지처리부는 미리 압축률을 조절하기 힘들고 이미지의 Size가 정해진 전송속도를 초과할 정도로 큰 경우 이미지에 에러가 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 카메라장치에서 카메라로부터 획득되는 이미지를 라인 단위로 처리하는 라인버퍼 타입의 이미지처리부를 사용하는 경우에도 획득되는 이미지 데이터의 복잡도를 분석하여 효율적으로 이미지를 압축 부호화할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지처리부는 카메라로부터 이미지 획득시 자동촛점 결과값으로부터 이미지의 크기를 추정하고, 이를 이용하여 압축률을 조절하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라의 이미지처리장치는, 카메라로부터 획득되는 이미지에서 일부 영역을 이미지의 복잡도를 측정하기 위한 윈도우로 설정하고 상기 윈도우 내의 픽셀들을 필터링하여, 자동초점 필터 값을 추출하여 이미지 복잡도에 따른 압축율 조절 값을 결정하는 압축율결정부와, 상기 카메라로부터 획득되는 이미지를 라인 단위로 처리하되, 상기 자동초점 필터 값을 추출하는 과정에서 얻은 이미지의 윤곽 데이터를 이용하여 복잡도를 판단하는 이미지처리부와, 상기 이미지처리부에서 출력되는 라인 이미지를 상기 압축율 조절값에 의해 압축하는 정지영상코덱으로 구성되고, 상기 압축율결정부는, 상기 카메라로부터 획득되는 이미지의 압축율 조절 값을 결정하기 위한 다수의 팩터(factor)를 저장하는 테이블을 포함하되, 상기 추출된 자동초점 필터 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 이미지 복잡도에 대응하는 팩터를 상기 테이블에서 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치의 이미지처리방법은, 카메라로부터 획득되는 이미지에서 일부 영역을 이미지의 복잡도를 측정하기 위한 윈도우로 설정하고 상기 윈도우 내의 픽셀들을 필터링하여, 자동초점 필터 값을 추출하여 이미지 복잡도에 따른 압축율 조절 값을 결정하는 과정과, 상기 카메라로부터 획득되는 이미지를 이미지 처리부를 이용하여 라인 단위로 처리하되, 상기 자동초점 필터 값을 추출하는 과정에서 얻은 이미지의 윤곽 데이터를 이용하여 복잡도를 판단하는 과정과, 상기 이미지 처리된 라인 이미지를 상기 압축율 조절값에 의해 압축하는 과정으로 이루어지되, 상기 압축율 조절 값을 결정하는 과정은, 압축율결정부를 통해 수행되고, 상기 압축율결정부는, 상기 카메라로부터 획득되는 이미지의 압축율 조절 값을 결정하기 위한 다수의 팩터(factor)를 저장하는 테이블을 포함하되, 상기 추출된 자동초점 필터 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 이미지 복잡도에 대응하는 팩터를 상기 테이블에서 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치는, 이미지를 획득하는 카메라와, 카메라로부터 획득되는 이미지에서 일부 영역을 이미지의 복잡도를 측정하기 위한 윈도우로 설정하고 상기 윈도우 내의 픽셀들을 필터링하여, 자동초점 필터 값을 추출하여 이미지 복잡도에 따른 압축율 조절 값을 결정하는 압축율결정부를 구비하며, 상기 카메라로부터 획득되는 라인 이미지를 표시이미지 및 상기 압축율 조절값에 의해 압축하여 압축이미지로 출력하되, 상기 자동초점 필터 값을 추출하는 과정에서 얻은 이미지의 윤곽 데이터를 이용하여 복잡도를 판단하는 이미지처리부와, 상기 이미지처리부에서 출력되는 표시이미지 및 압축이미지를 프레임 단위로 버퍼링하며, 캡쳐요구시 상기 버퍼링된 프레임 단위의 압축이미지를 저장하도록 제어하는 어플리케이션처리부와, 상기 어플리케이션처리부에서 출력되는 프레임 단위의 표시이미지를 표시하는 표시부와, 상기 어플리케이션처리부에서 출력되는 프레임 단위의 압축이미지를 저장하는 저장부로 구성되고, 상기 압축율결정부는, 상기 카메라로부터 획득되는 이미지의 압축율 조절 값을 결정하기 위한 다수의 팩터(factor)를 저장하는 테이블을 포함하되, 상기 추출된 자동초점 필터 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 이미지 복잡도에 대응하는 팩터를 상기 테이블에서 확인하는 것을 특징으로 한다.
