KR20090095920A - 디지털 이미지 촬영 장치, 상기 장치의 노출 제어 방법,디지털 이미지 촬영 방법 및 상기 디지털 이미지 촬영방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는매체 - Google Patents

디지털 이미지 촬영 장치, 상기 장치의 노출 제어 방법,디지털 이미지 촬영 방법 및 상기 디지털 이미지 촬영방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는매체 Download PDF

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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/73—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time

Abstract

저휘도시 손떨림을 최대한 억제하면서, 이미지의 밝기를 확보하고 노이즈를 감소시키기 위하여, 본 발명은 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하게 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값은 상기 자동 노출 시간값으로 설정되고, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제1 노출 시간값보다 크거나 같고 제2 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값은 상기 제1 노출 시간값으로 설정되며, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제2 노출 시간값보다 큰 경우에는 상기 자동 노출 시간값보다 소정 스텝 만큼씩 작도록 하는 방식으로 상기 자동 노출 시간에 실질적으로 비례하여 제어 노출 시간값이 결정되며, 감도는, 상기 자동 노출 시간값과 상기 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이에 대응하여 증가하도록, 제어되는 노출 제어 방법, 디지털 이미지 촬영 방법, 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 이미지 촬영 장치를 제공한다.
저휘도, 손떨림 보정, 노출 제어, 감도 제어

Description

디지털 이미지 촬영 장치, 상기 장치의 노출 제어 방법, 디지털 이미지 촬영 방법 및 상기 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체{Apparatus for Photographing Digital Images, Method of Controlling Exposure, Method of Photographing Digital Images, and Computer Readable Recording Medium Storing Program for the Same Method of Photographing}
본 발명은 디지털 이미지 촬영 장치, 상기 장치의 노출 제어 방법, 디지털 이미지 촬영 방법 및 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 관한 것으로서, 더 상세하게는 밤 또는 실내와 같이 어두운 환경에서 이미지를 촬영할 때 고휘도 환경에서보다 상대적으로 긴 노출 시간으로 인하여 발생하는 손떨림과 노이즈를 저감하는 디지털 이미지 촬영 장치, 상기 장치의 노출 제어 방법, 디지털 이미지 촬영 방법 및 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 관한 것이다.
손떨림을 저감하기 위한 방법으로서, 크게 광학적 손떨림 보정 방법과 전자적 손떨림 보정 방법이 있다. 광학적 손떨림 보정 방법은 센서에 대한 렌즈의 위 치 또는 반대로 렌즈에 대한 이미지 센서의 위치를 손떨림 방향과 반대방향으로 이동시키는 방법이다. 전자적 손떨림 보정 방법은 노출 제어 알고리즘을 이용하여 손떨림이 적은 이미지를 만드는 전자적인 방법이다.
한편, 디지털 이미지 촬영 장치는 휘도(brightness)가 낮아짐에 따라 셔터의 노출 시간을 늘림으로써 이미지 센서에의 노출량을 확보한다. 그런데, 밤과 같이 휘도가 낮은 환경에서 적정한 노출량 확보를 위해 셔터의 노출 시간을 단순히 늘리게 되면, 손떨림이 발생하여 이미지가 흔들리게 되고 그럼으로써 이미지가 블러링(blurring)되어 버린다. 또한 전자 플래쉬를 사용할 경우, 가까운 피사체는 너무 밝게 나오는 반면 먼 피사체는 너무 어둡게 나옴으로써 자연스런 이미지를 얻기 힘들다.
따라서 종래에는 전자적인 방법을 이용하여 밝기에 따른 셔터의 노출 시간을 통상의 경우보다 짧게(셔터 속도를 통상의 경우보다 빠르게) 제어함으로써 손떨림에 의한 화질의 저하를 방지한다. 그러나 이렇게 노출 시간이 짧게 되면, 노출량이 부족하게 되어 이미지가 어두워지는 문제점이 있다.
본 발명은 어두운 환경에서 셔터의 노출 시간을 짧게 함으로써 손떨림을 최대한 억제함과 동시에, 그로 인한 노출 부족량을 보상하기 위하여 노출 시간값 차이에 대응하도록 감도를 조절함으로써 이미지의 밝기를 확보하며, 노이즈를 감소시킬 수 있는 노출 제어 방법, 디지털 이미지 촬영 방법, 상기 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 및 디지털 이미지 촬영 장치를 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 저휘도 촬영시, 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하게 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값은 상기 자동 노출 시간값으로 설정되고, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제1 노출 시간값보다 크거나 같고 제2 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값은 상기 제1 노출 시간값으로 설정되며, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제2 노출 시간값보다 큰 경우에는 상기 자동 노출 시간값보다 소정 스텝 만큼씩 작도록 하는 방식으로 상기 자동 노출 시간에 실질적으로 비례하여 제어 노출 시간값이 결정되며, 감도는, 상기 자동 노출 시간값과 상기 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이에 대응하여 증가하도록, 제어되는 노출 제어 방법을 개시한다.
