KR20070088836A - 영상 신호의 떨림 보정 장치와 그를 포함하는 영상 시스템및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서든 쉬프트 효과를 방지할 수 있는 영상 신호의 떨림 보정 장치와 그를 포함하는 영상 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 하나의 화면이 복수 개의 영역으로 분할되어 투영된 복수 개의 윈도우로부터 상기 각 윈도우에 대해 움직임 벡터를 추출하기 위한 움직임 추정부; 상기 복수 개의 움직임 벡터 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택하기 위한 선택부; 상기 선택부로부터 제공되는 움직임 벡터를 이용하여 보정 벡터를 계산하기 위한 움직임 보정 벡터 계산부; 및 상기 보정 벡터를 이용하여 이미지 보정을 실시하기 위한 이미지 보상부를 포함하는 영상 신호의 떨림 방지 장치를 제공한다.
움직임 추정(Motion Estimation), 투영(Projection), 움직임 보상(Motion Estimation), DIS(Digital Image Stabilization).

Description

영상 신호의 떨림 보정 장치와 그를 포함하는 영상 시스템 및 그 방법{IMAGE STABILIZER AND SYSTEM HAVING THE SAME AND METHOD THEREOF}
도 1은 DIS를 포함하는 종래의 카메라 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도.
도 2는 수평 및 수직 방향으로의 1차원 투영(Projection)을 이용하여 움직임을 추정하는 방법을 도시한 예시도.
도 3은 종래기술에 따른 DIS를 개략적으로 도시한 블록 구성도.
도 4는 서든 쉬프트 발생 상황을 도시한 사진.
도 5는 영상 신호의 떨림 보정 장치로서 제시되는 본 발명의 일 실시예에 따른 DIS를 개략적으로 도시한 블록 구성도.
도 6은 16개의 분할된 DIS 윈도우를 갖는 예를 도시한 블록 구성도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호의 떨림 보정 방법을 도식화한 플로우챠트.
도 8은 도 5 및 도 6의 구성을 갖는 영상 신호의 떨림 보정 장치를 포함하는 영상 시스템의 제1예를 도시한 블록 구성도.
도 9는 도 5 및 도 6의 구성을 갖는 영상 신호의 떨림 보정 장치를 포함하는 영상 시스템의 제2예를 도시한 블록 구성도.
본 발명은 영상 신호의 떨림 현상 보정에 관한 것으로 특히, 오 동작을 줄인 영상신호의 떨림 보정 장치와 그 방법에 관한 것이다.
DVC(Digital Video Camcoder), DSC(Digital Still Camera), VTR(Video Tape Recorder)과 같은 영상 신호 기록재생장치는 여러 가지 기능을 구비하고 있어, 사용자가 모드를 선택함에 따라 다양한 모습으로 피사체를 촬영하게 된다. 이 때, DVC나 DSC와 같이 소형이면서 휴대가 가능한 영상기기를 이용하여 촬영하게 되면, 기기 자체의 흔들림이 수집된 영상에 큰 영향을 미치게 된다. 그러므로, 안정된 영상을 확보하기 위하여 움직임을 검출하고 그에 따른 움직임 보상을 실시하는 다양한 방법이 사용되고 있다.
영상 신호 떨림 보상 장치(Image Stabilizer)는 그 방식에 따라 EIS(Electronic Image Stabilizer)와 OIS(Optical Image Stabilizer) 및 DIS(Digital Imager Stabilizer)로 나뉜다.
DIS는 별도의 움직임 감지 센서를 사용하지 않고 영상 신호 자체를 이용하므로 집적화에 용이한 장점을 갖는 반면, 화면 내에서 발생하는 물체의 움직임과 기기 자체의 흔들림으로 인한 전체적인 움직임을 분리해 내야 하거나 또는 카메라를 고의로 움직이는 팬(Pan) 촬영과 같은 움직임의 내용도 함께 판별해야 하는 어려움이 있다.
도 1은 DIS를 포함하는 종래의 카메라 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 카메라 장치는, 광학 신호를 입력 받아 전기 신호로 변환된 영상 신호를 출력하기 위한 이미지센서(10)와, 이미지센서(10)로부터 출력되는 영상 신호 즉, 아날로그 신호를 가공(증폭 등)하기 위한 아날로그 신호 처리부(11, Analog Signal Processor; 이하 ASP라 함)와, 가공된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부(12, Analog to Digital Converter; 이하 ADC라 함)와, 디지털 신호를 입력받아 윤곽 보정과 감마 보정 및 색차/휘도 포맷 신호로의 변환 등의 디지털 신호 처리를 하기 위한 디지털 신호 처리부(13, Digital Signal Processor; 이하 DSP라 함)와, 필드 메모리(14)와, 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(15)를 구비하여 구성된다.
필드 메모리(14)는 DSP(13)에서 출력된 영상 데이터를 저장한 후, 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(15)의 어드레스 제어를 받아 움직임 보정된 영상 데이터를 출력한다.
움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(15)는 DSP(13)로부터 영상 데이터를 입력받아 손 떨림에 의한 움직임을 검출하는 움직임 추정부(150, Motion Estimator; 이하 ME라 함)와, 검출된 움직임 양에 따라 필드 메모리(14)의 어드레스를 제어하기 위한 신호를 생성하는 움직임 보정부(151, Motion Compensator; 이하 MC라 함)로 구성된다.
