KR102095558B1 - 자동 초점 조절 방법 - Google Patents

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KR102095558B1
KR102095558B1 KR1020140112335A KR20140112335A KR102095558B1 KR 102095558 B1 KR102095558 B1 KR 102095558B1 KR 1020140112335 A KR1020140112335 A KR 1020140112335A KR 20140112335 A KR20140112335 A KR 20140112335A KR 102095558 B1 KR102095558 B1 KR 102095558B1
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한화테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명은 자동 초점 조절 시스템 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 영상을 분할한 복수의 1xN 블록들 각각에 1차원 이산 코사인 변환(DCT)을 수행하여 DCT 계수를 출력하는 단계; 인포커스 영역에서, 상기 1xN 블록의 DCT 계수들 중 저주파 성분과 상기 저주파 성분에 인접한 제1 중주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제1 DCT 마스크를, 상기 복수의 1xN 블록들의 DCT 계수들에 적용하여 제1 초점 값을 산출하는 단계; 및 디포커스 영역에서, 상기 1xN 블록의 DCT 계수들 중 고주파 성분과 상기 고주파 성분에 인접한 제2 중주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제2 DCT 마스크를, 상기 복수의 1xN 블록들의 DCT 계수들에 적용하여 제2 초점 값을 산출하는 단계;를 포함한다.

Description

자동 초점 조절 방법{Auto focussing method}
본 발명은 자동 초점 조절 시스템 및 방법에 관한 것이다.
자동 초점 기능은 초점이 맞지 않은 흐릿한 영상을 뚜렷한 영상으로 만들기 위해 렌즈의 위치를 앞/뒤로 조절하여 피사체의 영상이 영상 센서에 가장 선명하게 맺히도록 하는 기능이다.
종래 자동 초점 조절 시스템에서는 촬상 화면 윈도우 내에 설정한 특정 영역에서의 영상 신호의 주파수 성분을 가산하여 초점 값을 생성하고, 이 초점 값이 최대가 되는 방향으로 포커스 렌즈가 이동된다.
한국공개특허 KR 2006-0089093
본 발명은 저조도 상황이나 스폿이 있는 상황에서 효과적으로 자동 초점 조절이 가능한 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 영상을 분할한 복수의 1xN 블록들 각각에 1차원 이산 코사인 변환(DCT)을 수행하여 DCT 계수를 출력하는 단계; 인포커스 영역에서, 상기 1xN 블록의 DCT 계수들 중 저주파 성분과 상기 저주파 성분에 인접한 제1 중주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제1 DCT 마스크를, 상기 복수의 1xN 블록들의 DCT 계수들에 적용하여 제1 초점 값을 산출하는 단계; 및 디포커스 영역에서, 상기 1xN 블록의 DCT 계수들 중 고주파 성분과 상기 고주파 성분에 인접한 제2 중주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제2 DCT 마스크를, 상기 복수의 1xN 블록들의 DCT 계수들에 적용하여 제2 초점 값을 산출하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 초점값 및 제2 초점값 중 변화율이 큰 초점 값을 선택하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 초점 값이 임계값 미만이면 상기 제1 초점 값을 선택하고, 상기 제2 초점값이 임계값 이상이면 상기 제2 초점값을 선택하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 초점 값 산출 단계와 상기 제2 초점 값 산출 단계는 선택적으로 수행되고, 이전 영상의 초점 값이 임계값 미만이면 상기 제1 초점 값 산출 단계가 수행되고, 이전 영상의 초점 값이 임계값 이상이면 상기 제2 초점 값 산출 단계가 수행될 수 있다.
상기 고주파 성분은 제1 고주파 성분과 상기 제1 고주파 성분보다 높은 제2 고주파 성분을 포함하고, 상기 제2 DCT 마스크는 상기 제2 고주파 성분을 제외한 제1 고주파 성분을 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은 DCT(Discrete Cosine Transform)를 이용하여 저조도 상황에서 노이즈로 인한 자동 초점을 저해하는 현상을 현저히 줄이고, 선명한 영상을 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 1xN 영상 블록의 DCT 계수들의 주파수 성분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 값 그래프(focus value curve)에서 초점 조절 영역과 주파수 영역 간의 관계를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 계수들에 DCT 마스크를 사용한 초점 조절을 설명하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점값 추정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초점값 추정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 자동 초점 조절 방법의 일 예를 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 11은 도 9에 도시된 자동 초점 조절 방법의 다른 예를 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명의 실시예의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명의 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템(1)은 렌즈(10), 영상센서(30), 초점 조절부(50) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.