상기 제1 노출 시간값은 디지털 이미지 촬영 장치에서 실질적으로 손떨림이 발생하는 노출 한계 시간값일 수 있으며, 상기 제1 노출 시간값은 상기 디지털 이미지 촬영 장치의 렌즈의 초점 거리에 따라 변화될 수 있다.
이와 같이, 저휘도하에서 제어 노출 시간값을 자동 노출 시간값보다 적절히작도록 설정하기 때문에 손떨림이 감소된 영상을 얻을 수 있다. 이와 동시에 ISO 감도를 적절하게 제어함으로써 이미지 촬영에 필요한 소정의 노출량을 위해 요구되는 부족 노출량을 보상하기 때문에 이미지가 어두워지는 것도 방지할 수 있다.
상기 제2 노출 시간값은, 상기 노출 시간값 차이가 최대인 때의 상기 노출 시간값 차이에 대응하는 부족 노출량을 보상할 수 있는 감도의 최대값에 따라 결정될 수 있다. 디지털 이미지 촬영 장치가 지원하는 최대 ISO가 클수록 제어 노출 시간값을 짧게 할 수 있으므로 저휘도하에서 손떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 제1 항 내지 제4 항의 노출 제어 방법에 의해 구해진 노출 제어용 파라미터들을 이용하여 이미지를 촬영하는 단계를 포함하는 디지털 이미지 촬영 방법이 개시된다. 또한 상기 촬영된 이미지의 노이즈를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서 저휘도 하에서 촬영된 손떨림 보정 이미지의 노이즈를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 방법으로서, 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하여 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어 방법에 의해 구해진 파라미터들을 이용하여 제1 이미지를 촬영하는 단계; 제1 항 내 지 제4 항의 노출 제어 방법에 의해 구해진 파라미터들을 이용하여 제2 이미지를 촬영하는 단계; 및 노이즈와 손떨림이 제거된 이미지가 생성되도록 상기 제1 및 제2 이미지를 합성하는 단계;를 포함하는 디지털 이미지 촬영 방법이 개시된다.
이와 같이, 노이즈가 적은 소스 이미지인 제1 이미지와 손떨림이 없는 제2 이미지를 적절하게 합성함으로써 노이즈 및 손떨림이 감소된 합성 이미지를 얻을 수 있다.
상기 촬영된 이미지의 노이즈를 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 소스가 되는 제1 이미지의 블러링이 심할 경우, 손떨림이 감소되었으나 노이즈가 많은 제2 이미지의 노이즈를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 제6 항의 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체가 개시된다. 유사하게, 제7 항의 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체가 개시된다. 이와 유사하게, 제8 항의 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체가 개시된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 이미지 촬영에 필요한 노출 제어용 파라미터를 제어하는 노출 제어부를 포함하며, 저휘도 환경시 상기 노출 제어부는, 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하게 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값을 상기 자동 노출 시간값으로 설정하고, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제1 노출 시간값보다 크거나 같고 제2 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값을 상기 제1 노출 시간값으로 결정하고, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제2 노출 시간값보다 큰 경우에는 상기 자동 노출 시간값보다 소정 스텝만큼씩 작도록 하는 방식으로 상기 자동 노출 시간에 실질적으로 비례하여 제어 노출 시간값을 결정하며, 상기 자동 노출 시간값과 상기 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이에 대응하여 증가하도록 감도를 결정하는 방식으로 이미지를 촬영하기 위한 노출 제어용 파라미터들을 결정하는 디지털 이미지 촬영 장치의 일 실시예가 개시된다.
다른 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 장치는 상기 이미지의 노이즈를 감소시키는 노이즈 감쇠부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 장치는 복수의 이미지를 합성하는 이미지 합성부를 더 포함하며, 상기 노출 제어부는, 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하게 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어 방식으로 제2 이미지를 촬영하기 위한 파라미터들을 결정하며, 상기 이미지 합성부는, 노이즈와 손떨림이 제거된 이미지가 생성되도록 상기 제1 및 제2 이미지를 합성한다. 또한 이미지의 노이즈를 감소시키는 노이즈 감쇠부를 더 포함할 수 있다.
어두운 환경에서, 저휘도하에서 자동 노출 시간값이 제어 노출 시간값을 자동 노출 시간값보다 적절히 작도록 설정하기 때문에 손떨림이 감소된 영상을 얻을 수 있다. 이와 동시에 ISO 감도를 적절하게 제어함으로써 이미지 촬영에 필요한 소정의 노출량을 위해 요구되는 부족 노출량을 보상하기 때문에 이미지가 어두워지 는 것도 방지할 수 있다.
