KR20030042048A - 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 주기로 주변환경의 영상을 입력받아 영상의 평균밝기를 분석하여 주야간을 판단한 후 주야간의 상황에 따라 카메라의 조리개를 조절함으로써 실제로 촬영할 경우 순간적인 밝기의 변화에 의해 불필요하게 조리개가 조절되지 않도록 함으로써 주야간 관계없이 항상 정확한 영상을 촬영할 수 있는 이점이 있다.

Description

조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버{FRAME GRABBER WITH IRIS CONTROL FACILITY}

본 발명은 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 주기로 주변환경의 영상을 입력받아 영상의 평균밝기를 분석하여 주야간을 판단한 후 주야간의 상황에 따라 카메라의 조리개를 조절함으로써 실제로 촬영할 경우 순간적인 밝기의 변화에 의해 불필요하게 조리개가 조절되지 않도록 함으로써 정확한 영상을 촬영할 수 있도록 한 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버에 관한 것이다.

일반적으로 프레임그래버(frame grabber)는 TV나 비디오카메라 등과 같은 영상기록매체를 통해 나타나는 영상신호(아날로그 신호나 디지털 신호)를 샘플당 정의된 비트로 디지털화하여 컴퓨터에서 산술, 논리연산 및 영상처리조작을 행할 수 있도록 출력하는 장치로써 영상포착기라고도 한다.

이러한 프레임그래버는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 등과 같은 영상입력 장치와 함께 공간해상도를 결정짓는 중요한 요소이다. 공간해상도는 영상의 데이터양을 말하며 영상의 최소단위인 화소(pixel)수로서 크기는 가로방향과 세로방향의 화소수로서 표시한다.

또한, 카메라 렌즈의 조리개는 카메라의 촬상관인 CCD센서로 입력되는 빛의 양을 조절해서 카메라가 선명한 영상을 출력할 수 있도록 하는 장치이다.

렌즈의 조리개를 조절하는 방법으로는 카메라에서 출력되는 아날로그 영상신호를 이용하여 평균밝기를 분석하여 조절하는 방법과, 외부에서 DC전압을 공급해서 조절하는 방법들이 있어 일반적인 렌즈에는 위와 같은 두가지 방법을 모두 사용하여 조리개를 제어할 수 있도록 하는 회로가 내장되어있다.

따라서, 일부의 프레임그래버에서는 렌즈의 조리개 제어용도로 아날로그 영상신호를 출력하거나 조리개 제어용 DC전압을 출력하고 있다.

그러나, 일반적으로는 DC전압을 이용하여 조리개를 조절하기 위한 방법이 구현의 어려움 때문에 아날로그 영상신호를 이용하여 조리개를 제어하는 방법이 보편적으로 사용되고 있는 실정이다.

도 1은 일반적인 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버를 나타낸 회로구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 카메라(10)의 영상을 입력받아 디지털로 변환하여 출력하는 카메라 인터페이스(40)와, 촬영시점을 감지하는 감지센서(20)의 출력상태에 따라 카메라 인터페이스(40)에서 카메라(10)의 영상을 입력받을 수 있도록 하는 셔터신호 입력기(30)와, 카메라 인터페이스(40)로부터 출력된 디지털 영상의 평균밝기에 의한 아날로그 영상을 출력하여 카메라 렌즈(60)의 조리개(미도시)를 조절하도록 하는 아날로그 영상신호 발생기(50)와, 카메라 인터페이스(40)에서 출력된 디지털 영상을 저장하기 위한 저장부(70)와, 프레임그래버의 작동을 위한 제어값을 기억하는 레지스터(80)와, 레지스터(80)의 제어값에 의해 프레임그래버의 작동을 제어하며 셔터신호 입력기(30)의 출력신호에 의해 카메라 인터페이스(40)로부터 입력된 디지털 영상을 저장부(70)에 저장하고 외부장치(100)와 연결되어 저장부(70)에 저장된 디지털 영상의 출력을 제어하는 제어부(90)로 이루어진다.