MC(151)로부터 출력되는 제어 신호는 필드 메모리(14)에 입력되고, 필드 메 모리(14)는 제어 신호에 응답하여 손 떨림에 의한 움직임이 보상된 영상 데이터를 출력한다.
여기서, ME(150)와 MC(151)로 이루어진 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(15)와 필드 메모리(14)는 손 떨림 보정 장치 예컨대, DIS를 실질적으로 구성하고 있다.
상기한 DIS에 있어서, 움직임을 검출하는 방법으로는 블록 매칭 알고리즘(Block Matching Algorithm)이 가장 널리 알려져 있다. 블록 매칭 알고리즘은 영상 신호 자체를 이용하는 방법으로서, 특히 연산량을 감소시키기 위해 단계적 검색 방법을 사용하는 등 여러 가지 방법들이 제안되어 왔다.
도 2는 수평 및 수직 방향으로의 1차원 투영(Projection)을 이용하여 움직임을 추정하는 방법을 도시한 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, n개의 칼럼과 m개의 로(라인)(n, m은 자연수)로 이루어진 화면(Image)에서 움직임을 추정할 경우, 이전 필드(Kth 필드)와 현재 필드((K+1)th) 각각에서 평균화 누적치를 산출한다.
먼저, 수평(Horizontal) 방향으로의 평균화 누적치를 구한다. 한편, 이는 주지된 방식이므로 그 구체적인 수식은 생략한다. 여기서, Hk는 수평 방향에서의 이전 필드의 값을 나타내고, Hk +1은 수평 방향에서의 현재 필드의 값을 나타낸다.
아울러, 수직(Vertical) 방향으로의 평균화 누적치를 구한다. 여기서, Vk는 수직 방향에서의 이전 필드의 값을 나타내고, Vk +1은 수직 방향에서의 현재 필드의 값을 나타낸다. 또한, VM은 수직 방향에서의 움직임을 나타내고, HM은 수평 방향에서의 움직임을 나타낸다.
이와 같이 이전 필드와 현재 필드 각각에서 평균화 누적치가 산출되면, 검색 영역 내에서 두 값의 상관성(Correlation)을 계산하고, 이 가운데 상관성이 가장 큰 값을 나타내는 위치를 움직임 벡터로 취하게 된다.
도 3은 종래기술에 따른 DIS를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 DIS는, 투영된 전체 이미지 즉, DIS 윈도우(Window)로부터 전체 화면의 수직 방향에 대한 움직임 벡터를 추출하여 움직임 추정을 하기 위한 수직 움직임 추정부(30, Motion Estimation in Vertical axis; 이하 VME라 함)와, VME(30)로부터 제공된 수직 방향에 대한 움직임 벡터(Motion vector)로부터 보정 벡터(Compensation vector)를 계산하기 위한 수직 움직임 보정 벡터 계산부(31, Calculate Motion Compensation in Vertical axis; 이하 VMCC라 함)와, DIS 윈도우로부터 전체 화면의 수평 방향에 대한 움직임 벡터를 추출하여 움직임 추정을 하기 위한 수평 움직임 추정부(32, Motion Estimation in Horizontal axis; 이하 HME라 함)와, HME(32)로부터 제공된 수평 방향에 대한 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산하기 위한 수평 움직임 보정 벡터 계산부(33, Calculate Motion Compensation in Horizontal axis; 이하 HMCC라 함)와, VMCC(31)와 HMCC(33)로부터 출력되는 보정 벡터를 이용하여 손 떨림에 의한 이미지 보정을 실시하기 위한 이미지 보상부(34, Compensate Image with compensation vector; 이하 IC라 함)를 구비하여 구성된다.
움직임 추정에 적용되는 이미지의 크기를 DIS 윈도우라고 하며,한다. 상기한 구성을 갖는 종래의 DIS는 DIS 윈도우가 전체 화면이 된다. 즉, 종래의 DIS는 손 떨림을 보정하기 위해 VME(30)와 HME(32)로 이루어진 움직임 추정부에서 전체 화면을 DIS 윈도우라 하고, 전체 화면에 대한 움직임 벡터를 추출한다. 이어서, VMCC(31)와 HMCC(33)로 구성된 움직임 보정 벡터 계산부에서는 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산한다. 이어서, IC(34)는 보정 벡터를 이용하여 필드 메모리에 저장된 이미지를 읽어오는 주소를 변경하도록 제어 신호를 발생함으로써, DIS 동작이 이루어진다.
도 4는 서든 쉬프트(Sudden shift) 발생 상황을 도시한 사진이다.
상술한 종래의 DIS 방식에서는 움직임 벡터를 추출할 때 전체 화면을 DIS 윈도우로 하였다. 따라서, 손 떨림에 의한 움직임이 아닌 도 3에 도시된 바와 같은 큰 물체에 의한 움직임의 경우도 손 떨림으로 간주하여 보정을 하게 된다.
