KR20100044636A - 자동 노출 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

이미지 센서의 노출시간 및 아날로그이득을 제어함으로써 상기 이미지 센서에서 출력되는 이미지의 휘도를 제어하는 자동 노출 제어 장치에 있어서, 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산 출력하는 휘도연산부; 상기 출력된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정하는 셔터인덱스 결정부; 및 상기 셔터 인덱스 결정부에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서에 적용하는 노출시간/아날로그이득 결정부를 포함하는 자동 노출 제어 장치가 개시된다. 상기 자동 노출 제어 장치에 따르면, 피사체의 급격한 밝기 변화가 발생하는 경우에도 적정한 휘도의 이미지를 안정적으로 재현할 수 있다.

자동 노출(Auto Exposure: AE), 휘도, 이미지 센서, 셔터, 인덱스

Description

자동 노출 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING AUTO EXPOSURE}

본 발명은 디지털 이미지 처리 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 이미지 촬상 장치에 사용되는 자동 노출(Auto Exposure: AE)의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 스틸 카메라 또는 디지털 캠코더와 같이 디지털 이미지 처리 기술이 요구되는 장치들에는 외부 환경의 변화에 따라 일정한 휘도(밝기)를 갖는 이미지를 생성하기 위한 자동 노출 제어 장치가 적용된다. 이러한 자동 노출 제어 장치에는 이미지의 휘도에 영향을 주는 이미지 센서의 노출시간과 아날로그 이득을 적절하게 조정하기 위한 알고리즘이 적용된다.

통상 자동 노출 제어 장치에 적용되는 자동 노출 제어 알고리즘은, 이미지 센서로부터 입력되는 영상의 휘도를 산출하고 이 산출된 휘도가 사전 설정된 목표 휘도에 접근하도록 이미지 센서의 노출시간과 아날로그 이득을 적절하게 제어한다.

이와 같은 통상의 자동 노출 제어 장치 및 자동 노출 제어 알고리즘은 외부 환경의 급격한 변화가 발생하는 경우 또는 피사체의 움직임에 의한 이미지 센서로 입력되는 광량이 급격하게 변화하는 경우에, 이미지의 밝기가 불연속적으로 변화하거나 이미지가 반복적으로 밝고 어두워지는 플리커(flicker) 현상이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 당 기술분야에서는 급격한 환경 변화나 광량 변화가 발생하는 경우에도 출력되는 이미지의 불연속적인 밝기 변화나 플리커 현상이 발생하지 않는 자동 노출 제어 장치 및 그 방법이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명은, 급격한 환경 변화나 광량 변화가 발생하는 경우에도 출력되는 이미지의 불연속적인 밝기 변화나 급격한 휘도변화가 발생하지 않는 자동 노출 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

이미지 센서의 노출시간 및 아날로그이득을 제어함으로써 상기 이미지 센서에서 출력되는 이미지의 휘도를 제어하는 자동 노출 제어 장치에 있어서,

상기 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산 출력하는 휘도연산부;

상기 출력된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정하는 셔터인덱스 결정부; 및

상기 셔터 인덱스 결정부에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서에 적용하는 노출시간/아날로그이득 결정부

를 포함하는 자동 노출 제어 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 휘도연산부는, 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 분할된 복수의 영역 중 외곽에 배치된 적어도 일부 영역을 제외한 영역에 포함된 픽셀들로부터 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산할 수 있다.

바람직하게, 상기 휘도연산부는, 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지에서 사전 설정된 간격으로 샘플링된 일부 픽셀을 이용하여 평균휘도를 연산할 수 있다.

더하여, 상기 휘도연산부는, 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지에 포함된 픽셀들의 픽셀값을 직접 이용하여 평균휘도를 연산한 후, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도에 비선형 이득을 적용하여 변환 출력할 수 있다. 이 때, 상기 비선형 이득은, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값보다 작은 경우 그 값을 증가시키고, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값보다 큰 경우 그 값을 감소시키도록 결정될 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 셔터인덱스 결정부는, 상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도를 비교하여 그 차를 구하고, 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위 이내인 경우 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 사전 설정된 단위 스텝을 가감하여 셔터인덱스를 결정하고, 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에, 상기 차의 크기에 상응하는 오차인덱스와 사전 설정된 인덱스 가중치를 곱한 값을 가감하여 셔터인덱스를 결정하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게, 상기 셔터 인덱스 생성부는, 상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도에 각각 상응하는 평균휘도 인덱스 및 목표 인덱스를 결정하고, 상기 평균휘도 인덱스와 상기 목표 인덱스의 차에 해당하는 오차인덱스를 산출하고, 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위 이내인 경우 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 사전 설정된 단위 스텝을 가감하여 셔터인덱스를 결정하고, 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에, 상기 오차인덱스와 상기 인덱스 가중치를 곱한 값을 가감하여 셔터인덱스를 결정할 수 있다.