셔터 스피드롤 빠르게 함과 동시에 ISO 감도를 증가시켜 노출량 부족분을 보상하기 때문에 손떨림이 감소된 선명하고 적당한 밝기의 이미지를 촬영할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 장치의 구성에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 장치는, 광학계(102), 드라이버(104, 106, 108), 타이밍 제어부(110), 이미지 센서(112)와, 상관이중샘플링 회로(Correlated Double Sampling: CDS) / 증폭기(Amplifier: AMP)(114), A/D 변환부(116), 화상 입력 제어부(118), 중앙연산처리부(Central Processing Unit)(120), 조작부(122), 화상 신호 처리부(124), VRAM(Video Random Access Memory)(126), 압축 처리부(128), 메모리(130), 표시부(132), 디스플레이 드라이버(134), 기록 매체 제어부(136), 및 기록 매체(138)를 구비한다.
광학계(102)는 렌즈를 통하여 피사체를 이미지 센서(112)에 결상시킨다. 드라이버(104)는 광학계(102)의 줌 기구를 구동한다. 드라이버(106)는 광학계(102)의 조리개 기구를 구동한다. 드라이버(108)는 광학계(102)의 초점 기구를 구동한다. 타이밍 제어부(110)는 이미지 센서(112)를 구성하는 각 화소에 의한 노출 시 간의 제어나 전하 읽기의 제어를 수행한다. 이미지 센서(112)는 광전변환이 가능한 이미지 센서, 예를 들면 CCD(charge coupled diode) 센서나 CMOS(complementary metal-oxidie semiconductor) 센서일 수 있으며, 각 이미지 센서가 받은 빛에 따라서 전기 신호를 생성한다. CDS/AMP(114)는 이미지 센서(112)로부터 얻은 전기 신호에 포함되는 저주파 노이즈를 제거하는 동시에 전기 신호를 일정 레벨까지 증폭한다. A/D 변환부(116)는 아날로그 전기 신호를 디지탈 신호로 변환한다. 화상 입력 제어부(118)는 중앙연산처리부(120)로부터의 동작 명령을 받아 화상의 입력에 관계되는 이미지 센서(112), CDS/AMP(114), 및 A/D 변환부(116)의 동작을 제어한다. 조작부(122)는 전원 스위치, 모드 전환 수단, 및 셔터 버튼 등으로 구성되고, 사용자가 셔터 속도 및 ISO 감도 등을 설정하기 위해서 사용될 수 있다. 또한 화상 신호 처리부(124)는 자동 노출 제어(Automatic Exposure: AE)에 의해 설정된 자동 노출 시간값을 산출하는 동시에 자동 초점 제어(Auto-Focus: AF)에 의해 설정된 초점거리의 평가치를 산출한다.
VRAM(126)은 화상 표시용 메모리로서, 표시 화상의 기록과 표시부(132)에의 표시를 동시에 실행할 수 있도록 복수의 채널을 가지는 메모리에 의해 구성된다. 압축 처리부(128)는 입력 화상 데이터를 JPEG압축 형식 또는 LZW압축 형식 등의 형식으로 압축 처리한다. 메모리(130)는 SDRAM(Synchronous DRAM) 등의 반도체 기억 소자에 의해 구성되어 있을 수 있고 이미지가 저장된다. 또한, 화상 신호 처리부(124)는 이미지 합성부(124b) 및 노이즈 감쇠부(124a)를 구비할 수 있다. 화상 신호 처리부(124)에 의해 합성된 합성 화상이 기록될 수 있고, 중앙연산처리 부(120)의 동작 프로그램이 저장될 수도 있다. 이미지 합성부(124b)는 소정의 목적을 달성하기 위하여 복수의 이미지를 합성한다. 노이즈 감쇠부(124a)는 촬영된 이미지 또는 합성된 이미지에서 노이즈를 저감시키는 역할을 한다. 노이즈 감쇠부(124a)의 기능은 도 1에 도시된 바와 같이, 화상 신호 처리부(124)에 의해 실현될 수도 있을 뿐만 아니라, 이와 달리 생성된 최종 이미지를 사용자가 소프트웨어를 이용하여 별도로 처리함으로써 실현될 수도 있다.
표시부(132)는 LCD 등과 같은 디스플레이에 의해 구성되고 VRAM(126)으로부터 읽은 화상이 표시된다. 디스플레이 드라이버(134)는 표시부(132)를 구동하고 표시부(132)의 출력을 제어한다. 기록 매체 제어부(136)는 기록 매체(138)에의 이미지 데이터의 기록 또는 기록 매체(138)에 기록된 화상 데이터나 설정 정보 등의 읽기(read)를 제어한다. 기록 매체(138)는 광학식 기억 매체, 광자기 디스크, 자기 디스크, 또는 반도체 기억 매체 등에 의해 구성되고, 촬영된 화상 데이터를 기록할 수 있다. 또한 기록 매체(138)는 해당 촬영 장치로부터 착탈가능하게 구성될 수 있다.