피사체에 반사된 빛이 렌즈(10)를 통과하면 한곳으로 모이게 되고, 영상 센서(30)는 그 빛을 전기적 신호로 바꾼다. 영상 센서(30)는 RGB 바이어 패턴(byer pattern) 형태의 영상 신호를 출력할 수 있다.
초점 조절부(50)는 분할부(101), DCT부(103), 초점값 추정부(105) 및 제어부(109)를 포함할 수 있다.
분할부(101)는 한 프레임의 영상을 소정 크기(1xN)(N은 정수)의 M개의 블록들로 분할한다. 블록 사이즈는 시스템 설계에 따라 달라질 수 있다. 각 블록의 1×N개의 데이터는 해당 위치의 픽셀 값(예를 들어, Y(휘도) 값)에 해당한다.
DCT부(103)는 분할된 각 영상 블록에 대해 1차원 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT)을 수행하여 공간 영역(Spatial Domain)의 영상 신호를 주파수 영역(Frequency Domain)의 DCT 계수로 변환한다. DCT부(103)는 행 단위의 1xN 의 DCT 계수들을 출력한다.
DCT는 영상의 휘도 신호를 저주파 성분으로부터 고주파 성분까지 분해하는 방식이다. 1차원 DCT를 수행하여 행 단위로 출력되는 DCT 계수들 중, 첫 번째 DCT 계수는 영상의 평균값에 해당하는 DC 성분이고, 이후 계수들은 저주파 성분부터 고주파 성분에 해당하는 AC 성분이다. AC 성분의 DCT 계수들은 좌측에서 우측으로 갈수록 저주파 성분에서 고주파 성분에 상응한다.
2차원 DCT를 수행하는 경우 라인 메모리나 프레임 메모리가 필요한 반면, 본 발명의 실시예는 1차원 DCT를 수행함으로써 라인 메모리나 프레임 메모리가 필요하지 않아, 리소스 면에서 효율성이 증대되고, 초점 조절 속도가 높아질 수 있다.
초점값 추정부(105)는 한 프레임의 영상에 대한 DCT 계수들에 대해 특정 주파수 성분을 필터링(선택)하는 대역 통과 필터를 적용하여 영상에 대한 초점 값을 추정할 수 있다. 초점값 추정부(105)는 초점 조절 영역을 인포커스 영역과 디포커스 영역으로 구분하고, 인포커스 영역에서는 고주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 이용하여 초점 값을 산출하고, 디포커스 영역에서는 저주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 이용하여 초점 값을 산출한다.
초점값 추정부(105)는 초점값 산출부(106) 및 마스크 생성부(107)를 포함할 수 있다.
초점값 산출부(106)는 대역 통과한 1xN 영상 블록의 DCT 계수들의 절대값의 평균을 계산할 수 있다. 그리고, 초점값 산출부(106)는 M개의 영상 블록들의 DCT 계수들의 절대값의 평균들을 평균하여 한 프레임의 영상에 대한 초점 값을 추정할 수 있다.
마스크 생성부(107)는 대역 통과 필터로서 기능하는 DCT 마스크를 생성할 수 있다. 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에 DCT 마스크를 마스킹하여 DCT 계수들의 AC 성분을 가변적으로 선택함으로써, 노이즈와 스폿 환경에서도 신속하고 정확하게 초점 조절을 수행할 수 있다.
식 1은 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에 대한 DCT 마스킹(Cm)을 나타내는 식이고, 식 2는 마스킹된 1xN 영상 블록의 DCT 계수들의 절대값의 평균(BCm)을 계산하는 식이고, 식 3은 현재 프레임 영상(n)에 대한 M개의 영상 블록들의 BCm들을 평균하여 초점 값(FBCm)을 계산하는 식이다. 여기서, C는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들, m은 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에서 특정 주파수 성분들을 선택하는 DCT 마스크, i와 j는 영상에서 1xN 영상 블록의 행열 위치 인덱스이다.
