KR20070002986A - 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 CCD를 통해 재생되는 이미지의 픽셀간 비매칭도를 판별하는 방법에 관한 것으로, CCD에서 재생된 패턴 이미지의 수평방향에 대한 계수 레벨의 합 값과 수직방향에 대한 계수 레벨의 합 값을 연산하여 패턴 이미지의 샤프니스를 정의하고, 정의되는 샤프니스 결과에 따라 픽셀의 비매칭 정도를 판별하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 이미지 보상 알고리즘에 적용시에 정확한 픽셀 비매칭을 환산할 수 있으므로 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 신뢰할 수 있는 데이터를 복원해 낼 수 있다.

Description

홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법{METHOD FOR DETECTING PIXEL IN HOLOGRAPHIC DATA STORAGE SYSTEM}

도 1은 종래 마크를 이용한 픽셀 비매칭 판별법을 설명한 도면,

도 2는 종래 광분포를 이용한 픽셀 비매칭 판별법을 설명한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 픽셀 비매칭 판별 방법을 수행하기 위한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 개략적인 구성도,

도 4는 본 발명에 따라 샤프니스(sharpness)에 따른 픽셀 비매칭 정도를 설명하기 위한 상관 그래프,

도 5a 내지 도 5d는 도 4의 각각의 분포 지점에서 발생되는 샤프니스 변화량을 출력한 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

312 : DSP 314 : 복조부

316 : ECC

본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 이미지의 비 매칭 정도를 정확하게 판별하여 데이터를 복원하는데 적합한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법에 관한 것이다.

홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 정보가 저장된 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭무늬를 저장 물질에 저장시키는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 동일한 장소에 수백, 수천 장의 간섭무늬를 저장시키고 재생시킬 수 있다.

일반적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서는 동일한 공간에 기록되는 2진(binary) 데이터의 페이지가 많아질수록 기록과 재생시의 신호 대 잡음비가 높아지게 되며, 특히 저장 물질에 저장된 "온-픽셀(On pixel)"이 많을수록 신호 대 잡음비는 높아진다. 이는 온-픽셀에 의하여 저장 물질에 기록된 간섭무늬 때문에 기록과 재생시에 원하지 않는 산란, 회절이 일어나기 때문이다.

통상적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 데이터를 저장 또는 기록할 때에는 하나의 2진 데이터 페이지내에 동일한 수의 온-픽셀과 "오프-픽셀(Off pixel)"이 포함되도록 원본 데이터를 변조하여 사용하고 있다.

즉, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서는 온/오프-픽셀 정보가 포함된 신호광과 기준광의 간섭무늬를 간섭무늬의 강도에 반응하는 저장 물질에 기록하며, 재생시에는 기록시의 기준 광을 저장 물질에 조사하여 저장 물질에 기록된 간섭무늬와의 회절에 의해 저장한 신호광이 재생되어 나오게 된다.

이때, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제로 인해, 재생된 데이터 이미지와 CCD 사이에 중심이 벗어나는 경우, 즉 CCD의 재생 이미지와 CCD 어레이 간의 픽셀 비매칭이 발생하는 경우가 빈번히 발생한다. 이 경우, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서는 재생 데이터 이미지의 CCD 검지 이미지가 열화될 수 있으며, 이러한 상태로 기록전의 원본 데이터를 복구한다면 오류 발생 확률이 현저히 높아질 수 있다.

이러한 경우를 방지하기 위한 종래 기술의 일환으로, 픽셀의 비매칭 정도를 판별할 수 있는 여러 가지 기법들이 제안된 바 있다.

이러한 기법들 중 마크(mark)를 이용한 기법은 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같다.

도 1a는 픽셀의 비매칭 정도를 판별하기 위한 마크의 예시도로서, 2 ×2 오버-샘플링을 진행하여 별도의 온-픽셀과 오프-픽셀이 교차하도록 임의 구성한다. 이러한 도 1a의 마크를 도 1b와 같이 CCD에 상이 맺히도록 유도한 후, 마크의 인텐시티(intensity)를 비교하여 픽셀의 비매칭 정도를 파악하게 된다.

또한, 도 2a 및 도 2b와 같이, 프레임의 경계면에서 광분포가 이상적인 스텝으로 상승하지 않는 것을 이용하여 서브-픽셀(sub-pixel) 정도의 이미지 비매칭을 판별하도록 하고 있다.

그런데 이와 같은 종래의 픽셀 비매칭 정도 판별 방법은, 서브-픽셀 정도의 이미지 비매칭을 판별할 수 있어 2 ×2 오버 샘플링의 경우에만 유용하며, 픽셀 매칭 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 WORM의 경우, 이미지 보상 알고리즘을 적용하기 위한 정밀한 비매칭 판별법은 아직 제시하고 있지 못하는 실정이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하고 그 제반 문제를 해결하기 한 것으로, 패턴 이미지의 샤프니스(sharpness)를 이용하여 픽셀 비매칭 정도를 보다 정확히 판별할 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 CCD를 통해 재생되는 이미지의 픽셀간 비매칭도를 판별하는 방법으로서, 상기 CCD에서 재생된 패턴 이미지의 수평방향에 대한 계수 레벨의 합 값과 수직방향에 대한 계수 레벨의 합 값을 연산하여 상기 패턴 이미지의 샤프니스를 정의하는 단계와, 상기 정의되는 샤프니스 결과에 따라 픽셀의 비매칭 정도를 판별하는 단계를 포함하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 픽셀 비매칭 판별 방법을 수행하기 위한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템, 보다 구체적으로는 홀로그래픽 WORM 저장 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 SLM(300), 렌즈(302, 308), 광학 애피쳐(304), 저장물질(307), CCD(310), DSP(312), 복조부(314), ECC(316)를 포함한다.