라인단위로 이미지를 처리하는 이미지처리부를 구비하는 카메라장치에서 오토 포커스(Auto Focus) 기능을 이용하여 라인 이미지의 압축율을 조절한다. 이를 위하여 카메라장치에서 이미지처리부는 카메라로부터 이미지 획득시 자동촛점 결과값으로부터 이미지의 크기를 추정하고, 이를 이용하여 압축률을 조절하며, 이로인해 효율적으로 이미지를 압축부호화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치 또는 카메라를 구비하는 휴대단말기 장치의 구성을 도시하는 도면
도 2는 도 1의 이미지처리부의 구성을 도시하는 도면
도 3은 도 2의 압축율결정부의 구성을 도시하는 도면
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 압축율 결정을 위한 윈도우 설정 예를 도시하는 도면이며, 도 4b는 설정된 윈도우 영역에서 추출되는 필터 값에 따라 Q 테이블 조정의 예를 도시하는 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치에서 이미지의 압축율을 조정하는 절차를 도시하는 흐름도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치의 다른 구성 예를 도시하는 도면
도 2는 도 1의 이미지처리부의 구성을 도시하는 도면
도 3은 도 2의 압축율결정부의 구성을 도시하는 도면
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 압축율 결정을 위한 윈도우 설정 예를 도시하는 도면이며, 도 4b는 설정된 윈도우 영역에서 추출되는 필터 값에 따라 Q 테이블 조정의 예를 도시하는 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치에서 이미지의 압축율을 조정하는 절차를 도시하는 흐름도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치의 다른 구성 예를 도시하는 도면
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.
또한, 하기 설명에서는 오토 포커스 필터 값 등과 같은 구체적인 특정 사항들이 나타내고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 라인 이미지를 처리하는 이미지처리부를 구비하는 카메라 장치에서 이미지처리부가 자동 초점(Auto Focus) 과정에서 얻은 이미지의 윤곽 데이터(Edge Data)를 이용해서 이미지의 복잡도를 판단하고, 상기와 같이 판단되는 복잡도를 이용하여 이미지 데이터의 압축 부호화율을 조절한다. 여기서 상기 라인 이미지는 1 라인 이미지(one line image)가 될 수 있으며, 또한 복수의 라인 이미지들이 될 수 있다. 즉, 본 발명의 이미지처리부에서 처리하는 라인 이미지라는 용어는 1개 라인 이미지 또는 2개의 이상의 복수 라인 이미지가 될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 설명되는 용어에서 처리부는 전처리부 및 후처리부를 포함하는 용어로 사용될 것이며, 프리뷰 모드 및 동영상 녹화모드는 표시부에서 동영상 이미지를 표시하는 모드이며, 캡쳐모드는 동영상 이미지를 표시하는 중에 정지영상을 캡쳐하여 저장하는 모드를 의미한다. 또한 본 발명의 실시예에서 정지영상 이미지의 압축율을 결정하는 압축율결정부는 전처리부 내에서 구성되는 것을 가정하여 설명될 것이다. 그러나 상기 압축율결정부는 이미지처리부 내에 독립적으로 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지처리부는 카메라의 이미지 센서에 획득된 이미지를 Auto Focusing할 때 AF Filter Value를 추출하고, 상기 추출된 AF Filter Value를 판단하여 이미지 압축에 필요한 Default Q factor로 사용해도 괜찮은 간단한 이미지인지 아닌지를 판단한다. 그리고 상기 이미지처리부는 상기 AF Filter Value에서 이미지가 Default Q factor를 사용해도 되는 간단한 이미지로 판단되면 기존 기본 압축률로 JPEG 압축을 실행하고, AF Filter Value에서 이미지가 복잡한 이미지로 판단되면 JPEG Q Factor를 조절하여 압축률을 조정한 후 이미지의 압축 부호화를 실행한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치 또는 카메라를 구비하는 휴대단말기 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 이하의 설명에서 카메라장치는 카메라를 구비하는 휴대단말기 장치를 포함하는 용어로 사용될 것이다.
상기 도 1을 참조하면, 카메라110은 이미지센서를 구비하며, 카메라 구동시 이미지 센서를 통해 이미지를 획득하는 기능을 수행한다. 상기 카메라110은 광학부, 이미지 센서 및 신호처리부 등을 구비한다. 상기 광학부는 mecha-shutter, 모터 및 액츄에이터에 의해 구동되며, 상기 액츄에이터에 의해 주밍(zooming) 및 포커싱(focusing) 등의 동작을 수행한다. 상기 광학부는 주변의 이미지를 촬상하며, 이미지센서는 상기 광학부에 의해 촬상되는 이미지를 감지하여 전기적인 신호로 변환한다. 여기서 상기 이미지 센서는 CMOS 또는 CCD센서가 될 수 있으며, 고해상도의 이미지 센서가 될 수 있다. 카메라의 이미지 센서는 global shutter를 내장할 수도 있다. 상기 Global shutter는 센서에 내장된 메카셔터와 유사한 기능을 수행한다.
본 발명의 실시예에서 상기 이미지 센서는 UHD(Ultra High Definition)급 이상의 이미지를 감지할 수 있는 센서가 될 수 있다. 그리고 상기 이미지센서에서 감지되는 이미지는 신호처리부에서 통해 디지털 이미지로 변환되어 출력된다. 상기 카메라110에서 출력데이터는 Bayer data(raw data)가 될 수 있다.
