KR20010064208A - 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법에 관한 것으로, 복합영상신호를 영상신호와 동기신호로 분리시키고 이 동기신호를 이용해서 수평동기, 수직동기 및 필드구분신호를 발생하는 동기분리회로; 상기 동기분리회로에서 전송되는 신호에 의해 현재 입력되고 있는 영상데이터의 저장위치와 제어신호를 발생시키는 어드레스 및 제어신호 발생 로직; 샘플링 주파수에 의하여 복합영상신호를 양자화 처리하여 디지털 영상데이터로 변환하는 A/D 변환기; 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 개별적으로 저장하는 메모리; 영상 사이의 시간적인 차이를 비교하는 상관처리부; 외부 제어기로 영상신호를 출력하는 인터페이스 부로 구성되어 있다. 이러한 구성을 가진 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법은 복합영상신호를 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상으로 분리하여 출력하고, 잔상제거 및 하드웨어의 부담을 줄이는 효과가 있다.

Description

영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법{Frame Analysis Unit for Image Signal Processing and Method}
본 발명은 영상 프레임 분석에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합영상신호를 변환하여 짝수필드(Even Field)와 홀수필드(Odd Field)로 분리하고, 각 필드에 대한 움직임 상관관계를 분석한 결과와 아날로그 및 디지털로 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 출력하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 영상신호 처리 시스템은 촬상소자(Charge Coupled Device : CCD) 카메라를 사용하여 복합영상신호를 입력받아 영상처리를 거쳐 영상 프레임을 표출한다. 이러한 시스템은 디지털 영상처리 알고리듬을 구현하기 위한 영상신호처리 장치로 영상 형태학, 신경 회로망, 자연색 영상처리, 영상 인식, 지식 기반의 영상 해석 적용된다. 또한, 영상 프레임에 대한 시간상의 중복성을 줄이기 위해 블록 단위 움직임 보상기법을 적용하고, 공간상의 중복성을 줄이기 위해 DCT(Discrete Cosine Transform : DCT)에 기반한 압축 알고리듬 구현에 적용된다.
도 1은 종래의 영상신호 처리 시스템에 대한 블록도를 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 영상신호 처리 시스템은 아날로그/디지털 변환기(이하, A/D변환기라 칭함)(30), 마이컴(40), 제1메모리(50), 제2메모리(60)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 장치의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 렌즈(10)가 부착된 촬상소자 카메라(20)를 통하여 복합영상신호를 입력으로 받아 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(30)와; 상기 A/D 변환기(30) 에서는 동기분리회로를 통하여 영상신호와 동기신호로 신호를 분리시키고, 상기 동기신호를 이용하여 수평동기, 수직동기 및 필드구분 신호를 발생시켜 메모리에 프레임 영상을 저장하는 제1메모리(50)와; 연속되는 프레임 영상을 저장하는 제2메모리(60)와; 상기A/D 변환기(30)와 상호 연결되고 제1메모리(50) 및 제2메모리(60)와 연결되어 있으며, 회로부 전체를 제어하는 마이컴(40)과; 상기 마이컴(40)은 인터페이스를 제어하여 디지털 영상신호를 출력하도록 구성되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술은 A/D 변환기를 통하여 변환된 영상신호를 프레임 단위로 제어하여 디지털 영상신호를 출력하므로 움직이는 물체의 영상 신호를 캡쳐(Grab)하였을 때 두 개의 필드영상(짝수필드 영상, 홀수필드 영상) 사이의 시간차로 인하여 엇갈려 표출되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복합영상신호를 변환하여 짝수필드와 홀수필드로 분리하고, 각 필드에 대한 움직임 상관관계를 분석한 결과와 아날로그 및 디지털로 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 출력하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 짝수필드 영상, 홀수필드 영상 및 프레임 영상을 이용하여 영상처리 알고리듬을 개발할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법은 복합영상신호를 변환하여 짝수필드와 홀수필드로 분리하고, 각 필드에 대한 움직임 상관관계를 분석한 결과와 아날로그 및 디지털로 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 출력하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 대한 구성을 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 동기분리회로의 상세 회로도.
도 4는 본 발명에 대한 영상 신호 출력에 대한 상세 회로도.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
100 : 촬상소자 카메라 110 : 동기분리회로
120 : 어드레스 및 제어신호 발생 로직 130 : A/D 변환기
140 : 프레임 메모리 150 : 짝수필드 메모리
160 : 홀수필드 메모리 170 : 상관 처리부
180 : 인터페이스 부
이와 같은 목적을 달설하기 위한 본 발명은 복합영상신호를 변환하여 짝수필드와 홀수필드로 분리하고, 각 필드에 대한 움직임 상관관계를 분석한 결과와 아날로그 및 디지털로 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 출력하는 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법에 있어서, 촬상소자 카메라, 동기분리회로, 어드레스 및 제어신호 발생 로직, 아날로그/디지털 변환기(이하, A/D 변환기라 칭함.), 프레임 메모리, 짝수필드 메모리, 홀수필드 메모리, 상관 처리부 및 인터페이스 부로 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 촬상소자 카메라(100)는 소정의 영상을 입력으로 받아 복합영상신호를 출력한다.
