KR20010076835A - Auto white balancing device and method of digital camera - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 카메라에 관한 것으로, 특히 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스(Auto White Balance) 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to digital cameras, and more particularly, to an auto white balance apparatus and method of a digital camera.
컬러 TV에서는 충실한 색의 구현을 하기 위하여 어두운 화면으로부터 밝은 화면까지 똑같은 색온도로 재현할 필요가 있다. 색온도란 흑체가 발광할 때 흑체의 온도와 발광색을 대응시킨 것으로 백색 광에 대해서 유럽, 아메리카에서는 6500。K, 일본에서는 9300。K이나 엄밀하게는 9300。K+8MPCD를 기준으로 정하고 있다.In color TV, it is necessary to reproduce the same color temperature from dark screen to bright screen in order to realize faithful colors. The color temperature corresponds to the temperature of the black body when the black body emits light, and the color of the black body corresponds to 6500 ° K in Europe and America, 9300 ° K in Japan, or 9300 ° K + 8 MPCD in terms of white light.
컬러 텔레비전에서 화이트 밸런스는 적, 녹, 청(R, G, B)의 삼원색을 적당한 혼합에 의해 화면의 명암에 관계없이 똑같은 색 온도로 일정한 백색이 되도록 화이트 밸런스 측정기(White Balance Checker)나 휘도계를 사용하여 조정한다.In color television, the white balance is measured by a white balance checker or luminance meter so that the three primary colors of red, green, and blue (R, G, B) are made constant white at the same color temperature regardless of the contrast of the screen. Use to adjust.
컬러 TV 뿐만 아니라 디지털 카메라에서도 이와 같은 화이트 밸런스가 요구된다. 도 1은 종래의 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램인데, 이와 같은 종래의 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스는 다음과 같이 이루어진다.Not only color TVs, but also digital cameras require such white balance. 1 is a block diagram showing a conventional digital camera, the automatic white balance of such a conventional digital camera is as follows.
고체촬상소자(102)는 렌즈를 통하여 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다.The solid state image pickup device 102 converts image information incident in the form of light energy through a lens into an analog electric signal.
아날로그-디지털 변환부(104)는 고체촬상소자(102)에 의해 변환된 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다.The analog-digital converter 104 converts the analog electric signal converted by the solid state image pickup device 102 into a digital signal.
영상신호 처리부(106)는 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터(112)와 디지털 영상 신호를 발생시킨다.The image signal processor 106 generates color data 112 including a luminance signal and a chroma signal and a digital image signal from the digital signal.
비디오 인코더(108)는 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다.Video encoder 108 encodes a digital video signal into a predetermined video format.
자동 화이트 밸런스 제어부(110)는 영상신호 처리부(106)에서 발생한 컬러 데이터(112)를 이용하여 자동 화이트 밸런스 계수(114)를 발생시킨다.The automatic white balance controller 110 generates an automatic white balance coefficient 114 using the color data 112 generated by the image signal processor 106.
이와 같은 종래의 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스는 한 화면의 전체 픽셀의 색차 신호를 모두 더한 값을 그레이(Gray)로 가정하여 화이트 밸런스 계수를 구하게 된다. 만약 적, 녹, 청의 색 성분이 모두 비슷한 경우에는 이와 같은 자동 화이트 밸런스가 적절히 이루어지지만, 촬상되는 화면이 적색 성분이나 청색 성분이 우세한 경우에는 위의 그레이라는 가정에 위배되므로 이때는 적절한 화이트 밸런스 계수를 얻을 수 없다.In the automatic white balance of the conventional digital camera, the white balance coefficient is calculated by assuming that gray is added to the color difference signal of all pixels of one screen. If the color components of red, green, and blue are all similar, this automatic white balance works properly. However, if the red and blue components predominate, the image is violated. Can not get
또 화이트 밸런스는 광원이 변화하면 그 광원의 특성에 의해 생긴 특정 주파수대의 색의 왜곡을 보정하는 것인데, 종래의 디지털 카메라의 화이트 밸런스는 광원의 변화와 촬상화면의 변화(예를 들면, 카메라 앵글의 변화나 피사체의 이동)를 구분할 수 없다. 따라서 광원의 변화가 아닌 촬상 화면의 변화에도 민감하게 반응하여 화이트 계수를 발생시키는 불필요한 동작을 수행한다.In addition, when the light source changes, the white balance corrects the color distortion caused by the characteristics of the light source. In the conventional digital camera, the white balance changes the light source and the change of the image screen (for example, Change or movement of the subject). Therefore, it reacts sensitively to the change of the imaging screen, not the change of the light source, and performs an unnecessary operation of generating a white coefficient.
