KR20080087311A - 데이터 복원 방법 및 홀로그래픽 저장 매체 기록 재생 장치 - Google Patents

데이터 복원 방법 및 홀로그래픽 저장 매체 기록 재생 장치 Download PDF

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KR20080087311A
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박현수
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Abstract

본 발명에 따라 이차원 양자화 데이터의 위치를 정렬 마크를 이용해 적합한 위치로 이동시키는 데이터 복원 방법 및 홀로그래픽 저장 매체 기록 재생 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 이차원 형태의 이진 데이터를 기록/재생하는 시스템에서 이차원 형태의 양자화 데이터를 판독해 양자화 데이터로부터 원래의 이진 데이터를 복원하는 방법은, 상기 이차원 형태의 양자화 데이터로부터 정렬 마크가 포함되리라고 예측되는 선택 영역을 선택하여 상기 정렬 마크의 위치를 결정하는 단계와, 상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 단계를 포함한다.

Description

데이터 복원 방법 및 홀로그래픽 저장 매체 기록 재생 장치{Data restoring method and holographic storage data recording/reproducing apparatus}
도 1은 광학 홀로그래피에서 기록과 재생을 설명하기 위한 참고도,
도 2는 홀로그래픽 스토리지의 이미지 처리 방식을 설명하기 위한 참고도,
도 3은 SLM 원본 이차원 이진 데이터(a)와 CCD에서 얻어진 이차원 양자화 데이터(b)의 일 예,
도 4는 본 발명에 따른 기록 재생 장치의 개략도,
도 5는 본 발명에 따라 이차원 양자화 데이터를 변환하는 과정을 설명하기 위한 참고도,
도 6은 정렬 마크들의 예,
도 7은 본 발명에 따라 선택 영역에서 정렬 마크를 찾는 방법의 예,
도 8은 정밀도를 높이기 위한 연산 방법을 설명하기 위한 참고도,
도 9는 본 발명에서 이용하는 보간법을 설명하기 위한 참고도,
도 10은 본 발명에 따라 이차원 양자화 데이터를 변환하는 방법의 과정을 설명하는 흐름도.
본 발명은 이차원 양자화 데이터의 위치를 정렬 마크를 이용해 적합한 위치로 이동시키는 데이터 복원 방법 및 홀로그래픽 저장 매체 기록 재생 장치에 관한 것이다.
홀로그래픽 스토리지의 기록은 신호광과 참조광의 간섭으로 이루어진다.
도 2에는 홀로그래픽 스토리지상의 기록 재생을 위한 장치의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 신호광은 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator(SLM))(220)에 의해 다수의 픽셀로 이루어진 페이지 형태로 만들어 진다. 만들어진 신호광은 편광 빔 스플리터(230), 푸리에 렌즈(240)를 포함하는 광학계를 거쳐서, 갈바노미터 스캐너(260)가 스캔렌즈(270)를 통과한 참조광과 저장 매체(250)상에서 간섭을 일으킨다. 이렇게 생긴 간섭무늬가 매체(250)상에 기록된다. 재생은 기록된 간섭무늬에 참조광을 입사시키면 원래 기록되었던 신호광이 회절현상에 의해 푸리에 렌즈(280) 등을 통해 CCD(290)에서 검출된다. 이 경우 동일 위치에 여러 페이지를 기록 하더라도 재생시 참조광의 깊이나 각도에 따라 다른 데이터가 재생되기 때문에 디스크 상의 동일 위치에서도 여러 페이지를 재생할 수 있게 된다.
이진 신호를 매체에 기록하기 위해서는 SLM에서 이차원 이진 데이터를 생성하고 이를 CCD와 같은 데이터 획득 수단을 사용해 빛의 세기에 따른 강도분포를 이차원 양자화 데이터로 받은 다음 이를 다시 이차원 이진 데이터로 바꾸어 주는 과정을 거쳐야 된다. 이때 CCD에서 받은 이차원 양자화 데이터를 판독하기 위해서는 정해진 위치로 데이터들을 이동시켜 주어야 판독이 가능해지게 된다.
