KR20040101509A - 영상 또는 사진 장비를 위한 화상 회전 보정 - Google Patents

Abstract

카메라(2)와 같은 화상 기록 장치는 데이터 캐리어(12) 상의 정지 또는 동화상 데이터를 나타내는 데이터(8)를 저장한다. 회전 센서(14)는 상기 카메라의 방향의 각도를 측정한다. 상기 저장된 데이터는 상기 캡쳐된 화상이 수평으로서 디스플레이되는 참수평을 가지도록 디스플레이를 위해 회전되는 것을 허용하도록 상기 화상 데이터 및 상기 출력 각도 데이터 모두에 기초한다.

Description

영상 또는 사진 장비를 위한 화상 회전 보정{Image rotation correction for video or photographic equipment}

영상 또는 스틸 디지털 카메라들과 같은 카메라들은 카메라 방향을 정확하게 맞추는데 곤란함을 겪는 아마츄어들에 의해 종종 사용된다. 그래서 방향을 서투르게 맞추었을 때의 영향을 줄일 수 있는 카메라가 필요하다.

미국 특허 제 5,764,291 호는, 왼쪽, 오른쪽, 역 또는 정(upright) 조작을 가리키며 네 값들 중 하나를 출력하는 방향 신호(orientation signal)를 가지는 카메라를 설명하고 있다. 이것은 카메라 방향이 이들 네 방향들 중 하나로서 바르게 기록될 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 렌즈, 렌즈에 의해 투영되는 화상 캡쳐 수단, 5^o또는 그보다 나은 정확도로 수평에 대한 상기 캡쳐된 화상의 각도를 나타내는 출력을 제공하는 회전 센서, 및 상기 캡쳐된 화상을 나타내는 화상 데이터 및 수평으로 디스플레이된 상기 캡쳐된 화상 내에서 참수평을 가지도록 보정된 회전된 화상이 상기 데이터 캐리어 상에 기록된 데이터로부터 디스플레이될 수 있도록 회전 센서에 의해 측정된 각도를 나타내는 각도 데이터 모두에 기초하는 데이터를 기록하는 데이터 캐리어를 포함하여 제공되는 화상 기록 장치가 있다.

이 방식으로, 상기 화상 데이터는, 비록 카메라가 정확히 정렬되어 있지 않을지라도, 수평으로 디스플레이된, 상기 카메라에 의해 캡쳐된 장면의 수평으로 보정된 화상을 출력하는데 사용될 수 있다.

본 발명은 특히 영상 또는 사진 장비에 있어서의, 화상 정보 처리에 관한 것이고, 영상 또는 사진 화상들과 같은 화상들을 기록하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 재생 장치의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 방법의 동작을 예시하는 개략도.

도 4는 프레임 영역의 예시도.

도 5는 원형 화상 프레임의 예시도.

도 6은 원형 화상 프레임에서의 760:480의 프레임 종횡비 예시도.

도 7은 원형 화상 프레임에서의 1:1의 프레임 종횡비 예시도.

따라서 본 발명에 따른 화상 기록 장치는 미국 특허 제 5,764,591 호에 기재된 것과는 다른 효과 및 목적을 가진다. 미국 특허 제 5,764,591 호는 네개의 기본 카메라 방향들, 즉, 두 가능한 방향들에 있어서는 각각 세로 방향 및 가로 방향인 방향들 중 하나의 기록을 기재하고 있다. 대조적으로, 본 발명에 따른 상기 장치는 실제 카메라 방향과 원하는 기본 방향 사이의 미세 부정합을 보정한다.

바람직하게, 회전 센서의 정확도는 5^o보다 훨씬 더 양호한, 즉, 2^o또는 그 보다 더 양호한, 또는 더 바람직하게는 1^o또는 그 보다 더 양호한, 또는 심지어 0.5^o또는 그 보다 더 양호하다.

편리하게도, 재생시 보정이 되어야 하는, 상기 저장된 화상 데이터는 단순히디지털 기록 센서에 의해 출력된 데이터 및 상기 회전 센서에 의해 측정된 각도일 수 있다.

대안적으로, 카메라는 상기 디지털 기록 센서의 출력에 기초하여 상기 카메라에 의해 캡쳐된 상기 화상 데이터를 보정하고 메모리에 상기 보정된 화상 데이터를 저장하는 보정 모듈을 포함할 수도 있다.

카메라는 스틸 카메라 또는 영상 카메라일 수도 있다. 데이터 캐리어는 테이프, 플래시 메모리, 또는 디지털 데이터를 저장하는데 적합한 임의의 다른 메모리를 포함하는, 어느 편리한 형식의 메모리일 수도 있다.