따라서 본 발명에 따른 디지털 카메라는 광원이 변화하는 경우에만 적절한 화이트 밸런스 계수를 발생시키도록 하는데 그 목적이 있다.Therefore, the purpose of the digital camera according to the present invention is to generate an appropriate white balance coefficient only when the light source changes.
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치는 고체촬상소자와; 아날로그-디지털 변환부, 영상신호 처리부, 비디오 인코더, 자동 화이트 밸런스 제어부, 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 포함하여 이루어진다.An automatic white balance device of a digital camera according to the present invention for this purpose includes a solid state image pickup device; And an analog-digital converter, an image signal processor, a video encoder, an automatic white balance controller, and an automatic white balance pre-controller.
고체촬상소자는 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다. 아날로그-디지털 변환부는 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다. 영상신호 처리부는 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시키고, 한 화면을 복수개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구한다. 비디오 인코더는 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다. 자동 화이트 밸런스 제어부는 계수 발생신호에 의해 인에이블되어 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수를 발생시킨다. 자동 화이트 밸런스 전치 제어부는 이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 광원의 변화를 검출하고, 광원의 변화가 검출되면 자동 화이트 밸런스 제어부를 인에이블시켜서 새로운 자동 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 한다.The solid state imaging device converts image information incident in the form of light energy into an analog electric signal. The analog-digital converter converts an analog electric signal into a digital signal. The image signal processor generates color data and a digital image signal including a luminance signal and a chroma signal from the digital signal, and divides one screen into a plurality of windows to obtain a sum of the luminance signal and the color difference signal of each window. The video encoder encodes the digital video signal into a predetermined video format. The automatic white balance control unit is enabled by the coefficient generation signal to generate internal white coefficients from the color data. The automatic white balance pre-control unit detects the change in the light source by comparing the change in the value of the current frame with the value of the color difference signal of the pixels selected in the previous frame, and enables the automatic white balance control unit when the change in the light source is detected. Allow automatic white balance coefficients to occur.
본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 방법은 다음과 같이 이루어진다.The automatic white balance method of the digital camera according to the present invention is performed as follows.
먼저, 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다. 다음으로 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시키고, 한 화면을 복수개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구한다. 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다. 계수 발생신호에 의해 인에이블되어 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수를 발생시킨다. 이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 광원의 변화를 검출하고, 광원의 변화가 검출되면 새로운 자동 화이트 밸런스계수가 발생하도록 한다.First, image information incident in the form of light energy is converted into an analog electric signal. Next, analog electric signals are converted into digital signals. Color data including a luminance signal and a chroma signal and a digital image signal are generated from the digital signal, and one screen is divided into a plurality of windows to obtain a sum of the luminance signal and the color difference signal of each window. Encode the digital video signal into a predetermined video format. Enabled by the coefficient generation signal to generate an internal white coefficient from color data. The change of the light source is detected by comparing the change of the value in the current frame with the value of the color difference signal of the pixels selected in the previous frame, and when a change of the light source is detected, a new automatic white balance coefficient is generated.