따라서, 지나가는 차량의 번호판을 촬영할 경우 차량의 지나감을 감지센서(20)에 의해 감지하면 셔터신호 입력기(30)에서 카메라 인터페이스에(40)서 카메라(10)를 통해 입력되는 영상을 디지털 영상을 변환하여 출력한다. 그러면 이 디지털 영상은 아날로그 영상신호 발생기(50)에서 평균밝기에 의한 아날로그 영상신호로 변환되어 카메라 렌즈(60)로 출력되면 렌즈(60)에서 조리개를 조절하게 되고, 이렇게 조리개가 조절된 후에 카메라 인터페이스(40)에 입력되는 영상을 디지털 영상으로 변환하여 제어부(90)에서 저장부(70)에 저장하고, 이후 외부장치(100)의 요청에 따라 디지털 영상을 PCI버스나 ISA버스 등으로 연결된 외부장치(100)로 출력한다.

그리고, 이와 같이 작동되는 제어값들은 레지스터(80)에 저장되어 제어부(90)에서 이 값에 따라 프레임그래버의 작동을 제어하게 된다.

카메라 렌즈(60)의 조리개는 위에서 설명한 바와 같이 카메라(10)에서 촬영되는 영상신호의 평균밝기에 의한 아날로그 영상에 의해 조절된다.

이때 카메라 렌즈(60)의 조리개는 프레임그래버의 아날로그 영상신호 발생기(50)의 출력신호 뿐만 아니라 카메라(10)에서 촬영되어 출력되는 아날로그 영상신호를 입력받을 경우에도 동일하게 작동된다.

위와 같이 카메라 렌즈(60)의 조리개를 제어하기 위해 촬영하고자 하는 시점에서 입력된 영상신호의 평균밝기에 따라 조리개를 제어하게 될 경우 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

첫째, 현재 촬영되는 장소가 밝은 곳인지 어두운 곳인지 프레임그래버가 판단할 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 렌즈는 영상의 평균밝기를 계산하고 그 결과를 프레임그래버로 출력하지 않고 조리개 제어에만 사용하기 때문에 주간과 야간을 구분할 수 없다.

둘째, 야간에 촬영할 경우 밝은 불빛이 있는 물체를 촬영하게 되면 밝은 불빛 때문에 사물의 윤곽이 잘 나타나지 않게 되는 문제점이 있다. 즉, 밝은 빛이 포함되면 영상의 평균밝기가 밝아져 렌즈를 조리개를 닫게 되어 야간에 전조등을 켠 차량을 촬영할 경우 차량의 윤곽은 식별되지 않고 전조등이 잘 나오게 된다.

셋째, 고해상도 카메라를 사용하는 경우에는 아날로그 영상신호가 표준 영상신호와 달라 조리개 제어가 잘 동작하지 않는 문제점이 있다.

넷째, 비동기식 셔터에 의한 촬영을 할 경우 동영상을 카메라가 출력하지 않기 때문에 조리개가 주변 환경 변화에 따라 가지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 일정 주기로 주변환경의 영상을 입력받아 영상의 평균밝기를 분석하여 주야간을 판단한 후 주야간의 상황에 따라 카메라의 조리개를 조절함으로써 실제로 촬영할 경우 순간적인 밝기의 변화에 의해 불필요하게 조리개가 조절되지 않도록 함으로써 정확한 영상을 촬영할 수 있도록 한 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버를 나타낸 회로구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버를 나타낸 블록구성도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 카메라 20 : 감지센서