이미지처리부(Image Signal Processor: ISP)120은 상기 카메라110에서 획득되는 이미지를 라인단위로 입력하며, 상기 라인 단위 이미지를 처리하여 표시이미지 및 압축부호화한 이미지를 생성한다. 이때 이미지처리부120은 상기 카메라110을 자동초점(Auto Focusin, AF) 제어할 때 상기 카메라110으로부터 획득되는 이미지의 AF Filter Value를 추출하며, 상기 AF Filter Value를 분석하여 상기 획득된 이미지가 Default Q factor를 사용해도 되는 간단한 이미지로 판단되면 기본 압축률로 수신된 라인이미지들을 압축부호화하며, 복잡한 이미지로 판단되면 Q Factor를 조절하여 압축률을 조정한 후 라인 이미지들의 압축 부호화를 실행한다. 상기 이미지처리부120은 상기 이미지 처리된 표시이미지와 압축 부호화된 이미지(이하 압축이미지라 칭한다)를 라인 단위로 다중화하여 출력한다. 이때 상기 이미지처리부120은 라인 단위의 표시이미지 및 압축이미지에 각각 표시이미지 및 압축이미지임을 식별하기 위한 헤더 정보를 포함하여 출력한다.
어플리케이션처리부(Application Processor, AP)130은 상기 이미지처리부120에서 다중화되는 라인단위의 표시이미지 및 압축이미지들을 각각 역다중화(demultiplexing and/or parsing)하여 프레임 단위로 버퍼링하며, 상기 프레임 단위의 표시이미지 표시부150에 출력한다. 이때 상기 어플리케이션처리부130은 프레임 단위의 압축이미지를 저장하기 위한 프레임 버퍼를 구비할 수 있으며, 이때 상기 압축 이미지를 저장하는 프레임버퍼는 2-5프레임 이미지를 저장할 수 있는 크기로 설정할 수 있다. 여기서 상기 압축이미지를 2-5프레임 버퍼링하는 이유는 제로 셔터렉을 구현하기 위함이다. 일반적으로 카메라 장치는 셔터 온시 셔터 딜레이에 의해 사용자가 뷰파인더 또는 표시부130으로 확인된 이미지를 캡쳐하지 못하고 일정 프레임 지연된 이미지를 획득하게 된다. 즉, 카메라장치는 셔터 버튼이 눌려질 때 사용자가 셔터를 온시키는 시점에서 실제 카메라장치의 셔터가 동작하기까지의 시간 지연(shutter delay, shutter lag, time lag)이 발생된다. 이런 시간 지연은 카메라장치에 따라 다를 수 있으며, 제어부100은 실험적으로 상기 지연시간을 측정하여 이를 알고 있어야 한다. 본 발명의 실시예에서는 셔터 온 감지시 상기 지연시간을 감안하여 버퍼링된 프레임 이미지들 중에서 대응되는 프레임이미지를 선택하여 처리하므로써 제로 셔터렉을 구현한다. 예를 들어 셔터 지연(셔터렉)이 2 프레임이라고 가정하면, 상기 압축이미지를 저장하는 프레임버퍼는 3프레임 이미지를 저장할 수 있는 링버퍼로 구성하면 된다. 이런 경우 프리뷰 모드에서 상기 압축이미지를 버퍼링하는 프레임 버퍼는 매 프레임 주기에서 생성되는 고 해상도의 프레임 이미지들을 설정된 프레임 수만큼 유지되도록 오버 라이팅된다. 그리고 상기 프리뷰 모드에서 셔터 온시(즉, 캡쳐 이미지 요구시) 상기 어플리케이션처리부130은 상기 압축이미지 프레임 버퍼에서 셔터 지연시간이 고려된 압축이미지를 리드하여 저장부140에 저장한다.
저장부140은 카메라장치에서 촬영되는 이미지들을 저장하는 메모리로써, 본 발명의 실시예에서는 정지이미지를 저장하는 것을 예로들어 설명될 것이지만, 동영상 이미지들도 저장할 수 있다. 표시부150은 LCD 또는 LED 등과 같은 표시장치가 될 수 있으며, 카메라장치에서 촬영되는 이미지들 및 촬영 중의 정보들을 표시하는 기능을 수행한다. 입력부160은 카메라장치의 각 기능들의 설정 및 동작을 수행하기 위한 명령어들을 발생하는 버튼들로 구성될 수 있다. 여기서 상기 입력부160의 버튼은 카메라장치의 외부에 버튼 형태로 설정될 수 있으며, 일부 버튼들은 터치패널로 구성할 수도 있다. 이런 경우, 상기 표시부150 및 입력부160의 일부 버튼들은 터치스크린 형태로 구성할 수 있다.
도 2는 도 1의 이미지처리부의 구성을 도시하는 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 전처리부210은 상기 카메라110으로부터 획득되는 라인 이미지를 전처리하는 기능을 수행한다. 여기서 상기 전처리 기능은 3A(AWB(auto white balance), AE(auto exposure), AF(Auto focusing)) 추출 및 처리, 렌즈 셰이딩 보상(lens shading correction), 데드픽셀 보정(dead pixel correction), knee 보정 등이 될 수 있다. 또한 상기 전처리부210은 AF시 상기 카메라110으로부터 획득되는 이미지의 AF Filter Value를 추출하며, 상기 AF Filter Value를 분석하여 상기 획득된 이미지의 압축부호화를 수행하기 위한 Q factor를 설정하는 압축율결정부215를 구비한다.