Cm = C(1 x N) * m(1 x N) ... (1)
BCm(i,j) = Mean (Abs (Cm(1 x N))) ... (2)
FBCm(n) = Mean (BCm(i,j)) ... (3)
본 발명의 일 실시예에서는 1차원 DCT 수행에 의해 구해진 1xN DCT 계수들의 AC 성분을 복수의 주파수 성분, 예를 들어, 저주파 성분(LF), 중주파 성분(MF) 및 고주파 성분(HF)으로 구분할 수 있다. 그리고, 초점 조절 영역을 복수의 영역, 예를 들어, DCT 계수들의 저주파 성분(LF)을 위주로 초점을 조절하는 제1 초점 조절 영역과 DCT 계수들의 고주파 성분(HF)을 위주로 초점을 조절하는 제2 초점 조절 영역으로 구분할 수 있다. 제1 초점 조절 영역은 초점에서 벗어난 디포커스(defocus) 영역으로, 디포커스(defocus)에서 초점 근처의 인포커스(infocus)로 찾아가기 위해 빠른 속도로 렌즈를 이동시키며 초점을 조절하는 초점 조절 속도 향상 영역이다. 제2 초점 조절 영역은 인포커스(infocus) 영역으로, 인포커스(infocus)에서 초점의 위치를 정확하게 찾아 렌즈를 이동시키는 영역이다. 본 발명의 실시예에서는 제1 초점 조절 영역을 클라임 영역(Climb)이라 하고, 제2 초점 조절 영역을 피크 영역(Peak)이라고도 칭한다. 제1 초점 조절 영역과 제2 초점 조절 영역은 초점 값을 기초로 구분될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 1xN 영상 블록의 DCT 계수들의 주파수 성분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
1xN 영상 블록의 DCT 계수들은 첫번째 DC 성분과 두 번째 이후의 AC 성분으로 분류되고, AC 성분은 저주파 성분(LF), 중주파 성분(MF) 및 고주파 성분(HF)으로 분류될 수 있다.
제1 주파수 영역(FA1)은 AC 성분의 저주파 성분(LF)과 중주파 성분(MF) 중 저주파 성분(LF)에 인접한 제1 중주파 성분(MF1)을 포함할 수 있다. 제2 주파수 영역(FA2)은 AC 성분의 고주파 성분(HF)과 중주파 성분(MF) 중 고주파 성분(HF)에 인접한 제2 중주파 성분(MF2)을 포함할 수 있다.
고주파 성분(HF)은 노이즈의 영향을 많이 받으므로, 고주파 성분(HF)을 상대적으로 낮은 제1 고주파 성분(HF1)과 상대적으로 높은 제2 고주파 성분(HF2)으로 구분하고, 제2 주파수 영역(FA2)에는 제2 고주파 성분(HF2)은 제외한 제1 고주파 성분(HF1)을 포함할 수 있다. 고주파 성분(HF)의 노이즈를 제거함으로써 스폿이 존재하는 환경에서도 자동 초점 조절이 가능하다.
마스크 생성부(107)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들 중 제1 주파수 영역(FA1)에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제1 DCT 마스크를 생성할 수 있다. 마스크 생성부(107)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들 중 제2 주파수 영역(FA2)에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제2 DCT 마스크를 생성할 수 있다.
제1 DCT 마스크는 제1 초점 조절 영역에서 초점 조절을 위해 사용되고, 제2 DCT 마스크는 제2 초점 조절 영역에서 초점 조절을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 초점 조절 영역에 따라 DCT 마스크를 전환하여, 초점 값을 산출하는데 사용하는 주파수 성분을 달리함으로써 자동 초점 조절 속도를 향상시키고 선명한 영상을 얻을 수 있다.
제어부(109)는 산출된 초점 값을 참조하여, 그 값이 커지는 방향, 즉 영상이 선명해지는 방향으로 구동부(70)를 제어하여, 구동부(70)가 렌즈(10)의 위치를 조절하도록 한다.