중앙연산처리부(120)는 노출 제어부(120a)를 구비할 수 있다. 즉, 노출 제어부(120a)가 맡는 기능은 중앙연산처리부(120)에 의해 실현될 수 있다. 중앙연산처리부(120)는 DSP(digital signal processor)일 수 있다. 물론, 노출 제어부(120a)는 별개의 하드웨어 블럭으로 구성될 수 있다. 또한 도 1에 도시된 바와 달리, 노출 제어부(120a)는 화상 신호 처리부(124)에 구비될 수도 있다. 노출 제어부(120a)는 피사체의 밝기에 기초하여 적정 노출이 얻어지는 적정 셔터 속도(노 출 시간값)를 결정한다. 즉, 자동 노출 제어를 실현한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 제어 방법을 보여주는 그래프로서, 자동 노출 시간값에 대한 제어 노출 시간값 및 감도의 그래프이다.
저휘도하에서, 노출 제어부(120a)는 긴 노출 제어와 짧은 노출 제어를 수행할 수 있다. 이와 달리 노출 제어부(120a)는 짧은 노출 제어만을 수행할 수도 있다. 긴 노출 제어의 방법은 긴 노출 선도에 의해 나타내어지고, 짧은 노출 제어의 방법은 짧은 노출 선도에 의해 나타내어진다. 본 명세서에서의 자동 노출 제어 방법은 긴 노출 선도에 나타난 바와 같이, 피사체의 밝기에 실질적으로 비례하여 제어 노출 시간값이 감소되는 방식으로 제어 노출 시간값을 결정하는 제어 방법을 의미한다. 그리고 자동 노출 제어에 따라 결정되는 제어 노출 시간값을 자동 노출 시간값이라고 한다. 피사체의 소정의 밝기에 따른 자동 노출 시간값은 디지털 이미지 촬영 장치에 따라서 다르게 설정될 수는 있으나, 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하여 자동 노출 시간값이 제어된다는 것은 당업자에게 명확할 것이다.
긴 노출 선도는 도 2에 나타난 바와 같이, 자동 노출 시간값이 예를 들어 1/45초일 때 제어 노출 시간값은 1/45초이고, 자동 노출 시간값이 1/20초일 때 제어 노출 시간값은 1/20초이고, 자동 노출 시간값이 1/10초일 때 제어 노출 시간값은 1/10초이고, 자동 노출 시간값이 1/5초일 때 제어 노출 시간값은 1/5초이다. 이때, ISO 감도는 소정의 감도, 예를 들면 ISO 100으로 고정된다. 이와 같이, 긴 노출 선도에 의해 나타내어지는 자동 노출 제어방법의 경우, ISO 감도가 고정된 상태에서 피사체의 밝기가 낮게 검출되어 자동 노출 시간값이 길면, 노출 제어 부(120a)는 제어 노출 시간값도 길게 설정한다. 반대로 ISO 감도가 고정된 상태에서 피사체의 밝기가 상대적으로 높게 검출되어 자동 노출 시간값이 짧으면, 노출 제어부(120a)는 제어 노출 시간값도 짧게 설정한다. 그러므로 이미지 촬영에 필요한 소정의 노출량을 확보할 수 있다.
짧은 노출 선도는 도 2에 나타난 바와 같이, 자동 노출 시간값이 손떨림 보정 한계 노출 시간값인 제1 노출 시간값(Ti)(예를 들면, 1/45초)보다 작을 때는 제어 노출 시간값은 자동 노출 시간값으로 설정된다. 이 경우, 제어 노출 시간값이 손떨림 보정 한계 노출 시간값보다 작기 때문에 손떨림이 없는 선명한 영상을 얻을 수 있다. 이 범위에서는 ISO 감도는 미리 설정된 ISO 감도, 예를 들면 ISO 100이다.