이렇듯, 큰 물체의 움직임을 손 떨림으로 간주하여 움직임 보정을 실시할 경우, 출력되는 영상은 움직이는 큰 물체를 따라서 순간적으로 패닝(Panning)되는 바, 이를 서든 쉬프트 효과(Sudden shift effect)라 한다.
따라서, 서든 쉬프트 효과를 방지할 수 있는 떨림 방지 기술이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로 서, 서든 쉬프트 효과를 방지할 수 있는 영상 신호의 떨림 보정 장치와 그를 포함하는 영상 시스템 및 영상 신호의 떨림 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그렇지만 이상의 목적은 예시적인 것으로서 본 발명은 목적은 이에 한정되지는 않는다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하나의 화면이 복수 개의 영역으로 분할되어 투영된 복수 개의 윈도우로부터 상기 각 윈도우에 대해 움직임 벡터를 추출하기 위한 움직임 추정부; 상기 복수 개의 움직임 벡터 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택하기 위한 선택부; 상기 선택부로부터 제공되는 움직임 벡터를 이용하여 보정 벡터를 계산하기 위한 움직임 보정 벡터 계산부; 및 상기 보정 벡터를 이용하여 이미지 보정을 실시하기 위한 이미지 보상부를 포함하는 영상 신호의 떨림 방지 장치를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광학 신호를 입력 받아 전기 신호로 변환된 영상 신호를 출력하는 광 감지 장치; 상기 영상 신호를 입력받아 디지털 처리를 하기 위한 디지털 신호 처리부; 및 디지털 처리된 상기 영상 신호에서, 화면을 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역에 대해 각각 움직임 벡터를 추정하고, 그 중에 최적의 움직임 벡터를 선택하고, 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보정 벡터를 계산하고, 이를 이용하여 움직임을 추정 및 보정하기 위한 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부를 포함하는 영상 시스템을 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하나의 화면을 복수 개의 영 역으로 분할하여 복수 개의 윈도우를 형성하는 단계; 상기 복수 개의 윈도우를 투영하는 단계; 상기 투영된 복수 개의 윈도우로부터 상기 각 윈도우에 대해 움직임 벡터를 추출하는 단계; 상기 복수 개의 움직임 벡터 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택하는 단계; 상기 움직임 벡터를 이용하여 보정 벡터를 계산하는 단계; 및 상기 보정 벡터를 이용하여 이미지 보정을 실시하는 단계를 포함하는 영상 신호의 떨림 방지 방법을 제공한다.
종래의 경우 움직임 벡터 추출 시 전체 화면을 DIS 윈도우로 하였고, 이에 따라 큰 물체의 이동 시 패닝 현상에 의한 서든 쉬프트 효과가 발생하였다. 반면, 본 발명에서는 움직임 벡터 추출 시 전체 화면을 분할하고, 분할된 영역을 DIS 윈도우로 사용한다. 분할된 각 DIS 윈도우에 대해 움직임 벡터를 추출하고, 움직임 벡터들 중 과반수 또는 가장 득표를 많이 한 움직임 벡터를 DIS 움직임 벡터로 결정한다.
따라서, 본 발명은 세분화된 DIS 윈도우 사용으로 인해 손 떨림과 큰 물체의 이동의 차이를 구분할 수 있도록 하여 서든 쉬프트 효과를 줄일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 영상 신호의 떨림 보정 장치로서 제시되는 본 발명의 일 실시예에 따른 DIS를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DIS는, 화면(50)을 복수 개의 영역으로 분할하여 투영된 이미지 즉, 전체 화면이 복수 개의 영역으로 분할되어 투영된 DIS 윈도우로부터 각 분할된 영역의 수직 및 수평 방향에 대해 각각 복수 개의 움직임 벡터를 추출하여 움직임 추정을 하기 위한 수직 움직임 추정부(51)와, 움직임 추정부(51)로부터 제공되는 수직 및 수평 방향에 대한 복수의 움직임 벡터 중 수직 및 수평에 대해 각각 최적의 움직임 벡터 성분을 선택하기 위한 선택부(52)와, 선택부(52)로부터 제공되는 수직 및 수평 방향에 대한 움직임 벡터 성분을 이용하여 수직 및 수평 방향에 대한 보정 벡터를 계산하기 위한 움직임 보정 벡터 계산부(53)와, 움직임 보정 벡터 계산부(53)로부터 출력되는 보정 벡터를 이용하여 떨림에 의한 이미지 보정을 실시하기 위한 이미지 보상부(54, 이하 IC라 함)를 구비하여 구성된한다.
움직임 추정부(51)는, DIS 윈도우로부터 각 분할된 영역의 수직 및 수평 방향에 대한 복수 개의 움직임 벡터를 추출하여 움직임 추정을 하기 위해, 수직 및 수평 방향에 해당하는 분할된 영역의 개수만큼에 해당하는 움직임 추정부(VME(1,1) ~ VME(m,n), HME(1,1) ~ HME(m,n)) 로 구성된다.
선택부(52)는 수직 방향에 대한 최적의 움직임 벡터 성분을 선택하기 위한 수직 선택부(520)와, 수평 방향에 대한 최적의 움직임 벡터 성분을 선택하기 위한 수평 선택부(521)로 구성된다.