먼저, 도시 생략된 광원을 통해서 홀로그래픽에 요구되는 레이저광이 발생되는데, 이러한 레이저광은 기준광(reference beam)과 신호광(signal beam)으로 분리된 후, 분리된 기준광 및 신호광이 서로 다른 전송 경로를 거치도록 한다.

분리된 신호광은 SLM(300)으로 전송된다.

이러한 SLM(300)은, 예를 들어 LCD로 구성되는 바, 신호광은 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 후 렌즈(302)로 전송된다.

렌즈(302)는 SLM(300)을 통해 공간 광변조된 신호광을 수렴하여 노이즈를 제거한 후 광학 애피쳐(304) 및 저장물질(306)에 조사한다.

한편, 분리된 기준광은 위상 변조 마스크(도시 생략됨) 등을 통해 위상 변조되어 저장물질(306)로 전송된다.

저장물질(306)은 이러한 기준광과 신호광 간의 간섭에 의해 발생되는 간섭무늬를 저장하는데, 여기서 간섭무늬는 상술한 SLM(300)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.

CCD(310)는 저장물질(306)로부터 재생된 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하여 DSP(312)로 제공하는 역할을 수행한다.

DSP(312)는 본 실시예에 따라 CCD(310)에서 재생된 패턴 이미지에 대하여 픽셀 비매칭에 따른 샤프니스를 정의한다. 즉, 본 발명에서는 픽셀 비매칭이 발생되는 경우, 이미지가 희미해지는 것을 이용하여 이미지의 비매칭 값을 얻도록 한 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 샤프니스는 다음 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있다.

위 식에서 N은 다음 [수학식 2]로 표현될 수 있다.

이때, [수학식 1]에서 상수 K는 "Spartial High Pass Filter"의 계수를 나타내며, K의 계수는 다음 [수학식 3]과 같이 두 가지의 방향성을 가진다.

[수학식 3]에서 K_h는 수평방향으로의 하이 패스 필터링을 의미하며, K_v는 수직방향으로의 하이 패스 필터링을 각각 의미한다.

즉, 본 실시예에 따른 DSP(312)는 수평방향에 대한 계수 레벨의 합 값과 수직방향에 대한 계수 레벨의 합 값을 연산하여 패턴 이미지의 샤프니스를 정의하도록 한 것을 특징으로 한다. 이와 같은 샤프니스 결과에 따라 후술하는 바와 같이 픽셀 비매칭 정도를 가늠할 수 있다.

한편, 복조부(314)는 이와 같은 DSP(312)를 통해 정의된 패턴 이미지의 샤프니스 정보를 복조하여 ECC(316)로 제공한다.

ECC(316)에서는 복조부(314)로부터 제공된 복조 데이터에 대해 오류 정정 과정을 거치게 한 후 최종 데이터를 출력하도록 하는 역할을 수행한다.

이와 같이 최종 출력되는 데이터는 도 4에 그래프로서 예시된다. 도 4에서 세로축은 샤프니스를 나타내고 가로축은 픽셀 비매칭도를 나타낸다. 샤프니스는 치수가 높아질수록 선명해지고, 픽셀 비매칭도가 "0"에 가까울수록 픽셀이 정확히 매칭되는 것을 의미한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 패턴 이미지의 샤프니스에 따라 픽셀 비매칭도가 변화되는데, 예를 들어 도 4의 "A" 지점에서는 샤프니스가 매우 낮게 나타나므로 픽셀 비매칭도가 -0.5 수준, 즉 픽셀이 전혀 매칭되지 않은 수준으로 나타나게 된다. 지점 "A"에서의 출력 결과는 도 5a에 예시한 바와 같다.

반면, 도 4의 "B" 지점에서는 샤프니스가 "1", 픽셀 비매칭도가 "0"으로 측정되었기 때문에 정확한 픽셀 매칭이 구현되었음을 알 수 있다. 지점 "B"에서의 출력 결과는 도 5b에 예시한 바와 같다.

마찬가지로 지점"C"와 지점"D"에서의 출력 결과도 도 5c 및 도 5d를 통해 알 수 있으며, 이러한 결과에 의해 픽셀의 비매칭 정도를 판별할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이미지 보상 알고리즘에 적용시에 정확한 픽셀 비매칭을 환산할 수 있으므로 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 신뢰할 수 있는 데이터를 복원해 낼 수 있다.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상과 범주 내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (6)

1. 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 CCD를 통해 재생되는 이미지의 픽셀간 비매칭도를 판별하는 방법으로서,

   상기 CCD에서 재생된 패턴 이미지의 수평방향에 대한 계수 레벨의 합 값과 수직방향에 대한 계수 레벨의 합 값을 연산하여 상기 패턴 이미지의 샤프니스를 정의하는 단계와,

   상기 정의되는 샤프니스 결과에 따라 픽셀의 비매칭 정도를 판별하는 단계

   를 포함하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 샤프니스는 수학식

   

   로 정의되되, 상기

   

   이며, 상기 K는 하이 패스 필터 계수를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 K는 수평방향으로의 하이 패스 필터링과 수직방향으로의 하이 패스 필터링을 위한 계수인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 수평방향으로의 하이 패스 필터링은 수학식

   

   로 표현되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 수직방향으로의 하이 패스 필터링은 수학식

   

   로 표현되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 홀로그래픽 WORM 저장 시스템인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서의 픽셀 비매칭 판별 방법.

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