각별히 유용한 실시예에서, 상기 디지털 기록 센서는 상기 표준 프레임의 주변에 배열되는 추가 화소들과 함께 정상 직사각형 프레임으로서 배열되는 복수의 화소들을 가진다. 추가 화소들은 카메라 수직으로 기록되는 화상에 대해 사용되지 않으나, 동일 크기의 직사각형 프레임을 갖는 회전된 화상을 전달하는데 필요한 추가 화소들을 제공한다.

대안적으로, 상기 회전된 화상은 상기 표준 화상과 비교하여 약간 리사이즈될 수도 있다.

특히 바람직한 실시예에서, 상기 디지털 기록 센서의 화소들은 화상 프레임을 리사이즈할 필요 없이 임의의 각도로 화상의 회전을 허용하는 원형 어레이로서 배열된다.

상기 화소들은 육각형의 어레이로서 배열될 수도 있다.

복수의 센서들은 다수의 평면들에서 화상 보정, 예를 들면, 회전 및 경사 보정들을 허용하기 위해 제공될 수도 있다. 카메라는 복수의 개개 화상들을 함께 묶음으로써 다중화 화상(panoramic image)을 기록하기 위해 센서들로부터의 정보를 사용할 수도 있다.

본 발명은 또한 다른 장치에, 예를 들면, 모바일 전화기나 컴퓨터에 통합된 상기 설명된 바와 같은 카메라에 관한 것이다.

다른 특징에 있어서, 본 발명은, 카메라에서 화상 정보를 캡쳐하고 5^o보다 양호한 정확성으로 수직에 대한 카메라의 방향을 측정하고, 화상 정보 및 상기 측정된 카메라의 방향에 기초하여 화상 데이터를 기록하는 단계를 포함하는, 화상 정보를 처리 방법에 관한 것이다.

화상 데이터를 기록하는 단계는 데이터의 분리 부분들로서 화상 정보 및 카메라의 측정된 방향을 기록하는 단계를 포함할 수도 있다. 상기 방법은 상기 카메라의 측정된 방향에 기초하여 상기 기록된 화상 데이터를 보정하는 단계 및 상기 보정된 화상 정보를 재생하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위하여, 이제 실시예들은 이하 첨부 도면들에 관한 예에 의하여 순수하게 설명될 것이다.

카메라(2)는 렌즈(4) 및 카메라 앞의 장면(10)을 나타내는 화상 데이터(8)를 캡쳐하는 센서로서 작용하는 전하 결합 소자(CCD)(6)를 포함한다. 상기 카메라는 정지 화상들 또는 동화상들을 기록할 수도 있는데, 후자의 경우는, 동화상의 연속 프레임들을 나타내는 화상 데이터(8)의 일련의 항목들을 캡쳐함으로써 가능하다.

카메라(2)는 화상 데이터(8)를 기록하는 메모리(12)를 또한 포함한다. 당업자는 정지 또는 영상 화상들을 저장하기에 적합한 많은 다른 메모리의 형태들을 잘 알겠고 이것들이 또한 사용될 수도 있지만, 상기 메모리는 예로서 테이프로 도시되어 있다. 예를 들면, 상기 메모리는 플래시 메모리, 분리 가능한 메모리 카드, 자기 디스크, 광 기록가능 디스크 또는 필름과 같은 고체 기억 장치일 수도 있다.

수직에 대해 카메라의 각도를 측정하고 해당 측정 신호를 출력하는 회전 센서(14)가 제공된다. 이 각도는 메모리(12)에 기록된다. 상기 회전 센서는 정밀 가속도계이다.

1^o의 정확도를 가진 적합한 고체 가속도계들은 적당한 비용으로 상업적으로 이용 가능하다. 이들 가속도계들은 중력하에서 구부러지고 그래서 용량을 변화시키는 극소 에칭된 지침(microetched tongue)을 포함한다. 더 높은 가격에 개선된 성능을 구할 수 있다. 다른 적합한 장치들은 "틸트 미터(tilt meters)"로서 팔리고 있다.

카메라(2)는 카메라 프로세서(16)의 제어하에 있다. 카메라 프로세서(16)는 화상을 보정하는 각도 정보를 측정하고 저장하는 보정 모드와 회전 센서가 사용되지 않는 정상 모드 사이에서 스위칭 가능하도록 배열될 수도 있다.