초점 조절부(50)는 렌즈(10),영상센서(30) 및 구동부(70)와 함께 카메라에 일체로 집적될 수도 있고, 별도의 컴퓨팅 장치에 집적될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 값 그래프(focus value curve)에서 초점 조절 영역과 주파수 영역 간의 관계를 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템은 초점 값이 피크(peak)를 형성하는 렌즈 위치를 영상의 선명도(sharpness)가 최상인 지점으로 판단하고 렌즈의 위치를 이동시킨다. 자동 초점 조절 시스템은 1차원 DCT 수행을 통해 산출되는 주파수 성분들에서, 초점 값을 기초로 구분된 영역별로 특정 대역의 주파수 성분들을 추출하고 조합하는 대역 통과 필터로서 DCT 마스크를 사용함으로써, 야간 저조도에서 스폿(Spot)이 존재하는 환경에서도 신속하고 정확하게 자동 초점을 수행할 수 있도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템은 초점 값이 AFc 이하인 제1 초점 조절 영역(Climb)에서, 1xN 영상 블록의 DCT 계수들 중 저주파 성분(LF)과 중주파 성분(MF)의 일부를 필터링하는 제1 DCT 마스크를 사용할 수 있다. 그리고, 자동 초점 조절 시스템은 피크 초점 값(AFp)을 포함하고 초점 값이 AFc 이상인 제2 초점 조절 영역(Peak)에서, 1xN 영상 블록의 DCT 계수들 중 제1 고주파 성분(HF1)과 중주파 성분(MF)의 일부를 필터링하는 제2 DCT 마스크를 사용할 수 있다.
제1 DCT 마스크와 제2 DCT 마스크에는 가중치가 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 DCT 마스크는 저주파 성분이 강해지는 방향, 즉 DCT 계수의 좌측 방향으로 갈수록 상대적으로 가중치가 더 높게 설정될 수 있다. 제2 DCT 마스크는 고주파 성분이 강해지는 방향, 즉 DCT 계수의 우측 방향으로 갈수록 상대적으로 가중치가 더 높게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예는 영상 블록 사이즈 및/또는 DCT 마스크 사이즈에 따라, 또는 사용자 설정에 따라 저주파 성분(LF), 중주파 성분(MF) 및 고주파 성분(HF)의 영역은 다르게 설정될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 계수들에 DCT 마스크를 사용한 초점 조절을 설명하는 그래프이다. x축은 렌즈의 위치이고, y축은 초점 값이다.
도 5는 주간 영상에 1차원 DCT를 수행 후 초점 조절을 수행한 예이고, 도 6은 스폿과 노이즈가 있는 야간 영상에 1차원 DCT를 수행한 후 초점 조절을 수행한 예이다. 도 5 및 도 6에서는 본 발명의 실시예에 따라 1x16 및 1x32의 영상 블록에 대해 1차원 DCT를 수행하고 제1 DCT 마스크 또는 제2 DCT 마스크를 적용하여 초점 조절을 수행한 예(1x16-M1/M2, 1x32-M1/M2)와, 8x8의 영상 블록에 2차원 DCT를 수행하고 제1 DCT 마스크 또는 제2 DCT 마스크를 적용하여 초점 조절을 수행한 비교예(8x8-M1/M2, 8x8-M1/M2)를 도시하고 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 초점 값 그래프들은 카메라 설치 환경에 따라 달라질 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 주간 및 야간의 경우, 1차원 DCT를 수행한 경우는 2차원 DCT를 수행한 경우와 비교하여 비슷한 그래프의 기울기(즉, 증감율 또는 변화율)를 갖거나 더 큼을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 1차원 DCT를 수행하여 초점 조절을 함으로써 라인 메모리나 프레임 메모리처럼 별도의 메모리가 필요하지 않아 연산량 및 시간을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 제1 초점 조절 영역에서는 제1 DCT 마스크(M1)를 이용하여 자동 초점 조절을 수행하고, 제2 초점 조절 영역에서는 제2 DCT 마스크(M2)를 이용하여 자동 초점 조절을 수행한다. 디포커스인 제1 초점 조절 영역에서는 영상의 저주파 성분을 이용하여 렌즈 위치를 조절하고, 인포커스인 제2 초점 조절 영역에서는 고주파 성분을 이용하여 렌즈 위치를 조절함으로써 보다 신속하게 초점 조절을 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 주간 및 야간 영상에서 디포커스 영역은 고속으로 인포커스 영역은 저속으로 렌즈의 속도를 조절하여 초점 값이 최대(peak)가 되는 렌즈 위치를 탐색하는 시간을 줄여 신속하고 정확하게 자동 초점 조절을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점값 추정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예예 따른 초점값 추정부(105A)는 마스크 생성부(107A) 및 초점값 산출부(106A)를 포함할 수 있다.