동기분리회로(110)는 촬상소자 카메라(100)와 어드레스 및 제어신호발생 로직(120)과 상호 연결되며, 복합영상신호를 영상신호와 동기신호로 분리시키고 이 동기신호를 이용해서 수평동기(Hsync), 수직동기(Vsync), 필드구분(Findex) 신호를 발생시킨다. 수평동기는 동기신호에서 일정한 간격으로 나타나는 펄스신호에 의해 분리하고 수직동기는 필드가 바뀔 때 나타나는 등화펄스에서 분리해낸다. 필드구분신호는 등화펄스에서 수평동기와 수직동기의 duty ratio에 의해 현재 필드의 짝수/홀수를 분리시킨다.
어드레스 및 제어신호 발생 로직(120)은 상기 동기분리회로(110)에 상호 연결되어 있으며, 동기분리회로(110)에서 전송되는 수직동기, 수평동기, 필드구분 신호에 의해 현재 입력되고 있는 영상데이타의 저장위치와 제어신호를 발생시킨다. 샘플링 클럭이 입력되면 이 클럭에 따라 가로방향의 어드레스를 증가시키고 수직동기가 들어오면 가로방향의 어드레스는 0으로 초기화되고 세로방향의 어드레스를 증가시킨다. 이때 Findex신호에 의해 짝수필드 인지 홀수필드 인지를 구분하여 세로방향의 어드레스를 짝수번지에 저장할지 홀수번지에 저장할지를 결정한다. 그러므로 세로방향의 어드레스는 수평동기에 의해 2라인의 위치씩 증가되고 Findex에 의해 짝수와 홀수번지의 저장위치가 결정된다. 수직동기는 세로방향의 위치를 초기화 시키는데 사용된다.
A/D 변환기(130)는 상기 촬상소자 카메라(100)와 상호 연결되어 있으며, 샘플링 주파수에 의하여 복합영상신호를 양자화를 거쳐 디지털 영상데이터로 변환한다.
프레임 메모리(140)는 상기 어드레스 및 제어신호 발생 로직(120), 상기 A/D 변환기(130)와 상호 연결되어 있으며, 상기 어드레스 및 제어신호 발생 로직(120)에서 결정된 짝수번지와 홀수번지의 저장위치에 상기 A/D 변환기(130)를 통하여 출력되는 디지털 영상데이터 중에서 짝수필드와 홀수필드가 결합된 프레임 영상을 저장한다.
짝수필드 메모리(150)는 상기 어드레스 및 제어신호 발생 로직(120), 상기 A/D 변환기(130)와 상호 연결되어 있으며, 상기 어드레스 및 제어신호 발생 로직(120)에서 Findex가 짝수일때 영상 데이터중 짝수필드 데이터를 저장하며, 수평동기신호에 따라 가로방향의 어드레스가 1씩 증가한다.
홀수필드 메모리(160)는 상기 어드레스 및 제어신호 발생 로직(120), 상기 A/D 변환기(130)와 상호 연결되어 있으며, 상기 어드레스 및 제어신호 발생 로직(120)에서 Findex가 홀수일때 영상 데이터중 홀수필드 데이터를 저장하며, 수평동기신호에 따라 가로방향의 어드레스가 1씩 증가한다.
상관 처리부(170)는 상기 짝수필드 메모리(150)와 상기 홀수필드 메모리(160)에 상호 연결되며, 상기 짝수필드 메모리(150)와 홀수필드 메모리(160)를 통하여 출력되는 짝수필드 영상과 홀수필드 영상 사이의 시간적인 차이를 비교한다.
인터페이스 회로(180)는 상기 프레임 메모리(140)와, 상기 짝수필드 메모리(150)와, 상기 홀수필드 메모리(160)에 상호 연결되며, 저장된 영상데이타를 외부 제어기의 요구에 따라 해당하는 메모리의 데이터를 전송하도록 어드레스와 데이터를 멀티플레싱하여 호스트쪽으로 접속시키고, USB(Universal Serial Bus), RS-232, RS-422 포트를 이용하여 디지털로 프레임 영상데이터, 짝수필드 영상데이터, 홀수필드 영상데이터를 각각 출력한다. 또한 외부 RS-170을 통하여 아날로그 프레임 영상데이터, 짝수필드 영상데이터, 홀수필드 영상데이터를 각각 출력한다.