자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값(Ti)보다 크거나 같고 제2 노출 시간값(Tm)(예를 들면, 1/5초)보다 작을 때는 제어 노출 시간값은 제1 노출 시간값(Ti)으로 고정된다. 이와 같이, 저휘도하에서 제어 노출 시간값을 손떨림 보정 한계 노출 시간값보다 크지 않게 하기 때문에 손떨림이 없는 선명한 영상을 얻을 수 있다. 예를 들면, 자동 노출 시간값이 1/45초 부터 1/5초 사이에 위치하는 경우, 제어 노출 시간값은 1/45초로 설정된다. 그러나, 이미지 촬영에 필요한 소정의 노출량을 확보하기 위하여 요구되는 부족 노출량을 보상하기 위하여 본 발명에서는 자동 노출 시간값과 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이만큼 ISO 감도를 증가시킨다. 예를 들면, 도 2의 그래프에서 자동 노출 시간값이 1/20초일 때 제어 노출 시간값은 1/45초로서, 자동 노출 시간값과 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간 값 차이는 1 스텝(1 Tv) 차이만큼 이다. 즉, 이로 인하여 발생하는 부족 노출량은 1 Ev이고 이를 보상하기 위해서는 1 스텝(1 Sv) 만큼 ISO 감도를 증가시켜야 할 것이다. 따라서, 제어 노출 시간값 1/20에 대응하는 감도는 미리 설정된 ISO 100보다 1 스텝 증가된 ISO 200으로 제어된다.(ISO 100→200) 이와 유사하게, 도 2의 그래프에서 자동 노출 시간값이 1/10초일 때 제어 노출 시간값은 1/45초이고, ISO 감도는 미리 설정된 ISO 100보다 2 스텝 증가된 ISO 400으로 제어될 것이다.(ISO 100→200→400) 또한, 자동 노출 시간값이 1/5초일 때 제어 노출 시간값은 1/45초이고, ISO 감도는 미리 설정된 ISO 100보다 3 스텝 증가된 ISO 800으로 제어될 것이다.(ISO 100→200→400→800) 따라서, 본 발명의 노출 제어 방법에 의하면, 손떨림이 없는 선명하고 적당한 밝기의 이미지를 촬영할 수 있다.
자동 노출 시간값이 제2 노출 시간값(Tm)보다 클 때는 제어 노출 시간값은 자동 노출 시간값에 대응하는 긴 노출 시간값보다 소정 스텝만큼(예를 들면, 3 Tv)씩 작도록 하는 방식으로 자동 노출 시간에 비례하여 설정된다. 예를 들면, 도 2의 그래프에서 자동 노출 시간값이 1/2초일 때 긴 노출 시간값은 1/2초인데, 제어 노출 시간값은 이보다 3 스텝 작아지므로 최종적으로 1/20초로 설정된다.
이와 같이, 저휘도하에서 짧은 노출 제어에서의 제어 노출 시간값을 긴 노출 제어에서의 제어 노출 시간값보다 3 Tv씩 작도록 설정하기 때문에 손떨림이 감소된 비교적 선명한 영상을 얻을 수 있다. 그러나, 이미지 촬영에 필요한 소정의 노출량을 위해 요구되는 부족 노출량을 보상하기 위하여 본 발명에서는 자동 노출 시간값과 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이(nTv)만큼 ISO 감도(nSv)를 증가시 킨다. 예를 들면, 도 2의 그래프에서 자동 노출 시간값이 1/2초일 때 제어 노출 시간값은 1/20초로서, 자동 노출 시간값과 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이는 3 스텝(3 Tv) 차이만큼 이다. 즉, 이로 인하여 발생하는 부족 노출량은 3 Ev이고 이를 보상하기 위해서는 미리 설정된 ISO 100보다 3 스텝(3 Sv) 만큼 ISO 감도를 증가시켜야 한다. 따라서, 제어 노출 시간값 1/2에 대응하는 감도는 미리 설정된 ISO 100보다 3 스텝 증가된 ISO 800으로 제어된다.(ISO 100→200→400→800) 따라서, 본 발명의 노출 제어 방법에 의하면, 손떨림이 감소된 선명하고 적당한 밝기의 이미지를 촬영할 수 있다.
여기서, 제1 노출 시간값(Ti)은 손떨림을 방지할 수 있을 만큼 빠른 셔터 속도에 대응하는 제어 노출 시간값으로서 손떨림 보정 한계 노출 시간값이다. 제1 노출 시간값(Ti)은 디지털 이미지 촬영 장치의 기종에 따라 변화될 수 있으며, 본 실시예에서는 1/45초이다. 또한 제1 노출 시간값(Ti)은 상기 디지털 영상 촬영 장치의 이미지 센서의 감도나 원(raw) 영상의 노이즈 감도에 따라 변화될 수도 있다. 뿐만 아니라, 제1 노출 시간값(Ti)은 상기 디지털 영상 촬영 장치의 렌즈의 초점 거리에 따라 변화될 수도 있다.