도 1은 종래의 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram showing a conventional digital camera.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램이다.2 is a block diagram illustrating a digital camera according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 나타낸 블록 다이어그램이다.3 is a block diagram illustrating an automatic white balance pre-control unit of a digital camera according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
102, 202 : 고체촬상소자 104, 204 : 아날로그-디지털 변환부102, 202: solid state image pickup device 104, 204: analog-to-digital converter
106, 206 : 영상신호 처리부 108, 208 : 비디오 인코더106, 206: Video signal processor 108, 208: Video encoder
110, 210 : 자동 화이트 밸런스 제어부 212 : 자동 화이트 밸런스 전치 제어부110, 210: Auto white balance control unit 212: Auto white balance pre-control unit
214 : 계수 발생 신호 216 : 내부 화이트 계수214: Count generation signal 216: Internal white count
218 : 자동 화이트 밸런스 계수 302 : 화이트 판정부218: automatic white balance coefficient 302: white determination unit
304 : 화이트 추출부 306 : 픽셀 비교부304: white extraction unit 306: pixel comparison unit
308, 310 : 멀티플렉서 312 : 자동 화이트 밸런스 계수 레지스터308, 310: multiplexer 312: automatic white balance coefficient register
314, 316 : 선택 신호314, 316: selection signal
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 도 2와 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the automatic white balance device and method of the digital camera according to the present invention as described above will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
먼저 도 2는 본 발명에 따른 디지털 카메라를 나타낸 블록 다이어그램이다.2 is a block diagram showing a digital camera according to the present invention.
고체촬상소자(202)는 빛 에너지 형태로 입사된 영상 정보를 아날로그의 전기 신호로 변환한다.The solid state image pickup device 202 converts image information incident in the form of light energy into an analog electric signal.
아날로그-디지털 변환부(204)는 아날로그의 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다.The analog-digital converter 204 converts an analog electric signal into a digital signal.
영상신호 처리부(206)는 디지털 신호로부터 휘도 신호와 색도 신호를 포함하는 컬러 데이터와 디지털 영상 신호를 발생시킨다. 또 한 화면을 n×m개의 윈도우로 분할하여 각 윈도우에서의 휘도 신호와 색차 신호의 합을 구한다.The image signal processor 206 generates color data including a luminance signal and a chroma signal and a digital image signal from the digital signal. Further, the screen is divided into n x m windows to obtain the sum of the luminance signal and the chrominance signal in each window.
비디오 인코더(208)는 디지털 영상 신호를 소정의 비디오 포맷으로 인코딩한다.The video encoder 208 encodes the digital video signal into a predetermined video format.
자동 화이트 밸런스 전치 제어부(212)는 실제로 광원의 변화가 발생했는지를 검출하여 광원이 변화한 경우에만 새로운 자동 화이트 밸런스 계수를 발생시키도록 자동 화이트 밸런스 제어부(210)를 제어한다. 자동 화이트 밸런스 전치 제어부(212)의 동작 원리는, 이전 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값에 대한 현재 프레임에서의 값의 변화를 비교하여 그 값이 서로 큰 상관관계를 가지고 점진적으로 변화하면 촬상화면의 변화가 아닌 광원의 변화로 인식하여 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시키도록 하고, 반대로 픽셀들의 색차 신호의 값이 상관관계 없이 불규칙하게 변화하면 광원의 변화가 아닌 촬상 화면의 변화로 인식하여 새로운 화이트밸런스 계수를 발생시키지 않도록 하는 것이다.The automatic white balance pre-control unit 212 controls the automatic white balance control unit 210 to detect whether a change in the light source actually occurs and generate a new automatic white balance coefficient only when the light source changes. The operation principle of the automatic white balance pre-control unit 212 is to compare the change of the value in the current frame with the value of the color difference signal of the pixels selected in the previous frame, and if the values gradually change with a large correlation with each other, The new white balance coefficient is generated by recognizing the change of the light source, not the change of the light source. On the contrary, when the value of the color difference signal of the pixels changes irregularly regardless of the change of the light source, the new white balance is recognized as the change of the imaging screen, not the light source. It does not generate a coefficient.