마스크 생성부(107A)는 제1 DCT 마스크 생성부(117) 및 제2 DCT 마스크 생성부(137)를 포함할 수 있다.
제1 DCT 마스크 생성부(117)는 1xN 영상 블록의 1차원 DCT 변환에 의한 DCT 계수들 중 저주파 성분(LF)과 제1 중주파 성분(MF1)에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제1 DCT 마스크(M1)를 생성할 수 있다.
제2 DCT 마스크 생성부(137)는 1xN 영상 블록의 1차원 CT 변환에 의한 DCT 계수들 중 제1 고주파 성분(HF1)과 제2 중주파 성분(MF2)에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제2 DCT 마스크(M2)를 생성할 수 있다.
제1 DCT 마스크 생성부(117)와 제2 DCT 마스크 생성부(137)는 동시 또는 순차로 동작하여, 제1 DCT 마스크(M1)와 제2 DCT 마스크(M2)는 순차 또는 병렬로 생성될 수 있다. 제1 DCT 마스크(M1)와 제2 DCT 마스크(M2)에는 가중치가 설정되어 해당 주파수 성분에 가중치를 적용할 수 있다.
초점값 산출부(106A)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에 마스크 생성부(107A)로부터 출력되는 제1 DCT 마스크(M1)와 제2 DCT 마스크(M2)를 각각 사용하여 초점 값(AF)을 산출할 수 있다. 초점값 산출부(106A)는 제1 산출부(116), 제2 산출부(136) 및 선택부(156)를 포함할 수 있다.
제1 산출부(116)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에 제1 DCT 마스크(M1)를 적용하여 영상의 제1 초점값(AF1)을 산출할 수 있다. 제1 산출부(116)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에 제1 DCT 마스크(M1)를 사용하여 필터링된 DCT 계수들의 절대값의 평균을 계산하고, 영상을 분할한 M개의 1xN 영상 블록들에 대해 계산된 DCT 계수의 절대값의 평균들을 평균하여 영상에 대한 제1 초점값(AF1)을 산출할 수 있다.
제2 산출부(136)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에 제2 DCT 마스크(M2)를 적용하여 영상의 제2 초점값(AF2)을 산출할 수 있다. 제2 산출부(136)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들에 제2 DCT 마스크(M2)를 사용하여 필터링된 DCT 계수들의 절대값의 평균을 계산하고, 영상을 분할한 M개의 1xN 영상 블록들에 대해 계산된 DCT 계수의 절대값의 평균들을 평균하여 영상에 대한 제2 초점값(AF2)을 산출할 수 있다.
선택부(156)는 제1 초점 값(AF1) 또는 제2 초점 값(AF2)을 선택할 수 있다. 선택부(156)는 제1 초점 값(AF1)의 변화율과 제2 초점 값(AF2)의 변화율을 비교하고, 변화율이 큰 제1 초점 값(AF1) 또는 제2 초점 값(AF2)을 영상의 초점 값(AF)으로 선택할 수 있다. 선택부(156)는 제1 초점 값(AF1)의 변화율이 제2 초점 값(AF2)의 변화율보다 크다면 렌즈 위치가 제1 초점 조절 영역에 해당하는 것으로 판단하여 제1 초점 값(AF1)을 영상의 초점 값(AF)으로 선택할 수 있다. 선택부(156)는 제2 초점 값(AF2)의 변화율이 제1 초점 값(AF12)의 변화율보다 크다면 렌즈 위치가 제2 초점 조절 영역에 해당하는 것으로 판단하여 제2 초점 값(AF2)을 영상의 초점 값(AF)으로 선택할 수 있다.