움직임 보정 벡터 계산부(53)는 수직 방향에 대한 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산하기 위한 수직 움직임 보정 벡터 계산부(530, 이하 VMCC라 함)와, 수평 방향에 대한 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산하기 위한 수평 움직임 보정 벡터 계산부(531, 이하 HMCC라 함)로 구성된다.
전술한 바와 같이, 종래의 경우 움직임 벡터 추출 시 전체 화면을 DIS 윈도우로 하였기 때문에 큰 물체의 이동 시 패닝 현상에 의한 서든 쉬프트 효과가 발생하였다. 반면, 본 발명에서는 움직임 벡터 추출 시 전체 화면을 분할하고, 분할된 영역을 DIS 윈도우로 사용하며, 분할된 각 DIS 윈도우에 대해 움직임 벡터를 추출하고, 추출된 움직임 벡터들을 이용하여 DIS 움직임 벡터를 결정한다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DIS는 추출된 움직임 벡터들 중 과반수 또는 가장 득표를 많이 한 움직임 벡터를 DIS 움직임 벡터로 결정한다
본 발명의 DIS는 손 떨림을 보정하기 위해 각각의 분할된 영역에서 움직임 벡터를 추출한다.
칼럼(Column) 방향으로 m 분할, 로(Row) 방향으로 n 분할하여 총 m×n개의 분할영역으로 나누어진다고 가정하면, 수직 움직임 추정부와 수평 움직임 추정부는 각각 m×n개가 필요하다.
선택부(52)에서는 움직임 추정부(51)로부터 제공되는 복수 개의 움직임 벡터 쌍 중 최적의 움직임 벡터 성분을 선택한다.
일 실시예에 있어서, 최적의 움직임 벡터 성분은, 분할된 복수 개의 영역에서 제공된 복수 개의 움직임 벡터를 이용한 과반수 득표 원칙의 다수결 투표를 통해 결정하며, 이는 수직 및 수평 각각에 대해 이루어진다.이루어질 수 있다.
한편, 투표 결과 과반수 득표가 없을 경우에는 가장 많이 득표를 한 움직임 벡터를 움직임 벡터로 결정한다.
다른 실시예에 있어서, 최적의 움직임 벡터 성분은, 분할된 복수 개의 영역에서 제공된 복수 개의 움직임 벡터 성분들을 상관도가 높은 움직임 벡터 성분들끼리 그룹으로 묶어서 분류하고, 과반수 움직임 벡터 성분 성분들이 포함된 그룹에서 가장 높은 비율을 갖는 움직임 벡터 성분으로 결정한다. 예를 들어, m×n개의 분할영역에 대한 움직임 벡터 성분들이 a1, a2, b로 나누어지고, a1와 a2는 높은 상관도를 갖는다고 가정한다. 이 때 a1:a2:b = 2.5:3.5:4라고 가정할 때 다수결에 의해 최적의 움직임 벡터 성분을 결정할 때는 b가 최적의 움직임 벡터 성분이 된다. 그렇지만 과반수 움직임 벡터 성분들이 포함된 그룹에서 가장 높은 비율을 갖는 움직임 벡터 성분으로 최적의 움직임 벡터 성분을 결정할 때는 a2가 최적의 움직임 벡터 성분이 된다. 즉, 움직임 벡터 성분들은 높은 상관도를 갖는 a1 또는 a2인 그룹과 b인 그룹으로 분류될 수 있다. 이 때 움직임 벡터 성분이 a1 또는 a2인 그룹에 포함되는 움직임 벡터 성분이 과반수를 넘게 되므로, 움직임 벡터 성분이 a1 또는 a2인 그룹이 최적의 움직임 벡터 성분을 결정하기 위한 그룹으로 선택된다. 이 때 움직임 벡터 성분이 a1인 경우와 a2인 경우 중에서 a2인 경우가 더 많으므로 최적의 움직임 벡터 성분은 a2가 된다.
이어서, VMCC(530)와 HMCC(531)로 구성된 움직임 보정 벡터 계산부(53)에서는 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산한다. 이어서, IC(54)는 보정 벡터를 이용하여 필드 메모리에 저장된 이미지를 읽어오는 주소를 변경하도록 제어 신호를 발 생함으로써, DIS 동작이 이루어진다.
전술한 다수결 투표 방식을 이용한 최적의 움직임 벡터 추출 방식의 예를 살펴본다.
첫째, 움직이는 큰 물체가 없고 손 떨림만 있는 경우를 살펴본다.
만일 손 떨림에 의한 움직임이라면 모든 화면이 같은 방향으로 움직이기 때문에 분할된 복수 개의 영역 즉, DIS 윈도우들의 움직임 벡터는 같은 값을 가질 것이다.
전체 화면을 복수 개의 영역으로 분할하였기 때문에 전체 화면으로부터 구한 움직임 벡터에 비해 추정 오차가 커진다커질 수 있다. 따라서, 분할된 작은 윈도우들로부터 구한 움직임 벡터에는 오차 항이 포함된다. 그러나, DIS 윈도우들로부터 구한 개별 움직임 벡터들은 오차 항을 포함할수 있지만, 움직임 벡터들은 같은 방향성을 갖기 때문에 서로 상관성이 크다.