메모리(12)를 허용하고 재생 프로세서(22)에서 기록된 화상 데이터(8) 및 회전 각도를 처리할 수 있는 재생 장치(20)가 제공된다. 상기 처리된 화상 데이터는 예컨대 텔레비젼 세트와 같은 디스플레이 장치(24) 상에서 재생된다. 당업자는 재생 프로세서(22)가 카메라(2)내에 통합될 수도 있고 실제로 카메라 프로세서(16)와 같은 프로세서일 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

프로세서(22)는 수직에 대해 카메라의 부정확한 방향을 보정하는 보정 모드에서 동작할 수 있다. 따라서, 화상이 기록될 때 카메라가 약간 잘못 정렬되어 있을지라도, 프로세서(22)는 수평면인 디스플레이(24) 상에 화상이 디스플레이되게 하는 기록된 회전 각도 정보를 사용한다.

도 3은 상기 시스템의 사용을 도시하고 있다. 도 3a는 사용자가 소위 수평으로 정렬된 카메라로 찍은 화상을 도시하고 있다. 도 3b는 수직에 대해 약 10^o각도의 카메라 각도로 찍은 화상을 도시하고 있다. 그러므로 또한 화상에서 참수평은 기록된 화상에서 수평에 대해 10^o각도에 있다.

도 3b에 도시된 바와 같은 화상은 카메라 각도를 기록하는 데이터 항목과 함께 메모리에 기록된다.

재생시, 참수평들이 수평으로서 나타나도록 재생 프로세서(22)에 의해 카메라 항목 데이터 각도를 사용하여 적용된 회전 보정으로, 프로세서(22)는 도 3c에 도시된 바처럼 디스플레이(24)상의 화상을 계산한다. 회전 보정된 화상의 몇몇 화상 프레임은 도시된 것과 같이 공백(blank)이다. 따라서, 화상은 도 3d에 도시된 것처럼 공백 공간을 제거하도록 잘려진다. 프레임(40)은 기록된 화상을 나타내고 프레임(42)은 디스플레이된 화상의 화상 프레임을 나타낸다.

도 3e에 도시된 것처럼, 보정된 화상(42)은 최종 화상 프레임(44)이 최초 화상 프레임(40)과 같아지도록 리사이즈(resize)된다.

도 4에 도시된, 본 발명의 변경에 있어서, 기록된 화상 영역(50)은, 화상이 리사이즈되지 않고 회전될 수도 있도록, 공칭(nominal) 화상 프레임(40)보다 더 크다. 공칭 프레임(40) 외부의 한계 화소들(marginal pixels)(52)은 자동 정렬 특징이 사용중에 있지 않을 때 과도한 전력 유출을 피하도록 요구될 때에만 스위치 온 될 수도 있다.

다른 변경에 있어서, 센서 어레이(array)는 가장자리들에서 아무 손실이 없이 임의의 회전이 발생 가능하도록 하는 원형일 수도 있다. 도 5는 공칭 화상 프레임(40)으로 그러한 원형 센서(60)를 도시하고 있다. 크기를 줄이지 않고 어느 각도로의 회전이 가능하다. 원형 센서(60)의 개개의 화소들은 6각형의 격자 상에 배열될 수도 있다.

원형 센서 어레이(60)에서 화소 프레임(40)의 종횡비는 화상 프레임내 원의 비(ratio)를 변화시킨다. 예를 들면, 도 6에 도시된 것처럼 종횡비 760:480의 직사각형은 상기 원 영역의 57.48%의 유용한 영역비를 주고, 반면에 도 7에 도시된 바와 같이 종횡비 1:1의 정방형은 63.66%의 유용한 종횡비를 준다. 상기 원형 센서의 최대 영역은 실질적으로 1:0.7 내지 1:1.4, 바람직하게는 1:0.9 내지 1:1.1 종횡비 범위의 정방형 프레임에서 사용된다.

회전 센서(14)는 1개 축 이상에 대한 방향을 측정할 수 있고 그 결과를 메모리(12)에 저장할 수 있는, 다중 각도 회전 센서일 수도 있다. 센서는 복수의 가속도계들을 포함할 수도 있다. 이 때, 예를 들면, 상기 저장된 정보는 다른 정지 화상들을 정밀하게 정렬하고 함께 결합하도록 방향 정보를 사용하여 다중화 화상들을 구성하기 위해 몇몇 연속하는 화상으로부터 고품질 화상을 함께 결합하기 위해 사용될 수도 있다.

대안의 실시예에서, 프로세서(16)는 화상이 정확히 수평이고 보정된 화상을 메모리(12)에 저장하도록 화상 데이터를 보정하는, 회전 센서(14)에 의한 출력으로서 카메라(2)의 방향 각도와 센서(6)에 의해 캡쳐된 화상을 취함으로써 보정 모듈로서 기능할 수도 있다.