자동 화이트 밸런스 전치 제어부(212)에서 광원의 변화를 검출하면 계수 발생 신호(214)를 발생시켜서 자동 화이트 밸런스 제어부(210)를 인에이블 시킨다. 자동 화이트 밸런스 제어부(210)는 계수 발생신호(214)에 의해 인에이블되어 컬러 데이터로부터 내부 화이트 계수(216)를 발생시킨다.When the automatic white balance pre-control unit 212 detects a change in the light source, a coefficient generation signal 214 is generated to enable the automatic white balance control unit 210. The automatic white balance control unit 210 is enabled by the coefficient generation signal 214 to generate the internal white coefficient 216 from the color data.
이처럼 광원의 변화를 검출하여 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시킬 것인지를 결정하는 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 도 3을 통하여 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 디지털 카메라의 자동 화이트 밸런스 전치 제어부를 나타낸 블록 다이어그램이다.As described above with reference to FIG. 3, an automatic white balance pre-control unit for detecting a change in a light source and determining whether to generate a new white balance coefficient is as follows. 3 is a block diagram illustrating an automatic white balance pre-control unit of a digital camera according to the present invention.
먼저 화이트 판정부(302)에는 화이트 판정의 기준이 되는 휘도 신호와 색차 신호의 값이 저장된다. 이 값은 가장 표준이 되는 화이트 화면의 휘도 신호와 색차 신호의 값을 미리 산출하여 광원의 변화에 따라 화이트에 발생하는 색의 왜곡을 보정하기 위한 기준이 되는 값이다.First, the white determination unit 302 stores the values of the luminance signal and the color difference signal that are the criteria for white determination. This value is a value used as a reference for correcting the distortion of color generated in white according to the change of the light source by calculating the values of the luminance signal and the color difference signal of the white screen, which are the most standard.
화이트 추출부(304)는 영상신호 처리부(206)에서 얻어진 각 윈도우의 휘도 신호와 색차 신호의 값을 화이트 판정부(302)에 저장되어 있는 값과 비교하여 일치하는 윈도우를 화이트 윈도우로 선택한다. 또한 화이트 추출부(304)는 화이트 윈도우가 추출된 경우에만 선택 신호(314)를 발생시키는데, 이는 뒤에 설명하는 멀티플렉서(310)의 선택신호로 사용된다. 만약 화이트 윈도우가 추출되지 않으면 선택신호(314)를 발생시키지 않는다.The white extracting unit 304 compares the values of the luminance signal and the color difference signal of each window obtained by the image signal processing unit 206 with the values stored in the white determining unit 302, and selects a matching window as the white window. In addition, the white extractor 304 generates the selection signal 314 only when the white window is extracted, which is used as the selection signal of the multiplexer 310 described later. If the white window is not extracted, the selection signal 314 is not generated.
픽셀 비교부(306)는 먼저 화면을 구성하는 픽셀 가운데 일부를 선택하여 이전 프레임과 현재 프레임에서의 각각의 색차 신호의 값을 비교한다. 만약 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 큰 상관관계를 가지고 변화하면 이를 광원의 변화로 인식하여 계수 발생신호(214)와 또 다른 선택신호(316)를 발생시킨다. 계수 발생신호(214)는 이미 설명한 바와 같이 자동 화이트 밸런스 제어부(210)를 인에이블 시켜 새로운 화이트 밸런스 계수가 발생하도록 하는 신호이며, 선택신호(316)는 뒤에 설명하는 멀티플렉서(308)의 선택 신호로 사용된다. 만약 현재 프레임에서 선택된 픽셀들의 색차 신호의 값이 이전 프레임에서의 값에 대하여 상관관계 없이 불규칙적으로 변화하면 이를 단순한 촬상화면의 변화로 인식하여 계수 발생신호(214)와 선택신호(316)를 발생시키지 않는다.The pixel comparison unit 306 first selects some of the pixels constituting the screen and compares the values of the respective color difference signals in the previous frame and the current frame. If the value of the chrominance signal of the pixels selected in the current frame changes with a large correlation with the value in the previous frame, it is recognized as a change in the light source and generates a coefficient generation signal 214 and another selection signal 316. . The coefficient generation signal 214 is a signal that enables the automatic white balance control unit 210 to generate a new white balance coefficient as described above, and the selection signal 316 is a selection signal of the multiplexer 308 described later. Used. If the value of the chrominance signal of the pixels selected in the current frame changes irregularly with respect to the value in the previous frame, it is recognized as a simple change in the captured image and does not generate the coefficient generation signal 214 and the selection signal 316. Do not.