상기 후처리부230은 상기 전처리된 라인 이미지들을 후처리하는 기능을 수행한다. 상기 후처리부230은 색보간기(color interpolator), IPC(image processing chain), 색변환부(image converter)를 구비할 수 있다. 먼저 상기 색보간기는 상기 카메라110에서 출력되는 이미지(Bayer data)를 컬러 이미지로 변환하는 색 보간 기능을 수행한다. 상기한 바와 같이 카메라110의 이미지센서는 CCD 또는 CMOS 이미지센서가 될 수 있다. 이때 상기 CCD/CMOS 이미지 센서는 컬러필터 배열(color filter array)을 사용하며, 이로인해 각 화소 센서들은 컬러 이미지를 만들기 위한 3가지 색 채널들 중에서 한가지 채널만 가지게 된다. 색보간(color interpolation)은 카메라110에서 출력되는 이미지를의 화소들이 3가지 색상의 RGB를 포함하는 색으로 변환(full color 변환)하는 기능을 수행한다. 상기 색보간기는 인접한 화소들 간의 상관관계를 이용하여 색보간 기능을 수행하며, 일반적으로 이미지처리장치에서 색보간 이전의 이미지처리를 전처리라 칭하고 색보간 이후의 이미지처리를 후처리라 칭한다. 두번째로 IPC는 상기 색보간된 이미지들의 노이즈 감소(noise reduction), 감마 보정(gamma correction), 휘도 보정(luminance correction) 등을 수행한다. 세번째로 색변환부는 상기 후처리된 이미지를 YUV 이미지로 변환한다. 즉, 상기 후처리부230은 상기 이미지를 색보간, 후처리한 후 YUV 이미지로 변환하는 기능을 수행한다.
정지영상 코덱230은 상기 후처리된 라인 이미지들을 수신하며, 상기 전처리부210의 압축율결정부215에서 결정된 Q factor에 의해 상기 수신되는 라인이미지들을 압축 부호화한다. 여기서 상기 정지영상코덱230은 상기 압축율결정부215에서 출력되는 Q factor에 의해 라인이미지의 압축율이 설정되어 수신되는 라인이미지들을 부호화하며, 상기 압축율 조정시 조정된 Q테이블도 함께 출력한다.
다중화부240은 상기 후처리된 표시이미지(즉, YUV 이미지) 및 상기 정지영상코덱230에서 출력되는 압축이미지를 다중화하여 어플리케이션처리부130에 출력한다. 이때 상기 다중화부240은 상기 표시이미지 및 압축이미지를 다중화할 때 표시이미지 및 압축이미지임을 식별하기 위한 헤더 정보를 추가하여 다중화할 수 있다. 상기 다중화되는 라인이미지는 직렬데이터로 변환하여 어플리케이션처리부130에 전달된다.
도 3은 도 2의 압축율결정부215의 구성을 도시하는 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 휘도발생부(Y generator)310은 상기 카메라110으로 출력되는 R,G,B 데이터를 이용하여 휘도 데이터(Y 데이터, Luminance data)를 발생한다. 여기서 상기 휘도데이타를 발생하는 이유는 이미지의 에지(edge) 성분을 검출하여 이미지의 복잡도를 결정하기 위함이다. 필터320은 상기 휘도발생기310에서 출력되는 휘도 데이터 (또는 휘도 데이터 및 G 데이터)를 AF 필터링하여 AF 필터 값(Auto Focusing filter value)을 구한다. 또한 상기 필터420은 상기 카메라100에서 발생되는 이미지의 G 데이터를 필터링하여 AF 필터값을 구할 수도 있다. 이런 경우 상기 휘도발생부(Y 발생부)310은 생략될 수 있다. 또한 상기 필터420은 프레임 이미지 구간에서 설정된 윈도우 영역의 데이터(Y 데이터 및/또는 G 데이터)를 필터링할 수 있다. 이런 경우 설정된 윈도우는 전체 프레임 이미지 또는 프레임 이미지 영역의 특정 구간(영역)의 이미지들이 될 수 있다. 이때 상기 특정 구간(영역)은 프레임 이미지의 특정 라인 이미지(적어도 하나의 라인이미지) 또는 프레임 영역의 특정 영역이 될 수 있다. . 여기서 상기 필터320은 FIR 필터(Finite Impulse Response filter) 및/또는 IIR 필터(Infinite Impulse Response filter)로 구성할 수 있다. 즉, 상기 필터320은 AF 필터시 저주파 성분 및/또는 고주파 성분을 필터링하여 노이즈를 제거하며 이미지의 에지 성분을 검출하기 위한 AF 필터 값(Auto Focusing filter value)을 발생한다. 여기서 상기 필터320은 모든 라인 이미지들의 AF 필터링할 수 있으며, 또는 설정된 영역 또는 라인의 이미지들을 AF 필터링할 수 있다. 가산부(AF sum)330은 상기 필터320에서 출력되는 각 화소(pixel)들의 AF 필터 값들을 가산한다. Q 테이블350은 이미지의 복잡도에 따라 이미지의 압축율을 결정하는 Q factor들을 저장하고 있다. 여기서 상기 Q 테이블은 디폴트 Q factor 및 압축율을 조정하는 다수의 Q factor들을 구비할 수 있다. 판정부340은 상기 가산부330에서 출력되는 AF 가산값과 미리 설정된 기준값을 비교 분석하며, 상기 분석 결과에 따라 이미지의 복잡도에 대응되는 Q factor를 상기 Q테이블에서 결정하여 상기 정지영상코덱230에 출력한다.