이 실시형태에서, 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 가감되는 상기 오차인덱스는, 상기 평균휘도 인덱스와 상기 목표 인덱스의 차에, 상기 평균휘도에 따라 사전 설정된 크기를 갖는 오차 가중치를 적용하여 산출될 수 있다.

또한, 상기 인덱스 가중치는, 상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도의 차가 적을수록 그 크기가 증가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 노출시간/아날로그이득 생성부는, 상기 셔터인덱스 결정부에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그이득을 생성하고, 사전 설정된 자동 노출 적용 주기에 따라 상기 생성된 노출시간 및 아날로그이득을 이미지 센서에 적용하는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,

이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균휘도를 연산하는 단계;

상기 연산된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정하는 단계;및

상기 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서에 적용하는 단계를 포함하는 자동 노출 제어 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 자동 노출 제어 시에 소요되는 연산량을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 이미지로부터 연산된 평균 휘도에 비선형 이득을 적용하여 큰 이득은 감소시키고 작은 이득은 증가시켜 목표 이득과의 편차를 감소시킴으로써 자동 노출의 적용에 따른 급격한 이미지 휘도 변화를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 이미지의 평균휘도의 크기에 따른 가중치를 이미지의 평균휘도와 목표휘도의 차이에 적용하고, 이미지의 평균휘도와 목표휘도의 차이에 따른 가중치를 셔터 인덱스를 결정하는데 적용함으로써 자동 노출의 적용에 따른 급격한 이미지 휘도 변화를 방지하여 피사체의 급격한 밝기 변화가 발생하는 경우에도 적정한 휘도의 이미지를 안정적으로 재현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 장치의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 장치는, 이미지 센서(10)에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산 출력하는 휘도연산부(11)와, 상기 출력된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정하는 셔터인덱스 결정부(12) 및 상기 셔터 인덱스 결정부(12)에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서(10)에 적용하는 노출시간/아날로그이득 결정부(13)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 2는, 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 방법을 도시한 플로우 차트이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 방법은, 이 미지 센서에서 출력된 이미지의 평균휘도를 연산하는 단계(S11)와, 상기 연산된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정하는 단계(S12) 및 상기 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서에 적용하는 단계(S13)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 단계(S11)은 전술한 휘도연산부(11)에서 이루어질 수 있으며, 상기 단계(S12)는 전술한 셔터인덱스 결정부(12)에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 단계(S13)은 노출시간/아날로그이득 생성부(13)에 의해 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시형태에 따라 휘도연산부에서 휘도연산을 위해 복수의 영역으로 분할된 이미지를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시형태에 따라 휘도연산부에서 출력되는 평균휘도에 적용하는 비선형 이득을 도시한 도면이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 셔터인덱스 결정 단계를 더욱 상세하게 도시한 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 일실시형태에 따라 셔터인덱스 결정부에서 적용되는 인덱스가중치를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용, 효과에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 자동 노출 제어 기법은, 휘도연산부(11)가 이미지 센서(10) 로부터 이미지를 입력받음으로써 시작될 수 있다.

상기 이미지 센서(10)는 빛을 수광하여 그에 상응하는 전기 신호를 출력하는 촬상소자와 상기 촬상소자가 빛에 노출되는 시간을 조정하는 셔터를 포함할 수 있다. 통상, 상기 촬상소자는 CCD 또는 CMOS 소자 등이 채용될 수 있으며, 상기 셔터는 기계식 셔터 또는 전자식 셔터가 채용될 수 있다. 상기 이미지 센서(10)는 상기 셔터에 의해 상기 촬상소자가 빛에 노출되는 시간과, 상기 촬상소자에서 출력되는 전기신호의 증폭을 위해 적용되는 아날로그 이득을 조정함으로써, 이미지 센서(10)에서 출력되는 이미지의 휘도를 결정할 수 있다.