둘째, 움직이는 큰 물체가 있고, 이 물체의 움직임에 비하여 상대적으로 작은 손 떨림을 가지는 영상의 경우를 살펴본다.
분할된 DIS 윈도우들 중 큰 움직이는 물체가 포함된 윈도우는 이 움직이는 물체에 의하여 간섭을 받기 때문에 손 떨림 움직임 벡터가 아닌 움직이는 물체의 움직임 벡터와 가깝게 된다. 하지만, DIS 윈도우들 중 대부분은, 움직이는 물체를 포함하지 않기 때문에 손 떨림에 의한 움직임을 추정하게 된다.
따라서, 분할된 복수 개의 DIS 윈도우들로부터 추출한 움직임 벡터를 다수결 투표하며 과반수 또는 최다 득표한 움직임 벡터를 DIS 움직임 벡터로 결정하는 것 이다.
도 6은 16개의 분할된 DIS 윈도우를 갖는 예를 도시한 블록 구성도이다.
도 6을 참조하면, 16개의 DIS 윈도우를 갖는 DIS는, 화면(60)을 16개의 영역으로 분할하여 투영된 이미지 즉, 전체 화면이 16개의 영역으로 분할되어 투영된 DIS 윈도우로부터 각 분할된 영역의 수직 및 수평 방향에 대해 각각 16개의 움직임 벡터를 추출하여 움직임 추정을 하기 위한 움직임 추정부(61)와, 움직임 추정부(61)로부터 제공되는 수직 및 수평 방향에 대한 각 16개의 움직임 벡터 중 수직 및 수평에 대해 각각 최적의 움직임 벡터 성분을 선택하기 위한 선택부(62)와, 선택부(62)로부터 제공되는 수직 및 수평 방향에 대한 움직임 벡터 성분을 이용하여 수직 및 수평 방향에 대한 보정 벡터를 계산하기 위한 움직임 보정 벡터 계산부(63)와, 움직임 보정 벡터 계산부(63)로부터 출력되는 보정 벡터를 이용하여 손 떨림에 의한 이미지 보정을 실시하기 위한 이미지 IC(64)를 구비하여 구성된다.
움직임 추정부(61)는, DIS 윈도우로부터 각 분할된 영역의 움직임 벡터 쌍을 구하기 위한 16개의 수평 움직임 추정부, 16개의 수직 움직임 추정부로 구성된다.구성될 수 있다. 그렇지만 이는 예시적인 것으로서, 움직임 추정부(61)이 더 작은 수의 움직임 추정부들로 구성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 움직임 추정부(61)는 8개의 수평 움직임 추정부와 8개의 수직 움직임 추정부로 구성될 수 있다. 이 때 각각의 수평 움직임 추정부는 2개의 DIS 윈도우들에 대한 수평 움직임 벡터 성분 2개를 구하고, 각각의 수직 움직임 추정부는 2개의 DIS 윈도우들에 대한 수직 움직임 벡터 성분 2개를 구한다. 마찬가지로 움직임 추정부(61)는 4개의 수평 움 직임 추정부와 4개의 수직 움직임 추정부로 구성될 수 있다. 이 때 각각의 수평 움직임 추정부는 4개의 DIS 윈도우들에 대한 수평 움직임 벡터 성분 4개를 구하고, 각각의 수직 움직임 추정부는 4개의 DIS 윈도우들에 대한 수직 움직임 벡터 성분 4개를 구한다.
선택부(62)는 수직 방향에 대한 최적의 움직임 벡터 성분을 선택하기 위한 수직 선택부(620)와, 수평 방향에 대한 최적의 움직임 벡터 성분을 선택하기 위한 수평 선택부(621)로 구성된다.
움직임 보정 벡터 계산부(63)는 16개의 움직임 벡터 중 선택부(5262)에 의해 선택된 수직 방향에 대한 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산하기 위한 VMCC(630)와, 16개의 움직임 벡터 중 선택부(5262)에 의해 선택된 수평 방향에 대한 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산하기 위한 HMCC(531631)로 구성된다.
도 6에서 알 수 있듯이, 움직임 벡터 추출 시 전체 화면을 16개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역을 DIS 윈도우로 사용하며, 분할된 각 DIS 윈도우에 대해 움직임 벡터를 추출하고, 움직임 벡터들 중 과반수 또는 가장 득표를 많이 한 움직임 벡터를 DIS 움직임 벡터로 결정한다결정할 수 있다. 또한 분할된 복수 개의 영역에서 제공된 복수 개의 움직임 벡터들을 상관도가 높은 움직임 벡터들끼리 그룹으로 묶어서 분류하고, 과반수 움직임 벡터들이 포함된 그룹에서 가장 높은 비율을 갖는 움직임 벡터를 DIS 움직임 벡터로 결정할 수도 있다.
선택부(62)에서는 움직임 추정부(61)로부터 제공되는 수직 및 수평 방향에 대한 복수 개의 움직임 벡터 중 각각에 대해 최적의 움직임 벡터 성분을 선택한다.