도 4a 및 도 4b는 상기 도 3과 같은 구성을 가지는 압축율 결정부215의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 압축율 결정을 위한 윈도우 설정 예를 도시하는 도면이며, 도 4b는 설정된 윈도우 영역에서 추출되는 필터 값의 예를 도시하는 도면이다.
상기 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 압축율결정부215는 프레임 이미지 크기에서 전체 영역 또는 일부 영역을 이미지의 복잡도를 측정하기 위한 윈도우로 설정하고, 설정된 윈도우 내의 픽셀들을 필터링한다. 이때 상기 윈도우를 설정하는 방법은 프레임의 전체 이미지(즉, 카메라 110에서 획득되는 프레임의 전체 이미지)가 될 수 있으며, 또는 도 4a의 410 또는 420과 같이 프레임 이미지 영역 내의 일부 구간들을 설정할 수 있으며, 430과 같이 하나 이상의 라인 이미지 영역을 설정할 수도 있다.
먼저 Y발생부 310은 카메라100으로 획득되는 라인 단위이미지들을 이용하여 Y 데이터들을 발생한다. 그러면 필터320은 자동 초점 조정시의 이미지(상기 Y 데이터 및/또는 상기 카메라110에서 출력되는 이미지의 G 데이터)들을 필터링하는데, 상기 라인 이미지가 도 4a와 같이 설정되는 윈도우 내의 이미지들인 경우, 이를 필터링하여 AF 필터값을 추출한다. 이때 상기 필터320에서 추출되는 AF 필터 값은 도 4b와 같은 값을 가질 수 있다. 그러면 가산부330은 상기 도 4b와 같은 AF 필터값을 가산하며, 판정부340은 상기 가산된 AF 필터값을 설정된 기준값과 비교분석하여 이미지의 복잡도 여부를 판정하며, 판정된 결과에 따른 Q factor를 Q테이블에서 읽어 상기 정지영상코덱230에 인가한다.
즉, 상기 압축율결정부215는 카메라의 이미지 센서에 획득된 이미지를 오토 포커싱할 때 필터320을 통해 설정된 윈도우 내의 자동초점 필터값을 추출하고, 가산부330은 이를 가산하며, 판정부340을 상기 가산된 AF Filter Value를 분석하여 이미지 압축에 필요한 Q factor를 결정한다. 이때 상기 압축율결정부215는 상기 자동초점 필터 값에서 이미지가 디폴트 Q factor를 사용해도 되는 간단한 이미지로 판단되면 기본 압축률로 JPEG 압축을 실행하도록 압축율을 결정하며, 복잡한 이미지로 판단되면 압축율을 결정하는 Q Factor를 조절하여 압축률을 조정한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치에서 이미지의 압축율을 조정하는 절차를 도시하는 흐름도이다.
상기 도 1 - 도 4와 같은 카메라장치의 구성 및 도 5와 같은 흐름도를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치에서 사용자가 입력부160을 통해 카메라 구동명령을 발생하면, 511단계에서 이를 감지하고 어플리케이션처리부130은 이미지처리부120을 제어하여 카메라110을 구동한다. 이때 상기 카메라110은 513단계에서 이미지를 획득하며, 이때 획득되는 이미지는 풀해상도의 베이어 이미지가 될 수 있다. 그리고 상기 이미지처리부120은 513단계에서 상기 카메라110에서 획득되는 이미지를 처리하며, 이때 상기 이미지의 프레임율은 30fps(frame per sec) 또는 그 이상의 프레임율(예를들면 60fps)을 가질 수 있다.
상기와 같은 이미지를 수신하는 이미지처리부120의 전처리부210은 상기 카메라110으로부터 출력되는 이미지를 라인 단위로 전처리하며, 상기 전처리는 3A (AWB(auto white balance), AE(auto exposure), AF(Auto focusing))를 추출하여 처리하고, 렌즈 셰이딩 보상, 데드 픽셀, knee 보정 등이 될 수 있다. 그리고 상기 전처리된 이미지는 후처리부220에 인가된다.
또한 상기 전처리부210은 오토 포커싱을 수행하는 과정에서 획득되는 이미지의 복잡도를 분석하여 이미지의 압축율을 결정한다. 즉, 상기 이미지처리부120은 압축율 결정부215를 통해 라인단위로 압축 부호화할 이미지의 압축율을 결정한다. 이를 위하여 이미지처리부120은 515단계에서 프레임 이미지에서 도 5a와 같이 설정된 윈도우 내의 휘도데이터를 필터링(FIR and/or IIR filtering)하여 도 5b와 같은 AF 필터값을 추출하며, 상기 추출된 AF 필터값을 가산한다. 이후 상기 가산된 AF 필터값을 분석하여 517단계에서 디폴트 Q factor로 부호화가 가능한가 검사한다. 이때 상기 디폴트 Q factor로 부호화가 가능하면 상기 이미지처리부120은 519단계에서 디폴트 Q factor로 설정하며, 상기 디폴트 Q factor로 부호화가 불가능하면 상기 이미지처리부120은 521단계에서 상기 AF 필터값에 대응되는 Q factor로 한다. 이후 상기 이미지처리부120은 523단계에서 상기와 같이 설정되는 Q factor를 정지영상 코덱230에 인가하며, 정지영상 코덱230은 상기 인가되는 Q factor에 의해 입력되는 라인이미지를 압축 부호화한다.