다른 예로서, 선택부(156)는 제2 초점 값(AF2)이 임계값 미만이면 렌즈 위치가 제1 초점 조절 영역에 해당하는 것으로 판단하여 제1 초점값(AF1)을 영상의 초점 값(AF)으로 선택한다. 선택부(156)는 제2 초점 값(AF2)이 임계값 이상이면 렌즈 위치가 제2 초점 조절 영역에 해당하는 것으로 판단하여 제2 초점 값(AF2)을 영상의 초점 값(AF)으로 선택할 수 있다. 임계값은 도 5 및 도 6에 도시된 초점 값 그래프의 제1 초점 조절 영역(Climb)과 제2 초점 조절 영역(Peak)의 경계에서의 초점 값 또는 그 초점 값에 소정의 상수가 곱해진 값으로 미리 설정될 수 있다.
제어부(109)는 초점값 산출부(106A)로부터 출력되는 제1 초점 값(AF1) 또는 제2 초점 값(AF2)이 커지는 방향으로 렌즈 위치를 결정하여 구동부(70)로 제어 신호를 출력할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초점값 추정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예예 따른 초점값 추정부(105B)는 초점값 산출부(106B) 및 마스크 생성부(107B)를 포함할 수 있다.
초점값 산출부(106B)는 마스크 생성부(107B)로부터 출력되는 제1 DCT 마스크(M1) 또는 제2 DCT 마스크(M2)를 적용하여 영상의 초점 값(AF)을 산출할 수 있다. 초점값 산출부(106B)는 제1 DCT 마스크(M1) 또는 제2 DCT 마스크(M2)가 마스킹된 DCT 계수들, 즉 제1 DCT 마스크(M1) 또는 제2 DCT 마스크(M2)에 의해 필터링된 DCT 계수들의 절대값의 평균을 계산하고, 영상을 분할한 M개의 1xN 영상 블록들에 대해 계산된 DCT 계수들의 절대값의 평균들을 평균하여 영상에 대한 제2 초점값(AF2)을 산출할 수 있다.
마스크 생성부(107B)는 초점값 산출부(106B)가 산출하는 초점 값(AF)에 따라 제1 DCT 마스크(M1) 또는 제2 DCT 마스크(M2)를 생성할 수 있다. 제1 DCT 마스크(M1)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들 중 저주파 성분(LF)과 제1 중주파 성분(MF1)에 해당하는 DCT 계수들을 통과시키는 대역 통과 필터 기능을 할 수 있다. 제2 DCT 마스크(M2)는 1xN 영상 블록의 DCT 계수들 중 제1 고주파 성분(HF1)과 제2 중주파 성분(MF2)에 해당하는 DCT 계수들을 통과시키는 대역 통과 필터 기능을 할 수 있다. 제1 DCT 마스크(M1)와 제2 DCT 마스크(M2)에는 가중치가 설정되어 해당 주파수 성분에 가중치를 적용할 수 있다.
마스크 생성부(107B)는 제1 DCT 마스크(M1)를 기준 DCT 마스크로 설정하고, 자동 초점 조절이 개시되면 제1 DCT 마스크(M1)를 생성할 수 있다. 초점값 산출부(106B)는 제1 DCT 마스크(M1)를 사용하여 계산된 제1 초점 값(AF1)을 초점 값(AF)으로 출력할 수 있다. 마스크 생성부(107B)는 초점 값(AF)이 임계값 미만이면 다음 영상에 대해서도 제1 DCT 마스크(M1)를 생성하고, 초점 값(AF)이 임계값 이상이면 다음 영상에 대해서 제2 DCT 마스크(M2)를 생성할 수 있다. 이때, 임계값은, 도 5 및 도 6에 도시된 초점 값 그래프의 제1 초점 조절 영역(Climb)과 제2 초점 조절 영역(Peak)의 경계에서의 초점 값 또는 그 초점 값에 소정의 상수가 곱해진 값으로 미리 설정될 수 있다.
마스크 생성부(107B)는 제2 DCT 마스크(M2)를 기준 DCT 마스크로 설정하고, 자동 초점 조절이 개시되면 제2 DCT 마스크(M2)를 생성할 수 있다. 초점값 산출부(106B)는 제2 DCT 마스크(M2)를 사용하여 계산된 제2 초점 값(AF2)을 초점 값(AF)으로 출력할 수 있다. 마스크 생성부(107B)는 초점 값(AF)이 임계값 이상이면 다음 영상에 대해서도 제2 DCT 마스크(M2)를 생성하고, 초점 값(AF)이 임계값 미만이면 다음 영상에 대해서 제1 DCT 마스크(M1)를 생성할 수 있다. 이때, 임계값은, 도 5 및 도 6에 도시된 초점 값 그래프의 제1 초점 조절 영역(Climb)과 제2 초점 조절 영역(Peak)의 경계에서의 초점 값 또는 그 초점 값에 소정의 상수가 곱해진 값으로 미리 설정될 수 있다.