이어서, VMCC(630)와 HMCC(631)로 구성된 움직임 보정 벡터 계산부(63)에서는 움직임 벡터로부터 보정 벡터를 계산한다. 이어서, IC(64)는 보정 벡터를 이용하여 필드 메모리에 저장된 이미지를 읽어오는 주소를 변경하도록 제어 신호를 발생함으로써, DIS 동작이 이루어진다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호의 떨림 보정 방법을 도식화한 플로우챠트로서, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호의 떨림 보정 과정을 살펴본다.
먼저 디지털 신호 처리가 이루어진 영상 신호(예컨대, Y'/Cb'Cr'의 형태로 출력되는 신호로 RGB 등의 로 포맷(Raw format) 신호에서 아날로그 신호 처리와 디지털 변환 및 보간과 보정, Y/CbCr로의 색 공간 변환 및 색 억압 등이 이루어진 신호)가 제공된다. 예를 들어, 디지털 신호 처리는 RGB 등의 포맷을 갖는 원래의 영상 신호를 디지털 변환하고, 보간 및 보정하는 과정과, 보정된 RGB 포맷의 신호를 Y/CbCr로의 색공간으로 변환하고 색 억압하는 과정을 포함할 수 있다. 이러한 과정을 거쳐 얻어진 Y/CbCr의 포맷을 갖고 색 억압된 신호가 디지털 신호 처리가 이루어진 영상 신호에 해당한다.
영상 신호는 프레임 단위로 제공되며, 한 프레임은 하나의 화면(이미지)을 이룬다. 이 화면을 복수 개의 분할 영역 즉, 복수 개의 DIS 윈도우로 분할하여(S701) 투영한다.
투영된 DIS 윈도우가 수직성분인지 판단하고(S702), 투영된 DIS 윈도우가 수직 성분일 경우에는 각 DIS 윈도우에 해당하는 수직 움직임 벡터를 추정하고 (S703), 투영된 DIS 윈도우가 수평 성분일 경우에는 각 DIS 윈도우에 해당하는 수평 움직임 벡터를 추정한다(S704).
DIS 윈도우에 해당하는 개수의 벡터들 중 가장 최적의 움직임 벡터를 소정의 방식,예를 들면 다수결의 방식을 통해 선택하며(S707S705), 이는 각 수직 및 수평 방향에 대해 각각 이루어진다.
최적의 수직 움직임 벡터를 이용하여 수직 움직임 보정 벡터를 계산하고(S706), 최적의 수평 움직임 벡터를 이용하여 수평 움직임 보정 벡터를 계산한다(S707).
수직 움직임 보정 벡터와 수평 움직임 보정 벡터를 이용하여 손 떨림에 의한 이미지 보정을 실시한다(S708).
이하에서는 상술한 영상 신호의 떨림 보정 장치를 포함하는 영상 시스템에 대해 살펴본다.
도 8은 도 5 및 도 6의 구성을 갖는 영상 신호의 떨림 보정 장치를 포함하는 영상 시스템의 제1예를 도시한 블록 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제1예에 따른 영상 시스템은, 광학 신호를 입력 받아 전기 신호로 변환된 신호를 출력하는 광 감지 장치(80)와, 예컨대, 광 감지 장치(80)의 출력이 아날로그 신호일 경우 이를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부(84, 이하 ADC라 함)와, 디지털 변환된 영상 신호를 라인(예컨대, 로(Row)) 단위로 저장하기 위해 복수의 라인을 구비하는 라인 메모리(85)와, 라인 메모리(85)로부터 제공되는 라인 단위의 디지털 영상 신호를 입력받아 윤곽 보정과 감마 보정 및 색차/휘도 포맷 신호로의 변환 등의 신호 처리를 실시하기 위한 디지털 신호 처리부(81, 이하 DSP라 함)와, DSP(81)의 출력 신호를 저장하기 위한 필드 메모리(86)와, DSP(81)의 출력에서 화면을 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역에 대해 각각 수직 및 수평 방향의 움직임 벡터를 추정하고, 그 중에 최적의 움직임 벡터를 선택하고, 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보정 벡터를 계산하고, 이를 이용하여 필드 메모리의 어드레스를 지정하는 방식으로 움직임을 추정 및 보정하기 위한 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(83)와, 움직임 추정 보정이 완료된 영상 신호를 이용하여 디스플레이 하기 위한 디스플레이 장치(82)를 구비하여 구성된다.
필드 메모리(86)는 DSP(81)에서 출력된 영상 데이터를 저장한 후, 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(83)의 어드레스 제어를 받아 움직임 보정된 영상 데이터를 출력한다. 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(83)는 DSP(81)로부터 영상 데이터를 입력받아 손 떨림에 의한 움직임을 검출하는 움직임 추정부(830, 이하 ME라 함)와, 검출된 움직임 양에 따라 필드 메모리(86)의 어드레스를 제어하기 위한 신호를 생성하는 움직임 보정부(831, 이하 MC라 함)로 구성된다. MC(831)로부터 출력되는 제어 신호는 필드 메모리(86)에 입력되고, 이로 인해 필드 메모리(86)에서는 손 떨림에 의한 움직임이 보상된 영상 데이터가 출력된다.