도 3은 SLM 원본 이차원 이진 데이터(a)와 CCD에서 얻어진 이차원 양자화 데이터(b)의 일 예를 나타낸다.
도 3의 (a)는 기록에 사용되는 SLM의 2차원 형태의 이진 데이터로서 0과 1로 구분되는 데이터를 나타낸다.
도 3의 (b)는 CCD에서 얻은 이차원 양자화 데이터를 나타내며, 광학계의 오차와 재생 위치, 각도 등에 따라 위치가 조금씩 이동된 상태로 얻어지게 된다. 즉, CCD에서 얻어지는 데이터는 미디어와 광학계를 거친 빛의 세기가 다른 데이터들이 들어오게 되므로 밝기 차이가 나게 되고 이진 데이터가 아닌 양자화된 수치의 형태로 데이터가 나타나게 되며 재생 위치나 각도도 조금씩 틀어져 있게 된다.
따라서 이렇게 얻어진 CCD 데이터로부터 원래의 이진 데이터를 복원하기 위해서는 여러 단계의 신호 보정 단계를 거쳐야 되는데 그 중 첫번째로 해야 될 작업이 바로 데이터들의 x,y 좌표들을 정해진 위치로 정확하게 이동시키는 일이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 홀로그래픽 저장 매체로부터 CCD를 통해 얻은 이차원 양자화 데이터의 위치를 정렬 마크를 이용해 적합한 위치로 이동시키는 데이터 복원 방법 및 홀로그래픽 저장 매체 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징은, 이차원 형태의 이진 데이터를 기록/재생하는 시스템에서 이차원 형태의 양자화 데이터를 판독해 양자화 데이터로부터 원래의 이진 데이터를 복원하는 방법에 있어서, 상기 이차원 형태의 양자화 데이터로부터 정렬 마크가 포함되리라고 예측되는 선택 영역을 선택하여 상기 정렬 마크의 위치를 결정하는 단계와, 상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 단계를 포함하는 것이다.
상기 정렬 마크의 위치를 결정하는 단계는, 상기 선택 영역에서 상기 정렬 마크와 가장 유사한 부분의 xy 좌표를 정수 단위로 획득하는 단계와, 상기 정수 단위로 획득한 xy 좌표에 인접한 두개 이상의 데이터를 더 선택하여 연산함으로써 상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하는 단계는, 이차함수 f(x)=ax2 + bx +c (x는 좌표값, f(x)는 좌표값에 따른 MSE 값)의 미분치가 0이 되는 좌표값을 구하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 변환 단계는, x 좌표, y 좌표 및 xy의 교호작용에 의한 영향을 고려하여 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 변환 단계는, 변환된 좌표값의 데이터를, 상기 좌표값 주변에 있는 4 개 이상의 데이터를 사용하여 보간하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 이차원 형태의 양자화 데이터는, 홀로그래픽 정보 저장 매체로부터 독 출한 페이지 데이터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징은, 신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 기록/재생 장치에 있어서, 상기 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 광 처리부와, 상기 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 독출하도록 상기 광 처리부를 제어하며, 상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 독출된 이차원 형태의 양자화 데이터로부터 정렬 마크가 포함되리라고 예측되는 선택 영역을 선택하여 상기 정렬 마크의 위치를 결정하고, 상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 제어부를 포함하는 것이다.
이제, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 기록 재생 장치의 개략도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기록재생장치(400)는 홀로그래픽 저장 매체(100)가 삽입된 광처리부(410) 및, 홀로그래픽 저장 매체(100)에 데이터를 기록하거나 상기 매체(100)로부터 데이터를 재생하도록 광처리부(410)를 제어하는 제어부(420) 및 메모리(430)를 포함한다. 광 처리부(410)는 레이저 광원(411), 빔스플리터(412), 제1 반사경(413), 공간 광 변조기(414), 제1 렌즈(415), 제2 반사경(416), 제2 렌즈(417), 제3 렌즈(418) 및 검출부(419)를 포함한다.