상기와 같이 같이 설정되는 압축율로 이미지를 처리하는 과정을 살펴보면, 상기 전처리부210에서 전처리되는 라인이미지는 후처리부220에 인가된다. 그러면 상기 후처리부220은 상기 전처리된 라인 이미지들을 입력하여 라인 이미지를 컬러 인터폴레이션, 노이즈 보정(noise reduction), 감마 보정 및 색변환 등의 후처리 동작을 한다. 즉, 상기 컬러인터폴레이션 동작을 수행하여 각 화소 데이터를 RGB 성분을 포함하는 데이터로 생성하고, 컬러 인터폴레이션된 각 화소데이타들의 노이즈 등을 보정한 후, 이를 다시 YUV 데이터로 변환하는 기능을 수행한다.
그리고 상기 정지영상 코덱230은 상기 도 5와 같은 절차에 의해 결정된 Q factor에 의해 압축 부호화율이 설정되며, 상기 후처리부220에서 출력되는 라인이미지들을 설정된 압축부호화율로 압축 부호화한다. 여기서 상기 정지영상코덱230은 정지이미지 부호기로써 JPEG부호기가 될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 정지 이미지는 JPEG(Joint Photographic Expert Group)인 경우를 예로들어 설명하고 있지만, 상기 정지이미지는 다른 정지 부호화 방법(예를들면 TIFF(Tagged-Image File Format))을 사용할 수도 있다.
이때 상기 후처리부220에서 출력되는 이미지는 YUV 이미지로써 프리뷰모드 또는 동영상 녹화모드시 표시부150에 표시되는 표시이미지가 될 수 있으며, 상기 정지영상 코덱230에서 출력되는 압축 이미지는 사용자가 캡쳐 요구시 저장부230에 저장하기 위한 정지영상 이미지가 될 수 있다. 이후 다중화부240은 상기 표시이미지 및 압축이미지를 다중화하여 어플리케이션처리부130에 출력한다. 이때 상기 다중화부240은 라인 단위의 표시이미지 및 압축이미지에 각각 표시이미지 및 압축이미지임을 식별하기 위한 헤더 정보를 포함하여 출력한다.
그러면 상기 어플리케이션처리부(AP)130은 상기 이미지처리부120에서 다중화되는 라인단위의 표시이미지 및 압축이미지들을 각각 역다중화(demultiplexing and/or parsing)하여 프레임 단위로 버퍼링하며, 상기 프레임 표시이미지를 표시부150에 출력하여 표시한다. 이때 상기 표시이미지는 프리뷰 이미지가 될 수 있다. 또한 상기 어플리케이션처리부130은 설정된 수의 프레임 이미지를 버퍼링하기 위한 프레임 버퍼를 구비한다. 따라서 상기 어플리케이션처리부130은 상기 이미지처리부120에서 압축되어 전송되는 라인 이미지들을 프레임 단위로 버퍼링하며, 이때 버퍼링되는 프레임 이미지들의 수는 제로 셔터렉을 구현할 수 있을 정도의 프레임 수가 된다. 그러므로 상기 어플리케이션처리부130은 상기 이미지처리부120에서 전달되는 압축이미지들을 설정 프레임 수로 유지될 수 있도록 오버라이트한다.
상기와 같이 프리뷰모드 또는 동영상 녹화모드를 수행하는 상태에서 캡쳐요구가 발생되면, 상기 어플리케이션처리부130은 제로 셔터렉을 구현하기 위하여 셔터 온 시점에 대응되는 프레임의 압축 이미지를 프레임 버퍼에서 억세스하며, 상기 억세스된 이미지를 저장부140에 저장한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라장치의 다른 구성 예를 도시하는 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 카메라장치에서 상기 표시이미지와 압축이미지는 서로 다른 이미지 사이즈를 가질 수 있다. 즉, 상기 표시이미지는 표시부130에 표시되는 이미지 또는 동영상 녹화시 저장되는 이미지를 의미하며, 상기 압축이미지는 사용자가 캡쳐 요구시 정지 이미지로 저장되는 이미지를 의미하다. 따라서 상기 정지 이미지는 상기 카메라110의 풀해상도 이미지 또는 이보다 작은 사이즈를 가지는 YUV 이미지를 압축한 이미지가 될 수 있다. 따라서 일반적으로 카메라 장치의 이미지처리부120은 도 6과 같이 표시이미지를 생성하기 위한 카메라110으로부터 획득되는 이미지를 작은 사이즈로 스케일링하는 이미지 스케일러를 구비할 수 있다.
상기 도 6과 같은 구성을 가지는 이미지처리부120의 동작을 살펴보면, 카메라 구동명령을 발생하면, 카메라110은 풀해상도의 이미지를 획득하여 전처리부610에 인가한다. 그러면 상기 전처리부610은 상기 획득되는 카메라110의 이미지를 전처리하며, 동시에 상기 도 3과 같은 압축율결정부615는 설정된 윈도우 내의 화소들을 필터링하여 이미지의 복잡도를 분석한 후 이에 따른 Q factor를 생성하여 정지영상코덱650에 인가하다. 이때 상기 전처리부610은 상기한 바와 같이 입력되는 라인 단위의 이미지들을 전처리하며, 상기 전처리는 3A (AWB(auto white balance), AE(auto exposure), AF(Auto focusing))를 추출하여 처리하고, 렌즈 셰이딩 보상, 데드 픽셀, knee 보정 등이 될 수 있다.