즉, 마스크 생성부(107B)는 초점값 산출부(106B)가 산출하는 초점 값(AF)에 따라 다음 영상의 초점 값 산출을 위한 DCT 마스크를 생성할 수 있다.
제어부(109)는 초점값 산출부(106B)로부터 출력되는 초점 값(AF)이 커지는 방향으로 렌즈 위치를 결정하여 구동부(70)로 제어 신호를 출력할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 전술된 내용과 중복하는 구성의 상세한 설명은 생략하겠다.
도 9를 참조하면, 자동 초점 조절 시스템은 입력 영상을 소정 크기의 블록들, 예를 들어 M개의 1xN 블록들로 분할하고(S11), 각 영상 블록에 1차원 DCT를 수행하여 영상의 휘도 신호를 행 단위의 DCT 계수들로 변환하여 출력할 수 있다(S13).
자동 초점 조절 시스템은 1xN 블록에 대해 1차원 DCT가 수행된 DCT 계수들의 특정 주파수 성분을 필터링하는 DCT 마스크를 생성할 수 있다(S15). 자동 초점 조절 시스템은 AC 성분의 저주파 성분(LF)과 제1 중주파 성분(MF1)에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제1 DCT 마스크 및 제1 고주파 성분(HF1)과 제2 중주파 성분(MF2)에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제2 DCT 마스크 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. DCT 마스크에는 가중치가 설정되어 해당 주파수 성분에 가중치를 적용할 수 있다.
자동 초점 조절 시스템은 1xN 블록의 DCT 계수들에 DCT 마스크를 적용하여 입력 영상의 초점 값을 산출할 수 있다(S17). 자동 초점 조절 시스템은 DCT 마스크에 의해 선택된 DCT 계수들의 절대값의 평균을 계산하고, M개의 1xN 블록들의 DCT 계수들의 절대값의 평균들을 평균하여 초점 값을 산출할 수 있다.
자동 초점 조절 시스템은 산출된 초점 값이 커지는 방향으로 렌즈 위치를 적어도 한 스텝씩 이동함으로써 초점 조절을 수행할 수 있다(S19).
도 10은 도 9에 도시된 자동 초점 조절 방법의 일 예를 개략적으로 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 전술된 내용과 중복하는 구성의 상세한 설명은 생략하겠다.
도 10을 참조하면, 자동 초점 조절 시스템은 입력 영상을 소정 크기의 블록들, 예를 들어 M개의 1xN 블록들로 분할하고(S31), 각 영상 블록에 1차원 DCT를 수행하여 영상의 휘도 신호를 DCT 계수로 변환하여 출력할 수 있다(S33).
자동 초점 조절 시스템은 제1 DCT 마스크(M1) 및 제2 DCT 마스크(M2)를 각각 생성할 수 있다(S35).
자동 초점 조절 시스템은 1xN 블록의 DCT 계수들에 각각 제1 DCT 마스크(M1) 및 제2 DCT 마스크(M2)를 적용하여 제1 초점 값(AF1)과 제2 초점 값(AF2)을 산출할 수 있다(S36 및 S37). 초점 값 산출을 위한 계산은 전술한 바와 같다.
자동 초점 조절 시스템은 제1 초점 값(AF1) 또는 제2 초점 값(AF2)을 선택할 수 있다(S38). 자동 초점 조절 시스템은 제1 초점 값(AF1)의 변화율과 제2 초점 값(AF2)의 변화율을 비교하고, 변화율이 큰 제1 초점 값(AF1) 또는 제2 초점 값(AF2)을 영상의 초점 값(AF)으로 선택할 수 있다. 다른 예로서, 자동 초점 조절 시스템은 제2 초점 값(AF2)을 임계값과 비교하여, 제2 초점 값(AF2)이 임계값 미만이면 제1 초점 값(AF1)을 선택하고, 제2 초점 값(AF2)이 임계값 이상이면 제2 초점 값(AF2)을 선택할 수 있다.