단계(S11)에서, 상기 휘도연산부(11)는, 이미지 센서(10)에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산하여 출력한다. 통상 이미지 센서(10)에서 출력된 이미지는 각 픽셀이 RGB값으로 표현되는 RGB 색공간에 표현된 이미지일 수 있다. 상기 휘도연산부(11)는 이미지의 각 화소가 갖는 RGB 값을 이용하여 이미지가 표현된 색공간을 YCbCr 색공간으로 변환함으로써, 이미지의 휘도(YCbCR 색공간에서의 Y 값)를 연산할 수 있다.

또한, 단계(S11)에서, 상기 휘도연산부(11)는, 이미지의 휘도 연산을 위해 이미지의 전영역에 분포된 픽셀을 이용할 수도 있고, 이미지 센서의 일부 영역에 분포된 픽셀을 이용할 수도 있다. 상기 휘도연산부(11)는, 이미지 센서의 일부 영역에 분포된 픽셀을 이용하기 위해, 이미지를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 분할된 복수의 영역 중 외곽에 배치된 적어도 일부 영역을 제외한 영역에 포함된 픽 셀들로부터 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같이, 휘도연산부(11)는 이미지 센서로부터 입력된 이미지(31)를 4×4의 16 개 영역(A11-A44)으로 분할하고, 이 분할된 영역 중 최외곽의 모서리 부분에 배치된 영역(A11, A14, A41, A44)을 제외한 나머지 영역에 위치한 픽셀들을 이용하여 평균 휘도를 연산할 수 있다. 이와 같이, 외곽에 배치된 영역을 제외하는 것은, 통상 촬상된 이미지의 중심부에 주된 피사체가 존재하는 경우가 대부분이기 때문이다. 즉, 외곽에 배치된 영역이 평균휘도 연산에 사용되는 경우 주피사체에 대한 휘도가 적절하지 못하게 제어될 수 있으므로, 휘도연산부(11)는 외곽에 배치된 영역을 평균휘도 연산에서 제외시킬 수 있다.

또한, 단계(S11)에서 상기 휘도연산부(11)는, 이미지 센서에서 출력된 이미지에서 사전 설정된 간격으로 샘플링된 일부 픽셀을 이용하여 평균 휘도를 연산할 수 있다. 전술한 것과 같이 이미지를 복수의 영역으로 분할하여 평균 휘도를 연산하는 경우에는, 평균 휘도를 연산하도록 선택된 분할 영역 내에 배치된 픽셀 중 일부 픽셀을 샘플링하여 평균 휘도를 연산할 수 있다. 이와 같은 일부 픽셀만 샘플링하는 방식을 사용하는 경우, 전체 픽셀을 이용하는 방식과 비교하여 연산된 평균 휘도의 차이는 매우 작지만 그 연산량은 현저하게 감소시킬 수 있다.

또한, 단계(S11)에서, 상기 휘도연산부(11)는 상기 이미지 센서(11)에서 출력된 이미지에 포함된 픽셀들의 픽셀값 자체를 직접 이용하여 평균휘도를 연산한 후, 이 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도에 사전 설정된 비선형 이득을 적용하여 평균휘도값을 변환하여 출력할 수 있다. 상기 휘도연산부(11)에서 출력된 평균휘도는 셔터인덱스 결정부(12)에서 목표휘도와 비교되며, 이 목표휘도와 비교결과는 셔터인덱스를 결정하는데 주요하게 사용된다. 상기 휘도연산부(11)는 픽셀값 자체를 이용하여 평균휘도를 연산하고, 이 평균휘도를 적절하게 변환하여 상기 셔터인덱스 결정부(12)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 휘도연산부(11)는 픽셀값 자체를 이용하여 직접 연산된 평균휘도에 비선형 이득을 적용하여 출력되는 값을 변환할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 비선형 이득은, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값(R)보다 작은 경우 그 값을 증가시키고, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값(R)보다 큰 경우 그 값을 감소시키도록 결정될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 비선형 이득을 제공하는 변환곡선(l1)은, 픽셀값으로부터 직접 연산된 평균휘도가 기준값(R)보다 작은 경우 단위 이득 직선(l2)보다 상부에 위치하고, 픽셀값으로부터 직접 연산된 평균휘도가 기준값(R)보다 큰 경우 단위 이득 직선(l2)보다 하부에 위치하도록 결정될 수 있다. 이러한 변환곡선(l1)을 통해, 상기 휘도연산부(11)는, 기준값보다 작은 평균휘도(a)에 대해서는 더 큰 값(b)으로 변환하여 출력하고, 기준값보다 큰 평균휘도(c)에 대해서는 더 작은 값(d)으로 변환하여 출력할 수 있다. 이러한 변환을 통해, 이후의 셔터인덱스 결정부(12)에서 평균휘도가 목표휘도와 비교될 때, 목표 휘도와의 차이를 일정 수준 감소시켜 줌으로써 노출 제어로 인해 발생할 수 있는 급격한 휘도 변화를 완화시킬 수 있다.