본 발명은 상술된 실시예들로 제한되지 않고 당업자는 구현될 수도 있는 많은 변경들을 알 것이다.

특히, 본 발명은 스틸 카메라, 영상 카메라이든지 정지 및 영상 동작 모두를 할 수 있는 카메라이든지 간에, 어느 형태의 카메라에도 적용 가능하다.

본 발명은 디지털 카메라에 관하여 기술되었지만, 본 발명은 또한 기록 센서 뿐만아니라 메모리로서 동작하는 기록매체에 화상들을 직접 기록하는 아날로그 카메라로 사용될 수도 있다. 이 경우에 기록 장치에 각 정보를 기록하는 것 또한 필요하지만, 추가 정보를 기록하는 기술은 움직임 사진 촬영 및 정지 사진 촬영의 분야들에서 당업자에게 잘 알려져 있다.

본 발명은 또한 카메라가 이동 전화기 또는 컴퓨터와 같은 다른 장치에 통합되는 경우에 적용 가능하다.

Claims (11)

1. 화상 기록 장치에 있어서,

   렌즈와,

   상기 렌즈에 의해 투영되는 화상을 캡쳐하는 수단과,

   5^o또는 그보다 양호한 정확도로 수평에 대한 상기 캡쳐된 화상의 각도를 나타내는 출력 각도 데이터를 제공하는 회전 센서, 및

   수평으로서 디스플레이된 상기 캡쳐된 화상에서 참수평(true horizontal)을 가지도록 보정된 회전된 화상이 데이터 캐리어 상에 기록된 상기 데이터로부터 디스플레이될 수 있도록 상기 캡쳐된 화상을 나타내는 화상 데이터 및 상기 회전 센서에 의해 측정된 상기 각도를 나타내는 각도 데이터 모두에 기초하여 데이터를 기록하는 데이터 캐리어를 포함하는, 화상 기록 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전 센서는 1^o보다 양호한 정밀도를 가지는, 화상 기록 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   화상을 캡쳐하는 상기 수단은 상기 화상을 나타내는 신호를 출력하는 광학 센서인, 화상 기록 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 장치는 기록 센서에 의해 출력된 상기 데이터 및 상기 회전 센서에 의해 측정된 상기 각도를 나타내는 데이터 항목을 저장하도록 배열되는, 화상 기록 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 회전 센서의 출력에 기초하여 상기 캡쳐된 화상 데이터를 보정하고 상기 보정된 화상 데이터를 상기 메모리에 저장하는 보정 모듈을 더 포함하는, 화상 기록 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 디지털 기록 센서는 상기 캡쳐된 화상을 회전시킬 때 사용하기 위한 추가 화상 데이터를 제공하도록 상기 표준 프레임의 주변에 배열되는 추가 화소들과 함께 회전되지 않은 화상에 대응하는 표준 직사각형 프레임으로서 배열되는 복수의 화소들을 가지는, 화상 기록 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 디지털 기록 센서의 상기 화소들은 상기 화상 프레임을 리사이즈(resize)할 필요 없이 임의의 각도로 상기 화상의 회전을 허용하도록 원형 어레이로서 배열되는, 화상 기록 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   다수의 평면들에서 화상 보정을 허용하기 위해 복수의 센서들을 포함하는, 화상 기록 장치.
9. 화상 기록 장치에 있어서,

   렌즈와,

   상기 렌즈에 의해 투영되는 화상을 캡쳐하고 화상 데이터를 출력하는 센서와,

   수평축에 대해 상기 화상 기록 장치의 회전 각도를 측정하고 대응하는 각도 데이터를 출력하는 회전 센서, 및

   상기 화상 데이터 및 상기 각도 데이터 모두를 저장하는 데이터 저장 장치를 포함하는, 화상 기록 장치.
10. 화상 정보를 처리하는 방법에 있어서,

    카메라에서 화상 정보를 캡쳐하는 단계와,

    5^o보다 양호한 정확도로 상기 참수평에 대해 상기 캡쳐된 화상 정보의 방향의 상기 각도를 측정하는 단계, 및

    상기 화상 정보 및 상기 카메라의 상기 측정된 방향에 기초하여 화상 데이터를 기록하는 단계를 포함하는, 화상 정보 처리 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    화상 데이터를 기록하는 상기 단계는 상기 화상 정보 및 상기 카메라의 상기 측정된 방향을 기록하고, 상기 방법은,

    상기 카메라의 상기 측정된 방향에 기초하여 상기 기록된 화상 데이터를 보정하는 단계, 및

    상기 보정된 화상 정보를 재생하는 단계를 더 포함하는, 화상 정보 처리 방법.