제2 노출 시간값(Tm)은, 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값(Ti)으로부터 제2 노출 시간값(Tm)의 사이에 존재하는 경우 자동 노출 시간값에 상관없이 제어 노출 시간값이 제1 노출 시간값(Ti)으로 고정되도록 하는 시간값이다. 다시 말하면, 제2 노출 시간값(Tm)은, 자동 노출 시간값과 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이가 최대인 때의 노출 시간값 차이에 대응하는 부족 노출량을 보상할 수 있는 감도의 최대값에 따라 결정된다. 그러므로 제2 노출 시간값(Tm)은 디지털 이미지 촬영 장치가 지원하는 최대 ISO 및 손떨림 한계 보정 노출 시간값에 따라 변화될 수 있다. 본 실시예의 경우, 디지털 이미지 촬영 장치는 최대 ISO로서 ISO 800까지 지원하고, 미리 설정된 ISO 감도를 ISO 100이라고 가정한다면, 미리 설정된 ISO 감도로부터 증가 가능한 스텝은 3 스텝(3 Sv)이다. 따라서 손떨림 보정 한계 노출 시간값이 1/45초인 경우, 제2 제어 노출 시간값은 1/45초보다 3 스텝(3 Tv) 증가된 1/5초로 설정되는 방식으로 제2 제어 노출 시간값이 결정된다. 한편, 디지털 이미지 촬영 장치가 지원하는 최대 ISO가 클수록 제어 노출 시간값을 짧게 할 수 있으므로 저휘도하에서 손떨림 보정 성능이 향상될 수 있을 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 노출 제어 방법을 보여주는 순서도이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 제어 방법에 대하여 설명한다.
화상 신호 처리부(124)는 측광 센서 등으로부터 얻은 신호를 분석하여 피사체의 밝기(Bv)를 검출한다.(S10) 노출 제어부(120a)는 디지털 이미지 촬영 장치에서 미리 설정된 ISO 감도와 계측된 피사체의 밝기를 APEX(Additive System of Photographic Exposure) 시스템을 나타내는 수식 1에 대입함으로써 자동 노출 시간값을 산출할 수 있다.(S20) APEX 시스템은 수식 1과 같이 표현될 수 있으며, 노출값 계산을 간단히 하기 위한 수단으로 사용된다.
[수식 1]
Ev = Av + Tv = Bv + Sv
여기서, Ev는 노출값(Exposure value)이며, Av = 조리개값(apeture value)이 며, Tv는 노출 시간값(time value)이며, Bv는 피사체 밝기(luminance value)이며, Sv는 ISO 감도(speed value)이다. APEX 시스템 하에서는 노출량의 조절이 용이하다. 왜냐하면 1 Ev의 변화는 1 스텝만큼의 노출값의 변화에 대응하기 때문이다. 예를 들면, 노출값(Ev)이 1 스텝만큼 증가하면 노출값은 두 배가 되고, 노출값(Ev)이 1 스텝만큼 감소하면 노출값(Ev)은 1/2배가 된다. 마찬가지로, 1 Tv의 변화는 1 스텝만큼의 노출 시간값(Tv)의 변화에 대응하며, 따라서 노출 시간값(Tv)이 1 스텝만큼 증가하면 노출 시간값(Tv)은 두 배로 증가한다. 그러나, 1 스텝의 증가가 정확히 두 배의 값으로 될 필요는 없다. 노출 시간값(Tv)을 예로 들면, 1 스텝의 증가에 따른 노출 시간값(Tv)은 1/45초, 1/20초, 1/10초, 1/5초, 1/2초로 설정될 수 있다. 이러한 설명은 다른 노출 제어용 파라미터들, 예를 들면 노출값(Ev), 조리개값(Av), ISO 감도(Sv) 등에도 동일하게 적용될 수 있다.
노출 제어부(120a)는 계산된 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값(Ti)보다 작은지를 판단한다.(S30) 만약 작다고 판단되면, 제어 노출 시간값은 자동 노출 시간값으로 설정된다.(S31) 그리고 감도는 초기에 미리 설정된 ISO 감도(예를 들면, ISO 100)으로 유지된다.(S32)
계산된 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값(Ti)보다는 크거나 같고 제2 노출 시간값(Tm)보다는 작거나 같다고 판단되면, 제어 노출 시간값은 제1 노출 시간값(Ti)으로 설정된다.(S41) 그리고 부족 노출량을 보상하기 위하여, ISO 감도는 자동 노출 시간값과 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이만큼 증가된다.(S42)
계산된 자동 노출 시간값이 제2 노출 시간값(Tm)보다 크다고 판단되면, 제어 노출 시간값은 자동 노출 시간값에 대응하는 긴 노출 시간값보다 소정 스텝만큼(예를 들면, 3 Tv)씩 작도록 하는 방식으로 자동 노출 시간값에 비례하여 설정된다.(S50)
이와 함께, 이미지 촬영에 필요한 소정의 노출량을 위해 요구되는 부족 노출량을 보상하기 위하여 본 발명의 노출 제어부(120a)는 자동 노출 시간값과 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이만큼 감도를 증가시킨다.(S60)
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 제어 방법에 따르면, 밤과 같이 어두운 환경에서도, 셔터 스피드롤 빠르게 함과 동시에 ISO 감도를 증가시켜 노출량 부족분을 보상하기 때문에 손떨림이 감소된 선명하고 적당한 밝기의 이미지를 촬영할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 방법을 보여주는 순서도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 방법에 대하여 설명한다.