자동 초점 조절 시스템은 선택된 초점 값이 커지는 방향으로 렌즈 위치를 적어도 한 스텝씩 이동함으로써 초점 조절을 수행할 수 있다(S39).
도 11은 도 9에 도시된 자동 초점 조절 방법의 다른 예를 개략적으로 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 전술된 내용과 중복하는 구성의 상세한 설명은 생략하겠다.
도 11을 참조하면, 자동 초점 조절 시스템은 입력 영상을 소정 크기의 블록들, 예를 들어 M개의 1xN 블록들로 분할하고(S51), 각 영상 블록에 DCT를 수행하여 영상의 휘도 신호를 DCT 계수로 변환하여 출력할 수 있다(S53).
자동 초점 조절 시스템은 제1 DCT 마스크(M1) 또는 제2 DCT 마스크(M2)를 생성할 수 있다(S55). 자동 초점 조절 시스템은 초점 조절 동작이 개시되면, 기 설정된 제1 DCT 마스크(M1) 또는 제2 DCT 마스크(M2)를 자동으로 선택하여 생성하도록 설정될 수 있다.
자동 초점 조절 시스템은 1xN 블록에 대해 1차원 DCT가 수행되어 출력된 DCT 계수들에 제1 DCT 마스크(M1)를 적용하여 제1 초점 값(AF1)을 초점 값(AF)으로 산출하거나, 제2 DCT 마스크(M2)를 적용하여 제2 초점 값(AF2)을 초점 값(AF)으로 산출할 수 있다(S57).
자동 초점 조절 시스템은 초점 값(AF)을 임계값과 비교하여 비교 결과에 따라 다음 영상에 대해 제1 DCT 마스크(M1) 또는 제2 DCT 마스크(M2)를 생성할 수 있다. 자동 초점 조절 시스템은 초점 값(AF)이 임계값 미만이면 제1 DCT 마스크를 생성하고, 초점 값(AF)이 임계값 이상이면 제2 DCT 마스크를 생성할 수 있다. 임계값은 초점 값(AF)이 제1 초점 값(AF1)인지 제2 초점 값(AF2)인지에 따라 다르게 설정될 수 있다.
자동 초점 조절 시스템은 산출된 초점 값이 커지는 방향으로 렌즈 위치를 적어도 한 스텝씩 이동함으로써 초점 조절을 수행할 수 있다(S59).
본 발명에 따른 자동 초점 조절 방법은 영상마다 사용할 DCT 마스크를 선택할 수도 있고, 일단 제1 DCT 마스크(M1)가 제2 DCT 마스크(M2)로 전환되면 선택 단계를 생략하고, 제2 DCT 마스크(M2)를 자동으로 선택할 수도 있다.
본 발명에 따른 자동 초점 조절 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

Claims (5)

  1. 영상을 분할한 복수의 1xN 블록들 각각에 1차원 이산 코사인 변환(DCT)을 수행하여 DCT 계수를 출력하는 단계;
    인포커스 영역에서, 상기 1xN 블록의 DCT 계수들 중 저주파 성분과 상기 저주파 성분에 인접한 제1 중주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제1 DCT 마스크를, 상기 복수의 1xN 블록들의 DCT 계수들에 적용하여 제1 초점 값을 산출하는 단계; 및
    디포커스 영역에서, 상기 1xN 블록의 DCT 계수들 중 고주파 성분과 상기 고주파 성분에 인접한 제2 중주파 성분에 해당하는 DCT 계수들을 선택하는 제2 DCT 마스크를, 상기 복수의 1xN 블록들의 DCT 계수들에 적용하여 제2 초점 값을 산출하는 단계;를 포함하는 자동 초점 조절 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초점값 및 제2 초점값 중 변화율이 큰 초점 값을 선택하는 단계;를 더 포함하는 자동 초점 조절 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 초점 값이 임계값 미만이면 상기 제1 초점 값을 선택하고, 상기 제2 초점값이 임계값 이상이면 상기 제2 초점값을 선택하는 단계;를 더 포함하는 자동 초점 조절 방법.
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