제어부(420)는 광 처리부(410)를 제어하며, 또한 기록 데이터를 포함하는 데이터 페이지를 생성하여 광 처리부(410)로 전송하고 광 처리부(410)로부터 재생된 신호를 데이터 처리한다. 특히, 본 발명에 따른 제어부(420)는 홀로그래픽 저장 매체(100)로부터 독출된 이차원 형태의 양자화 데이터로부터 정렬 마크가 포함되리라고 예측되는 선택 영역을 선택하여 상기 정렬 마크의 위치를 결정하고, 상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환한다.
이때 제어부(420)는, 상기 정렬 마크의 위치를 결정하기 위해, 상기 선택 영역에서 상기 정렬 마크와 가장 유사한 부분의 xy 좌표를 정수 단위로 획득하고, 상기 정수 단위로 획득한 xy 좌표에 인접한 두개 이상의 데이터를 더 선택하여 연산함으로써 상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하는 것이 바람직하며, 상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하기 위해, 이차함수 f(x)=ax2 + bx +c (x는 좌표값, f(x)는 좌표값에 따른 MSE 값)의 미분치가 0이 되는 좌표값을 구할 수 있다.
또한, 상기 제어부(420)는, 상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환할 때, x 좌표, y 좌표 및 xy의 교호작용에 의한 영향을 고려하여 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(420)는, 변환된 좌표값의 데이터를, 상기 좌표값 주변에 있는 4 개 이상의 데이터를 사용하여 보간하는 것이 바람직하다.
홀로그래픽 저장 매체(100)에 데이터 기록시, 레이지 광원(411)으로부터 출력되는 간섭성을 가지는 레이저광은 빔스플리터(412)에 입사하고, 참조광과 신호광으로 분리된다. 신호광은 공간 광 변조기(414)에 입사하고, 기록 데이터를 표시하는 공간 광 변조기(414)로 입사된 신호광은 공간 광변조(진폭 변조)된다. 변조된 신호광은 제 1 렌즈(415)에 의하여 홀로그래픽 저장 매체(400)에 집광된다. 한편, 참조광은 제2 반사경(416)에 의해 반사되어 제2 렌즈(417)에 의해 홀로그래픽 저장 매체(400)에 조사된다. 따라서, 신호광과 참조광이 겹쳐져서 형성되는 간섭 무늬가 홀로그래픽 저장 매체(400)에 미세한 소밀 패턴으로서 기록된다.
홀로그래픽 저장 매체(100)에 기록된 데이터를 재생하기 위해서는, 재생하고자 하는 데이터 페이지를 기록할 때 이용되었던 참조광과 동일한 조명광이 홀로그래픽 저장 매체(100)에 입사되도록 하여 홀로그래픽 저장 매체(100)에 기록되어 있는 간섭 무늬에 대응하는 회절광으로서 데이터가 재생되고, 이 회절광이 제3 렌즈(418)에 의해 CCD나 CMOS로 구성되는 검출부(419)에 집광된다. 검출부(419)에서 출력되는 재생 신호는 제어부(420)에 전달된다.
도 5는 본 발명에 따라 이차원 양자화 데이터를 변환하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5의 (a)는 CCD에서 얻어진 이차원 양자화 데이터를 나타낸다.
SLM에서 데이터를 만들 때 정해진 위치를 알기 위해 미리 정해진 데이터를 원하는 위치에 기록을 하여 이 데이터를 기준으로 정렬을 하게 되는데 이를 정렬 마크라고 한다. 도 5의 (a)를 참조하면, CCD 영역(510)에 페이지의 데이터 영 역(500)의 이차원 양자화 데이터의 네 모퉁이에는 페이지 정렬을 위한 정렬 마크(501,502,503,504)가 배열된다.
정렬 마크는 다양한 형태로 구성되어 있는데 데이터 영역에서는 나올 수 없는 유일한 형태로 구성되는 임의의 데이터면 된다. 일반적으로는 직사각형이나 정사각형 모양에 데이터들이 1과 0의 분포로 위치한 데이터를 주로 사용한다. 도 6에 여러 가지 형태의 정렬 마크의 예들을 표시하였다. 도 6에 도시된 정렬 마크들은 예시적인 것일 뿐이며, 데이터 영역에서 나오는 형태와 구별될 수 있다면 어떤 형태의 정렬 마크를 이용하여도 좋다.