화상 신호 처리부(124)는 측광 센서 등으로부터 얻은 신호를 분석하여 피사체의 밝기(Bv)를 결정한다.(S100) 화상 신호 처리부(124)는 디지털 이미지 촬영 장치에서 미리 설정된 ISO 감도와 계측된 피사체의 밝기를 수식 1에 대입함으로써 자동 노출 시간값을 산출한다.(S110)
상기한 바와 같이, 노출 제어부(120a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 제어 방법으로 제어 노출 시간값과 ISO 감도를 결정한다.(S120) 이후, 제어 노출 시간값과 ISO 감도를 포함한 노출 제어용 파라미터를 이용하여 이미지를 촬영한다.(S130) 구해진 제어 노출 시간값은 긴 노출 제어에 비하여 노출 시간이 짧기 때문에 저휘도 환경하에서도 손떨림이 없는 비교적 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 그러나, 부족한 노출량을 보상하기 위하여 ISO 감도를 증가시킨 채로 촬영을 수행하였기 때문에 노이즈가 비교적 많을 수 있다. 따라서 노이즈 감쇠부(124a)를 이용하는 것이 바람직하다. 이미지 신호를 노이즈 감쇠부(124a)에 통과시킴으로써 노이즈가 감소되고(S140), 결과적으로 손떨림 및 노이즈가 감소된 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 노이즈 감쇠 기능은 앞에서 설명한 바와 같이, 디지털 이미지 촬영 장치내에서 수행될 수도 있고, 이와 달리 생성된 최종 이미지를 사용자가 별도의 소프트웨어를 이용함으로써 수행될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 방법을 보여주는 순서도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 방법에 대하여 설명한다.
화상 신호 처리부(124)는 측광 센서 등으로부터 얻은 신호를 분석하여 피사체의 밝기(Bv)를 결정한다.(S200) 화상 신호 처리부(124)는 디지털 이미지 촬영 장치에서 미리 설정된 ISO 감도와 계측된 피사체의 밝기를 수식 1에 대입함으로써 자동 노출 시간값을 산출한다.(S210) 상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 제어 방법으로 제어 노출 시간값과 ISO 감도를 결정한다.(S220)
이후, 자동 노출 시간값 및 최초로 설정된 ISO 감도, 예를 들면 ISO 100을 포함하는 노출 제어용 파라미터를 이용하여 제1 이미지가 촬영된다.(S230) 제1 이 미지의 블러링(blurring)값이 기준값을 초과할 정도로 제1 이미지의 흔들림이 과다한지가 판단된다.(S240)
제1 이미지의 블러링이 기준값보다 작은 경우, 상기 구해진 제어 노출 시간값과 ISO 감도를 포함한 노출 제어용 파라미터를 이용하여 제2 이미지가 촬영된다.(S251) 그리고 노이즈와 손떨림이 제거된 이미지를 생성할 수 있도록 제1 및 제2 이미지를 합성한다.(S261) 제1 이미지는 피사체 밝기에 따라 적정하게 계산된 자동 노출 시간값에 맞추어 셔터 속도와 ISO 감도가 조절된다. 따라서, 생성된 제1 이미지는 색감이 좋고, 노이즈가 적다. 따라서 제1 이미지가 소스(source) 이미지로 사용될 수 있다. 이러한 노이즈가 적은 소스 이미지와 손떨림이 없는 제2 이미지를 적절하게 합성함으로써 노이즈 및 손떨림이 감소된 합성 이미지를 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명의 디지털 이미지 촬영 장치에 의하면, 저휘도 환경에서도 손떨림 및 노이즈가 감소된 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
제1 이미지의 블러링이 기준값보다 큰 경우, 제1 이미지는 소스 이미지로 사용하지 않는 것이 바람직하다. 대신, 상기 구해진 제어 노출 시간값과 ISO 감도를 포함한 노출 제어용 파라미터를 이용하여 제2 이미지가 촬영된다.(S252) 제2 이미지를 촬영하는데 사용된 제어 노출 시간값은 긴 노출 제어에 비하여 노출 시간이 짧기 때문에 저휘도 환경하에서 손떨림이 없는 비교적 선명한 이미지를 얻을 수 있으나, 부족한 노출량을 보상하기 위하여 ISO 감도를 증가시킨 채로 촬영을 수행하였기 때문에 노이즈가 비교적 많을 수 있다. 따라서 노이즈 감쇠부(124a)를 이용하는 것이 바람직하다. 이미지 신호를 노이즈 감쇠부(124a)에 통과시킴으로써 노 이즈가 감소되고(S262), 결과적으로 손떨림 및 노이즈가 감소된 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 노이즈 감쇠 기능은 앞에서 설명한 바와 같이, 디지털 이미지 촬영 장치내에서 수행될 수도 있고, 이와 달리 생성된 최종 이미지를 사용자가 별도의 소프트웨어를 이용함으로써 수행될 수도 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 단계 S262 단계 이후에, 추가적으로 합성 이미지의 노이즈를 감소시키는 단계가 더 포함될 수도 있다.