여기서, ME(830)와 MC(831)로 이루어진 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(83)와 필드 메모리(86)는 손 떨림 보정 장치 예컨대, DIS를 실질적으로 구성하고 있다.
한편, 광 감지 장치(80)와 ADC(84) 사이에 광 감지 장치(80)로부터 출력되는 전기신호 즉, 아날로그 신호를 가공(증폭 등)하기 위한 아날로그 신호 처리부(미도시됨)를 더 포함할 수 있다.
광 감지 장치(80)로는 다양한 형태의 센서가 이용 가능하며, 그 예로는 CCD나 CIS 등의 이미지 센서 등이 있을 것이다.
한편, 상술한 광 감지 장치(80)가 그 내부에 ADC를 포함하여 디지털 형태의 신호를 출력할 경우에는 ADC(84)는 생략할 수 있으며, 디지털 영상 신호 처리 장치(8581)가 ADC를 포함할 수도 있다.
라인 메모리(85) 또한 디지털 영상 신호 처리 장치(81)에 포함될 수도 있고, 광 감지 장치(80)에 포함될 수도 있을 것을 것이다.
도면에 도시하지는 않았지만, 디스플레이 장치(82)는 디스플레이부와 구동부로 이루어질 것이며, LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Display Panel) 등 모든 가능한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
아울러, 도 8에서 디스플레이 장치(82)가 생략된 즉, 카메라 장치 등으로의 응용 또한 가능할 것이다.
도 9는 도 5 및 도 6의 구성을 갖는 영상 신호의 떨림 보정 장치를 포함하는 영상 시스템의 제2예를 도시한 블록 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2예에 따른 영상 시스템은, 디지털 영상 신호(RGB)를 입력받아 윤곽 보정과 감마 보정 및 색차/휘도 포맷 신호로의 변환 등의 신호 처리를 실시하기 위한 DSP(90)와, DSP(90)의 출력 신호를 저장하기 위한 필드 메모리(93)와, DSP(90)의 출력에서 화면을 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역에 대해 각각 수직 및 수평 방향의 움직임 벡터를 추정하고, 그 중에 최적의 움직임 벡터를 선택하고, 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보정 벡터를 계산하고, 이를 이용하여 필드 메모리의 어드레스를 지정하는 방식으로 움직임을 추정 및 보정하기 위한 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부(92)와, 움직임 추정 보정이 완료된 영상 신호를 이용하여 디스플레이 하기 위한 디스플레이 장치(91)를 구비하여 구성된다.
여기서, DSP(90) 전단에서 아날로그 형태인 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하기 위한 ADC를 포함할 수도 있으며, 라인 메모리를 포함할 수도 있다. 아울러, 도 8과 동일한 구성에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략한다.
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 하나의 화면을 이용하여 그에 해당하는 대표적인 움직임 벡터를 추정하지 않고, 화면을 복수 개의 영역으로 분할하고 각 분할된 영역에 해당하는 수직 및 수평의 움직임 벡터를 추정하고, 그들 중 최적의 움직임 벡터를 선택하고, 이를 통해 움직임 보정 벡터와 그를 이용한 이미지 보정을 실시함으로써, 큰 물체의 이동 등에서 나타날 수 있는 서든 쉬프트 효과를 줄일 수 있음을 실시예를 통해 알아보았다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명은, 영상 신호의 떨림 보정 시 발생할 수 있는 서든 쉬프트 효과를 줄일 수 있어, 영상 신호의 품질을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (19)

  1. 하나의 화면이 화면에서 분할된 복수 개의 영역으로 영역들이 분할되어 투영된 복수 개의 윈도우들로부터 상기 각 윈도우에에 대해 대한 움직임 벡터를 벡터들을 추출하기 위한 움직임 추정부;
    상기 복수 개의 움직임 벡터들 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택하기 위한는 선택부;
    상기 선택부로부터 제공되는최적의 움직임 벡터를 이용하여 보정 벡터를 계산하기 위한 움직임 보정 벡터 계산부; 및
    상기 보정 벡터를 이용하여 상기 화면에 대한 이미지 보정을 실시하기 위한 이미지 보상부
    를 포함하는 영상 신호의 떨림 방지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 과반수 득표 원칙의 다수결 투표를 통해 상기 최적의 움직임 벡터를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 투표 결과 과반수 득표가 없을 경우에는 가장 많이 득표를 한 움직임 벡터를 상기 최적의 움직임 벡터로 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 움직임 추정부로 입력되는 상기 화면에 대한 영상 신호를 저장하기 위한 필드 메모리를 더 포함하며,
    상기 이미지 보상부는, 상기 보정 벡터를 이용하여 제어 신호를 발생하고, 상기 제어 신호를 통해에 따라 상기 필드 메모리에 저장된 이미지를 상기 영상 신호를 읽어오는 주소를 변경하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화면은 m(칼럼)×n(로)(n,m은 자연수) 개의 상기 윈도우들로 분할되며,
    상기 움직임 추정부는,
    제1방향에서 자신이 속한 윈도우에 대한에 대한 각 m×n개의 제1움직임 벡터를 벡터들을 추출하기 위한는 m×n개의 제1움직임 추정부와,
    제2방향에서 자신이 속한 윈도우에 에 대한 각 m×n개의 제2움직임 벡터를 추출하기 위한 m×n개의 제2움직임 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택부는 상기 각 m×n개의 제1움직임 벡터 중 하나의 제1움직임 벡터 를 선택하기 위한 제1선택부와, 상기 각 m×n개의 제2움직임 벡터 중 하나의 제2움직임 벡터를 선택하기 위한 제2선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 움직임 보정 벡터 계산부는,
    상기 선택된 상기 제1움직임 벡터로부터 제1보정 벡터를 계산하기 위한 제1움직임 보정 벡터 계산부와, 상기 선택된 상기 제2움직임 벡터로부터 제2보정 벡터를 계산하기 위한 제2움직임 보정 벡터 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 장치.