정렬 마크는 SLM 상에서 항상 정해진 위치에 위치하기 때문에 CCD에서 얻어진 데이터에 대해 정렬 마크의 위치를 판독해 낼 수 있다면 정렬 마크를 기준으로 데이터 영역의 데이터들을 전부 정해진 위치로 위치 이동을 할 수 있게 된다.
SLM에 사용된 원본 데이터는 도 3의 (a)와 같이 x축과 y축으로 직사각형 혹은 정사각형 형태로 정확히 위치까지 맞는 데이터이다. 이러한 정확한 위치로의 복원을 위해 CCD에서 얻은 데이터 영역 중에서 정렬 마크가 위치하리라고 예상되는 영역을 탐색 영역으로 지정한다. 도 5의 (b)에서 511,512,513,514에 해당되는 부분이 바로 탐색 영역이다. 이러한 탐색 영역은 시스템 정밀도에 따라 달라지며 하드웨어나 소프트웨어적으로 구성시 시스템 정밀도에 따라 정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 탐색 영역이 정해지면 탐색 영역 안에서 정렬 마크가 어느 부분에 위치하는가를 결정하는 작업이 필요하다. 도 5의 (b)를 참조하면, 선택 영역(511)에서 정렬 마크의 위치는 (x0,y0)로 결정되었고, 선택 영역(512)에서 정렬 마크의 위치는 (x1,y1)로 결정되었고, 선택 영역(513)에서 정렬 마크의 위치는 (x2,y2)로 결정되었고, 선택 영역(514)에서 정렬 마크의 위치는 (x3,y3)로 결정되었다.
이와 같이 정렬 마크의 위치가 결정되면, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 결정된 정렬 마크의 위치들을 이용하여 데이터 영역의 데이터를 이동시켜 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 정렬된 데이터를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명에 따라 선택 영역에서 정렬 마크를 찾는 방법의 예를 설명한다.
도 7을 참조하면, 원본 탐색 마크(700)가 있고 선택 영역(511)이 있다. 이 선택 영역(511)에 대해 원본 정렬 마크(700)를 x, y 좌표를 소정값만큼 증가시켜가면서 어느 부분과 가장 일치하는지를 찾는 것이다. 예를 들어, 원본 정렬 마크(700)를 y좌표는 최상위로 고정시켜 놓고 x를 증가시켜 가면서 어느 부분과 가장 일치하는지 비교하고, 또한 y 좌표를 1씩 증가시켜 가며 동일한 작업을 반복하게 되면 선택 영역(511) 중 원본 정렬 마크(700)와 가장 유사한 부분을 찾을 수 있게 된다.
원본 정렬 마크(700)와 선택 영역(511)의 어느 부분과 가장 일치하는지 연산하는 방법은 원본 정렬 마크(700)의 신호값과 선택 영역(511)의 비교 대상이 되는 영역의 데이터 값의 MSE(mean square error)를 구해 가장 작은 값의 좌표를 구하면 된다. 이를 연산하는 C 프로그램의 일 예는 다음과 같다.
for(i=0;i<(x2-x1-syncsizex);i++) for(j=0;j<(y2-y1-syncsizey);j++)
{
summse=0;
for(k=0;k<syncsizex;k++) for(l=0;l<syncsizey;l++)
summse+=sq(syncdata[k][l]*(onemean-zeromean)+zeromean-res[i+k][j+l]);
if (summse<minmse)
{
minmse=summse;
minx=i;
miny=j;
}
}
위 프로그램의 변수에 대한 설명은 다음과 같다.