이어, 전술한 바와 같이 단계(S11)을 통해 상기 휘도연산부(11)에서 출력되 는 평균휘도가 결정된 이후에는, 단계(S12)로 진행한다.

단계(S12)에서, 상기 셔터인덱스 결정부(12)는, 상기 휘도검출부(11)에서 출력된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정한다. 즉, 상기 셔터인덱스 결정부(12)는, 평균 휘도와 목표 휘도 간의 차이를 구하고, 그 차이의 크기에 따라 사전 설정된 복수의 방식으로 셔터인텍스를 결정한다.

더욱 구체적으로, 단계(S12)에서 상기 셔터인덱스 결정부(12)는, 먼저 휘도연산부(11)에서 출력된 평균휘도와 목표휘도가 동일한지 확인하고(S121), 동일한 경우, 이전 프레임에 대해 산출된 셔터인덱스를 현재 프레임 이미지의 셔터인덱스로 결정한다(S126).

휘도연산부(11)에서 출력된 평균휘도와 목표휘도가 동일하지 않은 경우, 상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도를 비교하여 그 차를 구하고(S125), 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위 이내인 경우 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 사전 설정된 단위 스텝을 가감하여 셔터인덱스를 결정하고(S128), 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에, 상기 차의 크기에 상응하는 오차인덱스와 사전 설정된 인덱스 가중치를 곱한 값을 가감하여 셔터인덱스를 결정할 수 있다(S127). 이 때, 셔터인텍스 결정부(12)는, 상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 목표휘도를 비교하기 위해, 상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도에 각각 상응하는 평균휘도 인덱스 및 목표 인덱스를 결정하고(S122), 상기 평균휘도 인 덱스와 상기 목표 인덱스의 차에 해당하는 오차인덱스를 산출할 수 있다(S123).

또한, 단계(S12)에서 상기 셔터인덱스 결정부(12)는, 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 가감되는 상기 오차인덱스는, 상기 평균휘도 인덱스와 상기 목표 인덱스의 차에, 상기 평균휘도에 따라 사전 설정된 크기를 갖는 오차 가중치를 적용하여 산출될 수 있다(S124).이와 같이, 본 발명은 평균 휘도와 목표 휘도의 차에 의해 산출된 값에, 그 차의 크기에 따라 적절한 가중치(오차 가중치)를 적용함으로써, 평균 휘도와 목표 휘도의 차가 크게 발생하더라도 셔터인덱스의 급격한 변화를 예방할 수 있다.

한편, 상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 셔터인덱스를 결정하는 과정(S127)에서 사용되는 인덱스 가중치는, 상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도의 차가 적을수록 그 크기가 증가될 수 있다. 이 인덱스 가중치의 일례가 도 6에 도시된다. 도 6에 도시된 것과 같이, 인덱스 가중치는, 목표 휘도를 중심으로 그 차이가 커질수록 점점 그 크기가 감소하다가 일정 범위를 벗어나면 거의 일정하게 유지될 수 있다. 도 6에 도시된 인덱스 가중치는, 거의 일정한 크기의 가중치를 갖는 영역 Ⅰ과 영역Ⅴ(목표 휘도와 평균 휘도의 차가 큰 영역)과, 목표 휘도와 평균 휘도의 차가 감소할수록 가중치가 점차 증가하는 영역 Ⅱ와 영역 Ⅳ와 영역 Ⅲ으로 나눌 수 있으며, 특히 영역 Ⅲ은 목표 휘도와 평균 휘도의 차가 매우 작아서 더욱 정밀한 제어가 필요한 영역으로 설정될 수 있다. 과정(S127)에서 사용되는 인덱스 가중치는 도 6의 영역 Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ, Ⅴ에 속한 인덱 스 가중치가 될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 인덱스 가중치는 평균 휘도와 목표 휘도의 차이가 큰 경우에는 급격한 휘도 변화를 회피하기 위해 상대적으로 작은 인덱스 가중치를 적용하고, 평균휘도와 목표 휘도의 차이가 작을수록 점점 더 증가하는 인덱스 가중치를 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 평균 휘도와 목표 휘도의 차이가 사전 설정된 범위 이내에 존재하여 매우 작을 때에는 전술한 것과 같이 사전 설정된 단위 스텝만큼 셔터인덱스를 변화시켜 정밀한 셔터인덕스 제어를 수행하게 된다(S128).