그러면 이미지스케일러620은 상기 전처리된 라인 단위의 이미지를 설정된 이미지 사이즈로 스케일링하며, 이때 상기 이미지는 카메라110의 풀 해상도 이미지로써 상기 이미지 스케일링은 표시부130에 표시하기 위한 크기로 수행할 수 있다. 여기서 상기 이미지 스케일링은 리사이즈(resize), 데시메이션(decimation), 인터폴레이션(interpolation), 크롭(crop), 가산 및 평균 등의 다양한 방법들 중에 한 가지 이상의 방법을 사용하여 구현할 수 있다. 상기 이미지 스케일러620은 카메라110에서 획득되는 풀 해상도 이미지의 화소수를 줄여 표시부150에 표시할 수 있는 적정 크기로 스케일링하며, 또한 표시부150의 화면비에 맞도록 상기 이미지를 스케일링할 수 있다. 여기서 상기 이미지스케일링은 다양한 비율로 스케일링할 수 있다.
상기와 같이 스케일링된 라인 단위의 이미지는 후처리부630에서 후처리된다. 상기 후처리과정에서는 컬러 인터폴레이션, 노이즈 보정(noise reduction), 감마 보정 및 색변환 등의 기능을 수행할 수 있다.
또한 상기 전처리된 라인 단위의 풀해상도 이미지는 후처리부640에 인가된다. 여기서 상기 후처리부640은 상기 후처리부630과 동일한 동작을 수행할 수 있으며, 처리되는 이미지 사이즈는 다르다. 즉, 상기 후처리부630은 이미지 스케일링된 라인 단위의 이미지를 후처리하며, 상기 후처리부650은 상기 카메라110에서 획득된 풀 해상도 이미지(또는 사용자에 의해 설정된 크기의 이미지)를 후처리한다. 그러면 정지영상 코덱650은 상기 압축율결정부615에 의해 결정된 부호화율(압축율)로 상기 후처리부640에서 출력되는 이미지를 압축 부호화한다.
이후 다중화부660은 상기 표시이미지 및 압축이미지를 다중화하여 어플리케이션처리부130에 출력한다. 이때 상기 다중화부660은 라인 단위의 표시이미지 및 압축이미지에 각각 표시이미지 및 압축이미지임을 식별하기 위한 헤더 정보를 포함하여 출력한다.
본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
Claims (14)
- 카메라의 이미지처리장치에서 있어서,
카메라로부터 획득되는 이미지에서 일부 영역을 이미지의 복잡도를 측정하기 위한 윈도우로 설정하고 상기 윈도우 내의 픽셀들을 필터링하여, 자동초점 필터 값을 추출하여 이미지 복잡도에 따른 압축율 조절 값을 결정하는 압축율결정부와,
상기 카메라로부터 획득되는 이미지를 라인 단위로 처리하되, 상기 자동초점 필터 값을 추출하는 과정에서 얻은 이미지의 윤곽 데이터를 이용하여 복잡도를 판단하는 이미지처리부와,
상기 이미지처리부에서 출력되는 라인 이미지를 상기 압축율 조절값에 의해 압축하는 정지영상코덱으로 구성되고,
상기 압축율결정부는,
상기 카메라로부터 획득되는 이미지의 압축율 조절 값을 결정하기 위한 다수의 팩터(factor)를 저장하는 테이블을 포함하되, 상기 추출된 자동초점 필터 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 이미지 복잡도에 대응하는 팩터를 상기 테이블에서 확인하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서, 상기 압축율결정부는
상기 카메라에서 획득되는 이미지의 휘도데이터 또는 G 데이터를 필터링하여 자동초점 필터 값을 발생하는 필터와,
상기 자동초점 필터값을 가산하는 가산부와,
상기 가산된 필터값을 분석하여 이미지 복잡도에 따라 압축율을 조절하기 위한 팩터를 결정하는 판정부로 구성된 것을 특징으로 하는 장치. - 제2항에 있어서, 상기 판정부는 테이블을 구비하며, 상기 가산된 필터값을 상기 테이블과 비교 분석하여 팩터로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 이미지처리부는
상기 카메라에서 획득되는 이미지의 자동 노출 및 초점, 렌즈 셰이딩 및 데드픽셀 등을 보정하는 전처리부와,
상기 전처리된 이미지를 색보간 및 색변환하는 후처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 장치. - 제3항에 있어서, 상기 이미지처리부는
상기 카메라에서 획득되는 이미지의 자동 노출 및 초점, 렌즈 셰이딩 및 데드픽셀 등을 보정하는 전처리부와,
상기 전처리된 이미지를 표시부의 크기로 스케일링하는 이미지스케일러와,
상기 스케일링된 이미지를 색보간 및 색변환하는 표시이미지 후처리부와,
상기 전처리된 이미지를 색보간 및 색변환하여 상기 정지영상 코덱에 전송하는 압축이미지 후처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 장치. - 카메라의 이미지처리방법에서 있어서,
카메라로부터 획득되는 이미지에서 일부 영역을 이미지의 복잡도를 측정하기 위한 윈도우로 설정하고 상기 윈도우 내의 픽셀들을 필터링하여, 자동초점 필터 값을 추출하여 이미지 복잡도에 따른 압축율 조절 값을 결정하는 과정과,