x1,x2,y1,y2 : 선택 영역의 x,y 좌표
syncsizex, syncsizey : 정렬 마크의 x,y 크기
summse : MSE의 합을 저장하는 변수
syncdata : 정렬 마크 데이터
res : 선택 영역 데이터
onemean, zeromean : 정렬 마크는 0과 1로 이루어진 이진 데이터이므로 선택 영역 데이터와 중심점을 맞추기 위해 선택 영역 데이터들의 0에 해당하는 평균값과 1에 해당되는 평균값들을 가지고 정렬 마크 데이터들을 이동시켜 주기 위한 값들
minmse : 최소 MSE 데이터를 저장하는 변수
minx,miny : 최소 MSE 값을 가지는 x,y 좌표
위와 같은 방법을 사용하면 최소 위치를 가지는 x,y 좌표를 정수 단위로 얻을 수 있다. 그러나, 좌표의 위치를 소수점 위치까지 구할 경우 더욱 더 정밀한 위치로 이동시킬 수 있는 장점이 있는데 이를 위해 다음 알고리즘을 추가로 더 사용할 수 있다. 추가 알고리즘은 원본 정렬 마크의 위치 즉, 원본 정렬 마크의 데이터값과 선택 영역에서 비교대상 부분의 데이터값의 MSE가 최소가 되는 위치를 정수 단위로 구했을 경우 최소 정수 지점에서 +1과 -1을 더한 부분의 MSE를 구해서 소수점 이하를 구하는 알고리즘이다.
도 8은 정밀도를 높이기 위한 연산 방법을 설명하기 위한 참고도를 나타낸다.
도 8을 참조하면, x는 좌표값이고, y는 좌표값에 따른 MSE 값이다. 예를 들어, x=0일 경우 MSE는 정수 단위의 좌표값에서는 최소가 된다. 왜냐하면 x=1일 경우나 x=-1일 경우에 비해 최소 MSE 값을 가지는 좌표를 x=0으로 정의를 했기 때문이다. 그러나, 실제 정밀하게 그래프를 그려 보면 도 8에 도시된 바와 같이 실제 MSE가 최소값을 가지는 부분이 0이 아닌 -쪽으로 약간 치우쳐 있는데 이를 2차 함수로 근사화를 하면 미분치가 0이 되는 x좌표를 구하는 것이 된다. 여기서 x는 -1,0,1일 경우의 y 값을 바로 알 수 있는데 이는 각 좌표에 해당되는 MSE 값을 구할 수 있기 때문이다. 즉, f(0)은 x=0일 때의 MSE 값이고, f(1)은 최소 MSE 지점 에서 좌표를 1 증가시킨 x=1일 경우의 MSE 값이며, f(-1)은 x=-1일 경우의 MSE 값이다.
따라서, -1, 0, 1을 각각 x에 대입할 때 f(x)=ax2 + bx +c 값은,
a-b+c=f(-1)
c=f(0)
a+b+c=f(1) 이 된다.
이에 대한 연립방정식을 풀면,
a=(f(-1)+f(1))/2-f(0)
b=(f(1)-f(-1))/2
c=f(0)이 된다.
2차 함수에서의 최소점은 미분치가 0이 되는 x 좌표이고, 따라서, f'(x)=2ax+b=0 이 되고, 이를 x에 대해서 풀면, x= -b/2a 가 된다.
x=-b/2a에 위에서 구한 a와 b를 대입하면, x는 다음과 같이 계산될 수 있다.
x= (f(-1)-f(1))/(2f(-1)+2f(1)-4f(0)) (식 1)
즉, 최소 좌표의 MSE를 구한 다음 그 앞뒤 좌표에 대한 MSE를 추가로 구하게 되면 보다 정밀한 좌표를 식 (1)에 의해 구할 수 있다는 의미가 된다.
여기서는 2차식으로 식을 근사화했는데 다차식으로 식을 근사화 해서 구하는 것도 마찬가지 방법을 사용해 구할 수 있으며 기타 다른 보간법을 사용한 함수 추정식을 사용해 최적 좌표를 구하는 것도 본 방법의 응용이 될 수 있다. 또한, 2차원적으로 x축 뿐만 아니라 y축 데이터의 MSE까지 고려해 최적 좌표를 구하는 방법도 사용할 수 있다. 중요한 것은 최적 좌표를 단순히 MSE가 가장 적게 나오는 좌표를 구하는 것이 아니고, 그 주변의 MSE 또는 에러를 추정할 수 있는 값들의 분포를 사용해 소수점 단위로 정밀도를 높이는 방법을 추가로 사용할 수 있다는 것이다.