이어, 단계(S13)에서, 상기 노출시간/아날로그이득 생성부(13)는, 상기 셔터 인덱스 결정부(12)에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서에 적용할 수 있다. 이 때, 상기 노출시간/아날로그이득 생성부(13)는, 상기 셔터인덱스 결정부(12)에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그이득을 생성하고, 사전 설정된 자동 노출 적용 주기에 따라 상기 생성된 노출시간 및 아날로그이득을 이미지 센서에 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시형태에서는 상기 노출시간/아날로그이득 생성부(13)는, 이미지 센서(10)로부터 입력되는 모든 프레임 마다 노출시간/아날로그이득을 새로이 적용할 수도 있고, 다른 실시형태에서는 2프레임에 1회, 또는 3프레임에 1회와 같이 복수의 프레임 마다 1회씩 상기 산출된 노출시간/아날로그 이득을 적용할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 사전에 자동 노출 적용 주기를 적절하게 결정해둠으로써, 모든 프레임에 대해 자동노출을 적용하는 노출제어에 시에 발생할 수 있는 이미지의 급 격한 휘도 변화를 예방할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 노출 제어 장치의 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 자도 노출 제어 방법의 플로우 차트.

도 3은 본 발명의 일실시형태에 따라 휘도연산부에서 휘도연산을 위해 복수의 영역으로 분할된 이미지를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 일실시형태에 따라 휘도연산부에서 출력되는 평균휘도에 적용하는 비선형 이득을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 셔터인덱스 결정 단계를 더욱 상세하게 도시한 플로우 차트.

도 6은 본 발명의 일실시형태에 따라 셔터인덱스 결정부에서 적용되는 인덱스가중치를 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 이미지 센서 11: 휘도연산부

12: 셔터인덱스 결정부 13: 노출시간/아날로그이득 생성부

Claims (20)

1. 이미지 센서의 노출시간 및 아날로그이득을 제어함으로써 상기 이미지 센서에서 출력되는 이미지의 휘도를 제어하는 자동 노출 제어 장치에 있어서,

   상기 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산 출력하는 휘도연산부;

   상기 출력된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정하는 셔터인덱스 결정부; 및

   상기 셔터 인덱스 결정부에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서에 적용하는 노출시간/아날로그이득 결정부

   를 포함하는 자동 노출 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 휘도연산부는,

   상기 이미지 센서에서 출력된 이미지를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 분할된 복수의 영역 중 외곽에 배치된 적어도 일부 영역을 제외한 영역에 포함된 픽셀들로부터 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휘도연산부는,

   상기 이미지 센서에서 출력된 이미지에서 사전 설정된 간격으로 샘플링된 일부 픽셀을 이용하여 평균휘도를 연산하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 휘도연산부는,

   상기 이미지 센서에서 출력된 이미지에 포함된 픽셀들의 픽셀값을 직접 이용하여 평균휘도를 연산한 후, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도에 비선형 이득을 적용하여 변환 출력하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 비선형 이득은,

   상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값보다 작은 경우 그 값을 증가시키고, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값보다 큰 경우 그 값을 감소시키도록 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 셔터인덱스 결정부는,

   상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도를 비교하여 그 차를 구하고,

   상기 차의 크기가 사전 설정된 범위 이내인 경우 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 사전 설정된 단위 스텝을 가감하여 셔터인덱스를 결정하고,

   상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에, 상기 차의 크기에 상응하는 오차인덱스와 사전 설정된 인덱스 가중치를 곱한 값을 가감하여 셔터인덱스를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 셔터 인덱스 생성부는,

   상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도에 각각 상응하는 평균휘도 인덱스 및 목표 인덱스를 결정하고,

   상기 평균휘도 인덱스와 상기 목표 인덱스의 차에 해당하는 오차인덱스를 산출하고,

   상기 차의 크기가 사전 설정된 범위 이내인 경우 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 사전 설정된 단위 스텝을 가감하여 셔터인덱스를 결정하고,