상기 카메라로부터 획득되는 이미지를 이미지 처리부를 이용하여 라인 단위로 처리하되, 상기 자동초점 필터 값을 추출하는 과정에서 얻은 이미지의 윤곽 데이터를 이용하여 복잡도를 판단하는 과정과,
상기 이미지 처리된 라인 이미지를 상기 압축율 조절값에 의해 압축하는 과정으로 이루어지되,
상기 압축율 조절 값을 결정하는 과정은, 압축율결정부를 통해 수행되고,
상기 압축율결정부는,
상기 카메라로부터 획득되는 이미지의 압축율 조절 값을 결정하기 위한 다수의 팩터(factor)를 저장하는 테이블을 포함하되, 상기 추출된 자동초점 필터 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 이미지 복잡도에 대응하는 팩터를 상기 테이블에서 확인하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제6항에 있어서, 상기 압축율 조절 값을 결정하는 과정은,
상기 카메라에서 출력되는 이미지의 휘도데이터 또는 G 데이터를 필터링하여 자동초점 필터 값을 발생하는 과정과,
상기 자동초점 필터값을 가산하는 과정과,
상기 가산된 필터값을 분석하여 이미지 복잡도에 따라 압축율을 조절하기 위한 팩터를 결정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법. - 제7항에 있어서, 상기 팩터를 결정하는 과정은 상기 가산된 필터값을 상기 테이블과 비교 분석하여 팩터로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 이미지처리과정은
상기 카메라에서 획득되는 이미지의 자동 노출 및 초점, 렌즈 셰이딩 및 데드픽셀 등을 보정하는 전처리 과정과,
상기 전처리된 이미지를 색보간 및 색변환하는 후처리과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법. - 제8항에 있어서, 이미지처리과정은
상기 카메라에서 획득되는 이미지의 자동 노출 및 초점, 렌즈 셰이딩 및 데드픽셀 등을 보정하는 전처리과정과,
상기 전처리된 이미지를 표시부의 크기로 스케일링하는 과정과,
상기 스케일링된 이미지를 색보간 및 색변환하는 표시이미지 후처리과정과,
상기 전처리된 이미지를 색보간 및 색변환하여 압축할 이미지로 생성하는 압축이미지 후처리과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법. - 카메라장치에 있어서,
이미지를 획득하는 카메라와,
카메라로부터 획득되는 이미지에서 일부 영역을 이미지의 복잡도를 측정하기 위한 윈도우로 설정하고 상기 윈도우 내의 픽셀들을 필터링하여, 자동초점 필터 값을 추출하여 이미지 복잡도에 따른 압축율 조절 값을 결정하는 압축율결정부를 구비하며, 상기 카메라로부터 획득되는 라인 이미지를 표시이미지 및 상기 압축율 조절값에 의해 압축하여 압축이미지로 출력하되, 상기 자동초점 필터 값을 추출하는 과정에서 얻은 이미지의 윤곽 데이터를 이용하여 복잡도를 판단하는 이미지처리부와,
상기 이미지처리부에서 출력되는 표시이미지 및 압축이미지를 프레임 단위로 버퍼링하며, 캡쳐요구시 상기 버퍼링된 프레임 단위의 압축이미지를 저장하도록 제어하는 어플리케이션처리부와,
상기 어플리케이션처리부에서 출력되는 프레임 단위의 표시이미지를 표시하는 표시부와,
상기 어플리케이션처리부에서 출력되는 프레임 단위의 압축이미지를 저장하는 저장부로 구성되고,
상기 압축율결정부는,
상기 카메라로부터 획득되는 이미지의 압축율 조절 값을 결정하기 위한 다수의 팩터(factor)를 저장하는 테이블을 포함하되, 상기 추출된 자동초점 필터 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 상기 이미지 복잡도에 대응하는 팩터를 상기 테이블에서 확인하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제11항에 있어서, 상기 이미지처리부는
상기 카메라로부터 획득되는 이미지를 라인 단위로 이미지 처리하여 표시이미지를 생성하는 처리부와,
상기 이미지처리부에서 출력되는 라인 단위의 이미지를 상기 압축율 조절값에 의해 압축하여 압축이미지를 출력하는 정지영상코덱과,
상기 라인 단위의 표시이미지 및 압축이미지들을 다중화하여 상기 어플리케이션처리부에 전송하는 다중화부로 구성된 것을 특징으로 하는 장치. - 제12항에 있어서, 상기 압축율결정부는
상기 카메라에서 출력되는 이미지의 휘도데이터를 필터링하여 자동초점 필터 값을 발생하는 필터와,
상기 자동초점 필터값을 가산하는 가산부와,
상기 가산된 필터값을 분석하여 이미지 복잡도에 따라 압축율을 조절하기 위한 팩터를 결정하는 판정부로 구성된 것을 특징으로 하는 장치. - 제13항에 있어서, 상기 판정부는 테이블을 구비하며, 상기 가산된 필터값을 상기 테이블과 비교 분석하여 팩터로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
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