도 2을 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법의 전체적인 구성을 상기에 기술하였으며, 이에 대한 각 부위별 주요 처리 과정을 도 3, 도 4에 상세히 기술하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 복합영상신호의 동기분리회로에 대한 상세 회로도로서, 도 2의 촬상소자 카메라(100)와 어드레스 및 제어신호 발생 로직(120)과 상호 연결되며, 복합영상신호를 영상신호와 동기신호로 분리시키고 이 동기신호를 이용해서 수평동기(Hsync), 수직동기(Vsync), 필드구분(Findex)신호를 발생시킨다. 수평동기는 동기신호에서 일정한 간격으로 나타나는 펄스신호에 의해 분리하고 수직동기는 필드가 바뀔 때 나타나는 등화펄스에서 분리해낸다. 필드구분신호는 등화펄스에서 수평동기와 수직동기의 duty ratio에 의해 현재 필드의 짝수/홀수를 분리시킨다.
도 4는 도 2의 인터페이스 부(180)에 대한 아날로그 인터페이스 출력과 디지털 인터페이스 출력의 상세 회로도로서, 아날로그 영상신호 출력은 8비트 디지털 신호를 입력으로 받아, 상위 2비드는 처리부(340)로 입력되고 나머지 6비트는 제1디코더(310)와 제2디코더(320)로 3비트씩 입력되어 소정의 처리를 거쳐 처리부(340)에 전송된다. 상기 처리부(340)는 직접 입력되는 상위 2비트 및 제1디코더(310)와 제2디코더(320)를 통하여 입력되는 신호를 영상신호로 변환하여 아날로그 포트(350)로 영상신호를 출력한다. 또한, 도 2의 인터페이스 부(180)에 대한 디지털 인터페이스 출력의 상세 회로도로서, 컨트롤러(360)는 디지털 신호의 입력을 순차적으로 받아 USB(Universal Serial Bus : USB), RS-232, RS-422 포트를 제어하며, 포트 인터페이스(370)는 상기 컨트롤러(360) 및 디지털 포트(380)와 상호 연결되며, 상기 컨트롤러(360)를 통하고 상기 디지털 포트(380)에 연결된 USB 포트, RS-232포트, RS-422포트를 통하여 외부 제어기로 디지털 영상신호를 출력한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법에 의하면, 하나의 프레임 영상을 짝수필드 영상과 홀수필드 영상으로 분리하고, 분리된 필드 영상의 시간차를 이용하여 움직이는 물체의 상관관계를 비교하는 효과가 있다.
또한, 본 발명으로 인하여 짝수필드 영상과 홀수필드 영상을 각각 출력하고 필드의 조합인 프레임 영상출력을 단일 보드에 의하여 처리하므로서 하드웨어의 부담을 줄이고 수행시간을 단축하는 효과가 있다.
또한, 움직이는 물체의 영상 신호를 캡쳐(Grab)하였을 때 두 개의 필드영상(짝수필드 영상, 홀수필드 영상) 사이의 시간차로 인하여 발생하는 잔상을 제거하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 이와 같은 목적을 달설하기 위한 본 발명은 복합영상신호를 변환하여 짝수필드(Even Field)와 홀수필드(Odd Field)로 분리하고, 각 필드에 대한 상관관계를 분석하고, 필드 영상 및 프레임 영상을 출력하는 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법에 있어서,
    복합영상신호를 영상신호와 동기신호로 분리시키고 이 동기신호를 이용해서 수평동기(Hsync), 수직동기(Vsync), 필드구분(Findex) 신호를 발생시켜 복합영상신호를 짝수필드와 홀수필드로 분리시키는 동기분리회로;
    상기 동기분리회로에서 전송되는 수직동기, 수평동기, 필드구분 신호에 의해 현재 입력되고 있는 영상데이타의 저장위치와 제어신호를 발생시키는 어드레스 및 제어신호 발생 로직;
    상기 상기 촬상소자 카메라와 상호 연결되어 있으며, 샘플링 주파수에 의하여 복합영상신호를 양자화를 거쳐 디지털 영상데이터로 변환하는 A/D 변환기;
    상기 어드레스 및 제어신호 발생 로직, 상기 A/D 변환기와 상호 연결되어 있으며, 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 개별적으로 저장하는 짝수필드 메모리, 홀수필드 메모리, 프레임 메모리;
    상기 짝수필드 메모리와 상기 홀수필드 메모리에 상호 연결되며, 상기 짝수필드 메모리(150)와 홀수필드 메모리(160)를 통하여 출력되는 짝수필드 영상과 홀수필드 영상 사이의 시간적인 차이를 비교하는 상관 처리부;
    상기 처리되는 필드 영상과 프레임 영상을 아날로그 및 디지털로 출력제어하는 인터페이스 부로 구성된 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인터페이스 부는
    8비트 디지털 신호를 입력으로 받아, 상위 2비트는 처리부로 입력되고 나머지 6비트는 제1디코더와 제2디코더로 3비트씩 입력되어 소정의 처리를 거쳐 아날로그 신호로 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 출력하는 처리부;
    디지털 신호의 입력을 순차적으로 받고 포트 인터페이스에 연결된 USB, RS-232, RS-422 포트를 제어하는 컨트롤러;
    디지털 포트를 통하여 외부 제어기로 짝수필드 영상, 홀수필드 영상, 프레임 영상을 출력하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리를 위한 프레임 분석장치 및 그 방법.
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