앞에서 일차적으로 언급했던 두 개의 멀티플렉서(308)(310)는 광원의 변화가 발생했는지에 따라 새로운 화이트 밸런스 계수 또는 기존의 화이트 밸런스 계수 가운데 하나를 최종적인 자동 화이트 밸런스 계수로 출력되도록 하기 위한 것이다. 도 3에서, 자동 화이트 밸런스 제어부(210)에서 새롭게 발생하는 화이트 밸런스 계수는 내부 화이트 계수(216)로 표기되고, 기존의 화이트 밸런스 계수는 자동 화이트 밸런스 계수 (218)로 표기된다.The two multiplexers 308 and 310 mentioned above are for outputting either the new white balance coefficient or the existing white balance coefficient as the final automatic white balance coefficient according to whether a change in the light source occurs. In FIG. 3, the white balance coefficient newly generated by the automatic white balance controller 210 is denoted by the internal white coefficient 216, and the existing white balance coefficient is denoted by the automatic white balance coefficient 218.
멀티플렉서(308)에는 내부 화이트 계수(216)와 자동 화이트 밸런스 계수(218)가 입력되며, 선택 신호(316)에 따라 두 입력 가운데 하나를 선택하여 출력한다.An internal white coefficient 216 and an automatic white balance coefficient 218 are input to the multiplexer 308, and one of the two inputs is selected and output according to the selection signal 316.
또 다른 멀티플렉서(310)에는 앞에 설명한 멀티플렉서(308)의 출력과 기존의 화이트 밸런스 계수인 자동 화이트 밸런스 계수(218)가 피드백 되어 입력되며, 선택 신호(314)에 따라 두 입력 가운데 하나를 선택하여 출력한다. 즉, 새로운 화이트 밸런스 계수가 발생하면 이를 출력하고, 새로운 화이트 밸런스 계수가 발생하지 않으면 기존의 화이트 밸런스 계수를 계속 출력한다.The multiplexer 310 is fed back with the output of the multiplexer 308 described above and the automatic white balance coefficient 218, which is a conventional white balance coefficient, and is output by selecting one of two inputs according to the selection signal 314. do. That is, if a new white balance coefficient occurs, it is outputted. If a new white balance coefficient does not occur, the existing white balance coefficient is continuously output.
레지스터(312)는 멀티플렉서(310)에서 출력되는 화이트 밸런스 계수를 저장하고 이를 자동 화이트 밸런스 계수(218)로서 출력한다.The register 312 stores the white balance coefficients output from the multiplexer 310 and outputs them as the automatic white balance coefficients 218.
본 발명에 따른 디지털 카메라는 촬상 화면이 변화하는 경우에는 새로운 화이트 밸런스 계수를 발생시키지 않고, 광원이 변화하는 경우에만 변화한 광원에 맞는 적절한 화이트 밸런스 계수를 발생시켜서 효과적인 색의 보정이 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.The digital camera according to the present invention does not generate a new white balance coefficient when the image pickup screen changes, and generates an appropriate white balance coefficient for the changed light source only when the light source changes so that effective color correction is achieved. To provide.
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- 2000-01-28 KR KR1020000004240A patent/KR100631996B1/en active IP Right Grant
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