이렇게 정밀도를 높여 얻어진 정렬 마크의 위치는 CCD에서 얻은 데이터를 SLM 기록에 해당되는 원하는 위치로 데이터들의 x,y 좌표를 이동시킬 수 있다. 이 때에 사용할 수 있는 알고리즘은 다음과 같다.
기본적으로 최종적으로 이동시킬 좌표를 x',y'라고 하면 이 좌표는 일차적으로 좌표 x,y에 의한 영향을 받고 DC적인 옵셋이 더해지며 x,y가 복합적으로 작용하는 교호 작용에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
ax+by+cxy+d=x' (식 2)
ex+fy+gxy+h=y'
여기서 정렬 마크가 4개이므로 4개에 대한 좌표값을 넣어주게 되면 다음과 같이 8개의 방정식이 만들어지게 된다.
ax0+by0+cx0y0+d=x0' (식 3)
ax1+by1+cx1y1+d=x1'
ax2+by2+cx2y2+d=x2'
ax3+by3+cx3y3+d=x3'
ex0+fy0+gx0y0+h=y0'
ex1+fy1+gx1y1+h=y1'
ex2+fy2+gx2y2+h=y2'
ex3+fy3+gx3y3+h=y3'
위의 4개와 아래의 4개는 각각 4원 1차 연립방정식이기 때문에 일반적으로 알려진 역행렬을 구하는 공식에 대입하면 a~h까지의 값을 구할 수 있다. 이렇게 구한 값들을 사용해 수식(2)에 대입을 하면 좌표 변환을 할 수 있기 때문에 도 5의 왼쪽 아래와 같은 최종 위치로 변환된 데이터들을 얻을 수 있게 된다.
위의 예는 정렬 마크가 4개인 경우에 대한 식이었는데 정렬 마크가 3개인 경우에는 식 4과 같이 변환식을 정리할 수 있으며 이 경우 정렬 마크 3개에 대한 좌표값을 넣어주면 6개의 방정식이 생기므로 3원 1차 연립 방정식을 구해 계수 값을 구하면 마찬가지로 변환 작업을 할 수 있게 된다.
ax+by+c=x' (식 4)
dx+ey+f=y'
한편 이렇게 얻어진 좌표들은 정수값이 아닌 실수값을 가지기 때문에 정확한 양자화 값을 가져오기 위해서는 보간법을 추가로 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명에서 이용하는 보간법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9를 참조하면, 실제 얻어진 좌표(900)는 x,y인데 가장 가까운 정수 좌표는 왼쪽 위에 배열된 P00이다. 이때 주변의 픽셀에 대한 양자화 값을 추가로 이용해 다음과 같이 정확한 값을 구할 수 있다.
y1=100*(1-dx)+50*dx
y2=130*(1-dx)+75*dx
좌표(900)의 최종 양자화값=y1*(1-dy)+y2*dy
식 4와 도 9의 보간법을 이용한 실제 좌표 변환의 예를 C 코드로 나타내면 다음과 같다.
for(i=0;i<ccdsizex;i++) for(j=0;j<ccdsizey;j++)
{
res[i][j]=0;
newx=(float)i*a_d[0]+(float)j*a_d[1]+(float)i*(float)j*a_d[2]+a_d[3];
newy=(float)i*e_h[0]+(float)j*e_h[1]+(float)i*(float)j*e_h[2]+e_h[3];
if ((newx>=0)&&(newx<(ccdsizex-1))&&(newy>=0)&&(newy<(ccdsizey-1)))
{
aa=ccddata[(int)newx][(int)newy];
bb=ccddata[(int)newx][(int)newy+1];
cc=ccddata[(int)newx+1][(int)newy];
dd=ccddata[(int)newx+1][(int)newy+1];
aacc=(float)(aa*(1.+(int)newx-newx)+cc*(newx-(int)newx));
bbdd=(float)(bb*(1.+(int)newx-newx)+dd*(newx-(int)newx));
res[i][j]=(float)(aacc*(1.+(int)newy-newy)+bbdd*(newy-(int)newy));
}
}
위의 프로그램에서 aa, bb, cc, dd, aacc, bbdd는 도 9의 보간법을 사용하기 위한 임시 변수들이고 res가 최종적으로 연산된 픽셀 값이 된다. 이러한 알고리즘의 사용시 정확한 위치의 정렬 마크 검출과 교호 작용을 고려한 정확한 위치로의 픽셀 값 이동이 가능해진다는 특징을 가진다.