30 : 셔터신호 발생기 40 : 카메라 인터페이스

50 : 아날로그 영상신호 발생기 60 : 카메라 렌즈

70 : 저장부 80 : 레지스터

90 : 제어부 100 : 외부장치

110 : 자동셔터 신호발생기 120 : 영상밝기 판단부

130 : 주야간 판단부

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 카메라의 영상을 입력받아 디지털로 변환하여 출력하는 카메라 인터페이스와, 촬영시점을 감지하는 감지센서의 출력상태에 따라 카메라 인터페이스에서 카메라의 영상을 입력받을 수 있도록 하는 셔터신호 입력기와, 일정주기로 카메라 인터페이스를 통해 카메라의 영상을 입력받도록 하기 위한 자동셔터 신호발생기와, 자동셔터 신호발생기의 출력신호에 따라 카메라 인터페이스로부터 입력된 영상을 통해 영상의 평균밝기를 계산하여 평균밝기 값을 출력하는 영상밝기 판단부와, 영상밝기 판단부에서 출력된 평균밝기 영상을 아날로그 영상으로 출력하여 카메라 렌즈의 조리개를 조절하도록 하는 아날로그 영상신호 발생기와, 디지털 영상을 저장하기 위한 저장부와, 프레임그래버의 작동을 위한 제어값을 기억하는 레지스터와, 레지스터에 저장된 주야판단 기준값과 영상밝기 판단부에서 출력된 평균밝기 값을 비교하여 주야간을 판단하여 레지스터로 결과를 출력하는 주야간 판단부와, 레지스터의 제어값에 의해 프레임그래버의 작동을 제어하며 셔터신호 입력기의 출력신호에 의해 카메라 인터페이스로부터 입력된 디지털 영상을 저장부에 저장하고 외부장치와 연결되어 저장부에 저장된 디지털 영상의 출력을 제어하는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

위와 같이 이루어진 본 발명은 자동셔터 신호발생기에서 일정주기로 발생되는 신호에 따라 카메라 인터페이스를 통해 카메라의 영상을 입력받아 영상밝기 판단부에서 평균밝기를 판단한 후 평균밝기 값을 아날로그 영상신호 발생기로 출력함으로써 카메라 렌즈의 조리개를 영상의 평균밝기 값에 따라 제어할 뿐만 아니라 주야간 판단부에서 야간으로 판별되었을 경우 아날로그 영상신호 발생기로 설정된 평균밝기값을 출력하여 순간적인 밝기의 변화에 관계없이 조리개를 조절하여 정확한 영상을 얻을 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 의한 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버를 나타낸 블록구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 카메라(10)의 영상을 입력받아 디지털로 변환하여 출력하는 카메라 인터페이스(40)와, 차량의 번호판을 촬영할 경우 촬영시점을 감지하기 위해 차량의 진입상태를 감지하는 감지센서(20)의 출력상태에 따라 카메라 인터페이스(40)에서 카메라(10)의 영상을 입력받을 수 있도록 하는 셔터신호 입력기(30)가 설치된다.

그리고, 조리개 제어를 위해 주야간을 판단하고 이에 따른 평균밝기 값이며 설정된 평균밝기 값을 출력할 수 있도록, 평상시에 평균밝기를 계산하기 위해 필요한 동영상을 얻을 수 있도록 일정주기로 카메라 인터페이스(40)를 통해 카메라(10)의 영상을 입력받도록 하기 위한 자동셔터 신호발생기(110)가 설치된다.

또한, 자동셔터 신호발생기(110)의 출력신호에 따라 카메라 인터페이스(40)로부터 입력된 영상을 통해 영상의 평균밝기를 계산하여 평균밝기 값을 출력하는 영상밝기 판단부(120)와, 영상밝기 판단부(120)에서 출력된 평균밝기 영상을 아날로그 영상으로 출력하여 카메라 렌즈(60)의 조리개를 조절하도록 하는 아날로그 영상신호 발생기(50)와, 카메라 인터페이스(40)에서 출력된 디지털 영상을 저장하기 위한 저장부(70)와, 프레임그래버의 작동을 위한 제어값을 기억하는 레지스터(80)와, 레지스터(80)에 저장된 주야판단 기준값과 영상밝기 판단부(120)에서 출력된 평균밝기 값을 비교하여 주야간을 판단하여 레지스터(80)로 결과를 출력하는 주야간 판단부(130)와, 레지스터(80)의 제어값에 의해 프레임그래버의 작동을 제어하며 셔터신호 입력기(30)의 출력신호에 의해 카메라 인터페이스(40)로부터 입력된 디지털 영상을 저장부(70)에 저장하고 외부장치(100)와 PCI버스나 ISA버스 등으로 연결되어 저장부(70)에 저장된 디지털 영상의 출력을 제어하는 제어부(90)로 이루어진다.