   상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에, 상기 오차인덱스와 상기 인덱스 가중치를 곱한 값을 가감하여 셔터인덱스를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 가감되는 상기 오차인덱스는, 상기 평균휘도 인덱스 와 상기 목표 인덱스의 차에, 상기 평균휘도에 따라 사전 설정된 크기를 갖는 오차 가중치를 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 인덱스 가중치는,

   상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도의 차가 적을수록 그 크기가 증가하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 노출시간/아날로그이득 생성부는,

    상기 셔터인덱스 결정부에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그이득을 생성하고, 사전 설정된 자동 노출 적용 주기에 따라 상기 생성된 노출시간 및 아날로그이득을 이미지 센서에 적용하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 장치.
11. 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균휘도를 연산하는 단계;

    상기 연산된 이미지의 평균 휘도와 사전 설정된 목표 휘도를 비교하고, 그 차의 크기에 따라 상호 상이한 방식으로 셔터인덱스를 결정하는 단계;및

    상기 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그 이득을 생성하여 상기 이미지 센서에 적용하는 단계

    를 포함하는 자동 노출 제어 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 평균휘도를 연산하는 단계는,

    상기 이미지 센서에서 출력된 이미지를 복수의 영역으로 분할하는 단계;

    상기 분할된 복수의 영역 중 외곽에 배치된 적어도 일부 영역을 제외하는 단계;

    상기 제외하는 단계에서 제외되지 않은 영역에 포함된 픽셀들로부터 상기 이미지 센서에서 출력된 이미지의 평균 휘도를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 평균휘도를 연산하는 단계는,

    상기 이미지 센서에서 출력된 이미지에 균일하게 분포된 일부 픽셀을 이용하여 평균휘도를 연산하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 평균휘도를 연산하는 단계는,

    상기 이미지 센서에서 출력된 이미지에 포함된 픽셀들의 픽셀값을 직접 이용하여 평균휘도를 연산하는 단계; 및

    상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도에 비선형 이득을 적용하여 변환된 평균휘도를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 비선형 이득은,

    상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값보다 작은 경우 그 값을 증가시키고, 상기 픽셀값을 직접 이용하여 연산된 평균휘도가 사전 설정된 기준값보다 큰 경우 그 값을 감소시키도록 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
16. 제11항에 있어서, 상기 셔터인덱스를 결정하는 단계는,

    상기 평균휘도를 연산하는 단계에서 연산된 평균휘도와 상기 목표휘도를 비교하여 그 차를 구하는 단계;

    상기 차의 크기가 사전 설정된 범위 이내인 경우 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 사전 설정된 단위 스텝을 가감하여 셔터인덱스를 결정하는 단계; 및

    상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에, 상기 차의 크기에 상응하는 오차인덱스와 사전 설정된 인덱스 가중치를 곱한 값을 가감하여 셔터인덱스를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 셔터인덱스를 결정하는 단계는,

    상기 평균휘도를 연산하는 단계에서 연산된 평균휘도와 상기 목표휘도에 각각 상응하는 평균휘도 인덱스 및 목표 인덱스를 결정하는 단계;

    상기 평균휘도 인덱스와 상기 목표 인덱스의 차에 해당하는 오차인덱스를 산 출하는 단계;

    상기 차의 크기가 사전 설정된 범위 이내인 경우 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 사전 설정된 단위 스텝을 가감하여 셔터인덱스를 결정하는 단계;,

    상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에, 상기 오차인덱스와 상기 인덱스 가중치를 곱한 값을 가감하여 셔터인덱스를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 차의 크기가 사전 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 이전 프레임 이미지에 대해 결정된 셔터인덱스에 가감되는 상기 오차인덱스는, 상기 평균휘도 인덱스와 상기 목표 인덱스의 차에, 상기 평균휘도에 따라 사전 설정된 크기를 갖는 오차 가중치를 적용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 인덱스 가중치는,

    상기 휘도연산부에서 출력된 평균휘도와 상기 목표휘도의 차가 적을수록 그 크기가 증가하는 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.
20. 제11항에 있어서, 상기 이미지 센서에 적용하는 단계는,

    상기 셔터인덱스를 결정하는 단계에서 결정된 셔터인덱스에 대응되는 노출시간 및 아날로그이득을 생성하고, 사전 설정된 자동 노출 적용 주기에 따라 상기 생성된 노출시간 및 아날로그이득을 이미지 센서에 적용하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동 노출 제어 방법.

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