  8. 광학 신호를 입력 받아 전기 신호로 변환된 영상 신호를 출력하는 광 감지 장치;
    상기 영상 신호를 입력받아 디지털 처리를 하기 위한 디지털 신호 처리부; 및
    디지털 처리된 상기 영상 신호에서, 하나의 화면을 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역들에 대해 각각 움직임 벡터들을를 추정하고, 그 중상기 움직임 벡터들 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택하고, 상기 선택된 최적의 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보정 벡터를 계산하고, 이를 이용하여상기 움직임 보정 벡터를 이용하여 상기 영상 신호를 보정하기 위한 움직임을 추정 및 보정하기 위한 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부를 포함하는 영상 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 움직임 추정 보정부움직임 추정/보정부는,
    상기 하나의 화면이 복수 개의 영역에서으로 분할되어 분할된 복수의 영역들이 투영된 복수 개의 윈도우들로부터 상기 각 윈도우에에 대해 대한 움직임 벡터를 벡터들을 추출하기 위한 움직임 추정부;
    상기 복수 개의 움직임 벡터 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택하기 위한 선택부;
    상기 선택부로부터 제공되는선택된 최적의 움직임 벡터를 이용하여 보정 벡터를 계산하기 위한는 움직임 보정 벡터 계산부; 및
    상기 보정 벡터를 이용하여 상기 화면에 대한 이미지 보정을 실시하기 위한 이미지 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 선택부는, 과반수 득표 원칙의 다수결 투표를 통해 상기 최적의 움직임 벡터를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 투표 결과 과반수 득표가 없을 경우에는 가장 많이 득 표를 한 움직임 벡터를 상기 최적의 움직임 벡터로 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 움직임 추정부로 입력되는 상기 화면에 대한 영상 신호를 저장하기 위한 필드 메모리를 더 포함하며,
    상기 이미지 보상부는, 상기 보정 벡터를 이용하여 제어 신호를 발생하고, 상기 제어 신호를 통해 상기 필드 메모리에 저장된 이미지를 상기 영상 신호를 읽어오는 주소를 변경하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화면은 m(칼럼)×n(로)(m,n은 자연수)개의 상기 윈도우로 분할되며,
    상기 움직임 추정부는,
    제1방향에 대한 에서 자신이 속한 윈도우에 대한 각 m×n개의 제1움직임 벡터를 벡터들을 추출하기 위한는 m×n개의 제1움직임 추정부와,
    제2방향에 대한에서 자신이 속한 윈도우에 대한 각 m×n개의 제2움직임 벡터를 벡터들을 추출하기 위한 m×n개의 제2움직임 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 선택부는 상기 각 m×n개의 제1움직임 벡터 중 하나의 제1움직임 벡터를 선택하기 위한 제1선택부와, 상기 각 m×n개의 제2움직임 벡터 중 하나의 제2움직임 벡터를 선택하기 위한 제2선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 움직임 보정 벡터 계산부는,
    상기 선택된 상기 제1움직임 벡터로부터 제1보정 벡터를 계산하기 위한 제1움직임 보정 벡터 계산부와, 상기 선택된 상기 제2움직임 벡터로부터 제2보정 벡터를 계산하기 위한 제2움직임 보정 벡터 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  16. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 움직임 추정 보정이 완료된 영상 신호를 이용하여 보정된 화면을 디스플레이 하기 위한는 디스플레이 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  17. 하나의 화면을 이미지를 복수 개의 영역으로 분할하여 복수 개의 윈도우를 형성하는 단계;
    상기 복수 개의 윈도우를 투영하는 단계;
    상기 투영된 복수 개의 윈도우로부터 상기 각 윈도우에 대해 움직임 벡터를 벡터들을 추출하는 단계;
    상기 복수 개의 움직임 벡터들 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택하는 단계;
    상기 선택된 최적의 움직임 벡터를 이용하여 보정 벡터를 계산하는 단계; 및
    상기 보정 벡터를 이용하여 이미지 보정을 실시하는 단계
    를 포함하는 영상 신호의 떨림 방지 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 최적의 움직임 벡터를 선택하는 단계에서, 과반수 득표 원칙의 다수결 투표를 통해 상기 최적의 움직임 벡터를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 최적의 움직임 벡터를 선택하는 단계에서, 상기 투표 결과 과반수 득표가 없을 경우에는 가장 많이 득표를 한 움직임 벡터를 상기 최적의 움직임 벡터로 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 떨림 보정 방법.
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