위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 주야간 판단 및 주변환경의 평균밝기 값을 계산하기 위해 일정주기로 자동셔터 신호발생기(110)를 통해 카메라 인터페이스(40)를 통해 주변환경의 영상을 입력받아 영상밝기 판단부(120)로 입력된다.

이때 입력되는 영상은 저장부(70)에 저장되지 않고 단순히 평균밝기 계산을 위해서만 사용된다.

따라서, 영상밝기 판단부(120)에 입력된 영상의 평균밝기 값을 계산한 후 주야간 판단부(130)와 조리개 제어를 위해 아날로그 영상신호 발생기(50)로 출력된다.

이때 영상밝기 판단부(120)에서 출력되는 영상은 카메라(10)에서 촬영된 이미지가 포함된 영상이 아니고 평균밝기 값을 갖는 영상을 출력하여 조리개 제어용으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.

그러면, 조리개 제어를 위해 아날로그 영상신호 발생기(50)에서 평균밝기에 따른 아날로그 영상으로 변환하여 카메라 렌즈(60)로 출력함에 따라 조리개를 제어하게 된다. 따라서, 이후에 셔터신호 입력기(30)가 작동될 경우 설정된 조리개의 개폐상태대로 영상을 입력받게 된다.

그러나, 주야간 판단부(130)에서 레지스터(80)에 저장된 주야판단 기준값과 영상밝기 판단부(120)에서 입력된 평균밝기 값을 통해 주야간을 판단한다.

이렇게 판단된 주야간 판단결과 값을 레지스터(80)에 저장된다. 그러면 제어부(90)에서 이 주야간 판단결과 값에 따라 야간으로 판별될 경우 영상밝기 판단부(120)에 야간일 경우 설정된 평균밝기 값으로 평균밝기 값을 고정시켜 출력함으로써 카메라(10)로부터 입력되는 영상에 의해 계산된 평균밝기 값이 아닌 설정된 평균밝기 값을 출력하게 되어 아날로그 영상신호 발생기(50)에서 이 값을 기준으로 아날로그 영상신호를 출력하게 되어 카메라 렌즈(60)는 이 값에 의해 조리개를 조절하게 된다.

이렇게 함으로써 야간에 전조등과 같이 순간적인 밝기의 변동에도 주변환경의 밝기에 따라 조리개를 조절할 수 있도록 한다.

따라서, 주간에 주차장이나 도로를 주행중인 차량의 번호판을 촬영할 경우차량의 지나감을 감지센서(20)에 의해 감지하면 셔터신호 입력기(30)에서 카메라 인터페이스(40)에서 카메라(10)를 통해 입력되는 영상을 디지털 영상을 변환하여 출력한다. 그러면 이 디지털 영상은 아날로그 영상신호 발생기(50)에서 평균밝기에 의한 아날로그 영상신호로 변환되어 카메라 렌즈(60)로 출력되면 렌즈(60)에서 조리개를 조절하게 되고, 이렇게 조리개가 조절된 후에 카메라 인터페이스(40)에 입력되는 영상을 디지털 영상으로 변환하여 제어부(90)에서 저장부(70)에 저장하고, 이후 외부장치(100)의 요청에 따라 디지털 영상을 외부장치(100)로 출력한다.

그리고, 이와 같이 작동되는 제어값들은 레지스터(80)에 저장되어 제어부(90)에서 이 값에 따라 프레임그래버의 작동을 제어하게 된다.

그러나, 야간일 경우에는 일정한 주기로 주변환경의 영상을 입력받아 영상의 평균밝기 값에 의해 주야간을 판단한 후 그 결과값에 의해 영상밝기 판단부(120)에서 설정된 일정한 평균밝기 값을 아날로그 영상신호 발생기(50)로 출력함으로써 순간적으로 변화된 영상의 평균밝기 값이 아닌 야간의 평균밝기 값에 의해 조리개를 조절하게 된다.