도 10은 본 발명에 따라 이차원 양자화 데이터를 변환하는 방법의 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 이차원 형태의 양자화 데이터로부터 정렬 마크가 포함될 것으로 예측되는 영역을 선택한다(1010).
예측영역내에서 정렬 마크의 위치를 결정한다(1020).
결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환시킨다(1030).
이상의 설명에서는 데이터 복원 방법을 주로 홀로그래픽 저장 매체에서 데이터를 독출하는 시스템을 예로 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이차원 형태의 이진 데이터를 기록 또는 재생하는 시스템에서 이차원 형태의 양자화 데이터를 판독하여 양자화 데이터로부터 원래의 이진 데이터로 복원하는 시스템에 널리 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 데이터 복원 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 데이터 복원 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이 하게 추론될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 홀로그래픽 저장 매체 시스템 등에서 정확한 위치의 정렬 마크 검출과 정확한 위치로의 픽셀 이동이 가능해짐으로써 전체적으로 bER은 낮아지고 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 이차원 형태의 이진 데이터를 기록/재생하는 시스템에서 이차원 형태의 양자화 데이터를 판독해 양자화 데이터로부터 원래의 이진 데이터를 복원하는 방법에 있어서,
    상기 이차원 형태의 양자화 데이터로부터 정렬 마크가 포함되리라고 예측되는 선택 영역을 선택하여 상기 정렬 마크의 위치를 결정하는 단계와,
    상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 마크의 위치를 결정하는 단계는,
    상기 선택 영역에서 상기 정렬 마크와 가장 유사한 부분의 xy 좌표를 정수 단위로 획득하는 단계와,
    상기 정수 단위로 획득한 xy 좌표에 인접한 두개 이상의 데이터를 더 선택하여 연산함으로써 상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하는 단계는,
    이차함수 f(x)=ax2 + bx +c (x는 좌표값, f(x)는 좌표값에 따른 MSE 값)의 미분치가 0이 되는 좌표값을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변환 단계는,
    x 좌표, y 좌표 및 xy의 교호작용에 의한 영향을 고려하여 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 변환 단계는,
    변환된 좌표값의 데이터를, 상기 좌표값 주변에 있는 4 개 이상의 데이터를 사용하여 보간하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이차원 형태의 양자화 데이터는, 홀로그래픽 정보 저장 매체로부터 독출한 페이지 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원 방법.
  7. 신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 기록/재생 장치에 있어서,
    상기 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 광 처리부와,
    상기 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 독출하도록 상기 광 처리부를 제어하며, 상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 독출된 이차원 형태의 양자화 데이터로부터 정렬 마크가 포함되리라고 예측되는 선택 영역을 선택하여 상기 정렬 마크의 위치를 결정하고, 상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 정렬 마크의 위치를 결정하기 위해, 상기 선택 영역에서 상기 정렬 마크와 가장 유사한 부분의 xy 좌표를 정수 단위로 획득하고, 상기 정수 단위로 획득한 xy 좌표에 인접한 두개 이상의 데이터를 더 선택하여 연산함으로써 상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 xy 좌표를 소수점 단위로 획득하기 위해, 이차함수 f(x)=ax2 + bx +c (x는 좌표값, f(x)는 좌표값에 따른 MSE 값)의 미분치가 0이 되는 좌표값을 구하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결정된 정렬 마크의 위치로부터 원하는 정렬 마크의 위치로 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환할 때, x 좌표, y 좌표 및 xy의 교호작용에 의한 영향을 고려하여 상기 이차원 형태의 양자화 데이터를 변환하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는, 변환된 좌표값의 데이터를, 상기 좌표값 주변에 있는 4 개 이상의 데이터를 사용하여 보간하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
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