본 발명은 디지털 이미지 촬영 장치를 제조하고 이용하는 산업에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 제어 방법을 보여주는 자동 노출 시간값에 대한 제어 노출 시간값 및 감도의 그래프이다.
도 3은 도 2에 도시된 노출 제어 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 이미지 촬영 방법을 보여주는 순서도이다.

Claims (15)

  1. 저휘도 촬영시,
    피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하게 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값은 상기 자동 노출 시간값으로 설정되고,
    상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제1 노출 시간값보다 크거나 같고 제2 노출 시간값보다 작거나 같은 경우에는 제어 노출 시간값은 상기 제1 노출 시간값으로 설정되며,
    상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제2 노출 시간값보다 큰 경우에는 상기 자동 노출 시간값보다 소정 스텝 만큼씩 작도록 하는 방식으로 상기 자동 노출 시간에 실질적으로 비례하여 제어 노출 시간값이 결정되며,
    감도는, 상기 자동 노출 시간값과 상기 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이에 대응하여 증가하도록, 제어되는 노출 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 노출 시간값은 디지털 이미지 촬영 장치에서 실질적으로 손떨림이 발생하는 노출 한계 시간값인 노출 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 노출 시간값은 상기 디지털 이미지 촬영 장치의 이미지 센서의 감도 또는 원(raw) 영상의 노이즈 감도에 따라 변화되는 노출 제어 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 노출 시간값은, 상기 노출 시간값 차이가 최대인 때의 상기 노출 시간값 차이에 대응하는 부족 노출량을 보상할 수 있는 감도의 최대값에 따라 결정되는 노출 제어 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항의 노출 제어 방법에 의해 구해진 노출 제어용 파라미터들을 이용하여 이미지를 촬영하는 단계를 포함하는 디지털 이미지 촬영 방법.
  6. 제5 항에서,
    상기 촬영된 이미지의 노이즈를 감소시키는 단계를 더 포함하는 디지털 이미지 촬영 방법.
  7. 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하여 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어 방법에 의해 구해진 파라미터들을 이용하여 제1 이미지를 촬영하는 단계;
    제1 항 내지 제4 항의 노출 제어 방법에 의해 구해진 파라미터들을 이용하여 제2 이미지를 촬영하는 단계; 및
    노이즈와 손떨림이 제거된 이미지가 생성되도록 상기 제1 및 제2 이미지를 합성하는 단계;를 포함하는 디지털 이미지 촬영 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 촬영된 이미지의 노이즈를 감소시키는 단계;를 더 포함하는 디지털 이미지 촬영 방법.
  9. 제6 항의 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  10. 제7 항의 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  11. 제8 항의 디지털 이미지 촬영 방법을 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  12. 이미지 촬영에 필요한 노출 제어용 파라미터를 제어하는 노출 제어부를 포함하며,
    저휘도 환경시 상기 노출 제어부는, 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하게 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 제1 노출 시간값보다 작은 경우에는 제어 노출 시간값을 상기 자동 노출 시간값으로 설정하고, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제1 노출 시간값보다 크거나 같고 제2 노출 시간값보다 작거나 같은 경우에는 제어 노출 시간값을 상기 제1 노출 시간값으로 결정하고, 상기 자동 노출 제어방법에 의해 계산된 자동 노출 시간값이 상기 제2 노출 시간값보다 큰 경우에는 상기 자동 노출 시간값보다 소정 스텝만큼씩 작도록 하는 방식으로 상기 자동 노출 시간에 실질적으로 비례하여 제어 노출 시간값을 결정하며, 상기 자동 노출 시간값과 상기 제어 노출 시간값 사이의 노출 시간값 차이에 대응하여 증가하도록 감도를 결정하는 방식으로 이미지를 촬영하기 위한 노출 제어용 파라미터들을 결정하는 디지털 이미지 촬영 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 이미지의 노이즈를 감소시키는 노이즈 감쇠부를 더 포함하는 디지털 이미지 촬영 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 디지털 이미지 촬영 장치는 복수의 이미지를 합성하는 이미지 합성부를 더 포함하며,
    상기 노출 제어부는, 피사체의 밝기에 실질적으로 반비례하게 노출 시간값이 자동으로 결정되는 자동 노출 제어 방식으로 제2 이미지를 촬영하기 위한 파라미터들을 결정하며,
    상기 이미지 합성부는, 노이즈와 손떨림이 제거된 이미지가 생성되도록 상기 제1 및 제2 이미지를 합성하는 디지털 이미지 촬영 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    이미지의 노이즈를 감소시키는 노이즈 감쇠부를 더 포함하는 디지털 이미지 촬영 장치.
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