따라서, 야간에 차량의 번호판을 촬영할 경우 전조등에 의해 영상의 순간적인 평균밝기가 밝아지더라도 야간으로 설정된 평균밝기 값에 의해 조리개가 조절되도록 함으로써 일시적인 밝기의 변화가 조리개를 조절할 수 없게 되어 야간에도 항상 선명한 영상을 촬영할 수 있게 된다.

위와 같이 프레임그래버에서 일정주기로 주변영상을 입력받아 평균밝기를 계산한 후 이 값에 의해 주야간을 판별하고, 주간일 경우에는 입력되는 영상의 평균밝기 값에 의해 조리개를 조절하도록 하며, 야간일 경우에는 미리 설정된 평균밝기 값에 의해 조리개를 조절하도록 함으로써 야간에 전조등의 점등과 같이 순간적인 평균밝기의 변화에 관계없이 일정하게 선명한 영상을 얻을 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 일정 주기로 주변환경의 영상을 입력받아 영상의 평균밝기를 분석하여 주야간을 판단한 후 주간에는 입력되는 영상의 평균밝기에 의해 조리개를 조절하도록 하며, 야간에는 야간의 평균밝기에 의해 조리개를 조절하도록 함으로써 야간에 전조등과 같이 순간적인 밝기의 변화에 관계없이 항상 정황한 영상을 촬영할 수 있는 이점이 있다.

또한, 비동기식 셔터에 의해 촬영할 경우에도 일정한 주기로 주변환경의 영상을 입력받아 주변환경의 평균밝기를 계산하기 때문에 주변환경의 변화에 따라 조리개를 조절할 수 있는 이점이 있다.

또한, 프레임그래버에서 입력되는 영상의 평균밝기를 통해 주야간을 판단함으로써 프레임그래버에서 주야간에 따른 독립적을 제어를 수행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 카메라의 영상을 입력받아 디지털로 변환하여 출력하는 카메라 인터페이스와,

   촬영시점을 감지하는 감지센서의 출력상태에 따라 상기 카메라 인터페이스에서 상기 카메라의 영상을 입력받을 수 있도록 하는 셔터신호 입력기와,

   일정주기로 상기 카메라 인터페이스를 통해 상기 카메라의 영상을 입력받도록 하기 위한 자동셔터 신호발생기와,

   상기 자동셔터 신호발생기의 출력신호에 따라 상기 카메라 인터페이스로부터 입력된 영상을 통해 영상의 평균밝기를 계산하여 평균밝기 값을 출력하는 영상밝기 판단부와,

   상기 영상밝기 판단부에서 출력된 평균밝기 영상을 아날로그 영상으로 출력하여 카메라 렌즈의 조리개를 조절하도록 하는 아날로그 영상신호 발생기와,

   상기 카메라 인터페이스에서 출력된 디지털 영상을 저장하기 위한 저장부와,

   프레임그래버의 작동을 위한 제어값을 기억하는 레지스터와,

   상기 레지스터에 저장된 주야판단 기준값과 상기 영상밝기 판단부에서 출력된 평균밝기 값을 비교하여 주야간을 판단하여 상기 레지스터로 결과를 출력하는 주야간 판단부와,

   상기 레지스터의 제어값에 의해 상기 프레임그래버의 작동을 제어하며 상기 셔터신호 입력기의 출력신호에 의해 상기 카메라 인터페이스로부터 입력된 디지털영상을 상기 저장부에 저장하고 외부장치와 연결되어 상기 저장부에 저장된 디지털 영상의 출력을 제어하는 제어부

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부에서 레지스터에 저장된 주야간 판단값에 의해 야간일 경우 영상밝기 판단부로 일정하게 설정된 평균밝기값을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버.
3. 제 1항에 있어서, 상기 주야간 판단부는 레지스터에 저장된 주야판단 기준값을 상기 제어부를 통해 입력받는 것을 특징으로 하는 조리개 제어기능을 갖는 프레임그래버.