KR20100116302A - Apparatus and method for 3d digital noise reduction of camera - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 예를 들어, 동영상을 촬영하는 다양한 유형의 카메라에서 발생하는 잔상(Ghost) 노이즈를 제거하기 위한 3차원 디지털 노이즈 제거(DNR: Digital Noise Reduction) 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 동영상을 촬영하는 카메라에는, 씨씨디(CCD: Charge Coupled Device) 또는 씨모스(CMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등과 같은 촬상소자가 널리 사용된다. In general, an image pickup device such as a Charge Coupled Device (CCD) or a Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) is widely used in a camera for shooting a video.
한편, 상기 촬상소자가 구비된 카메라에는, 2차원 디지털 노이즈 제거(2D-DNR) 장치 또는 3차원 디지털 노이즈 제거(3D-DNR) 장치가 구비되는 데, 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 2차원 디지털 노이즈 제거장치에서는, 씨씨디(CCD)로부터 순차적으로 출력되는 N 개(예: 6 개)의 프레임(또는 필드)들을 버퍼(10) 내 에 임시 저장하게 된다. On the other hand, the camera equipped with the image pickup device is provided with a two-dimensional digital noise removal (2D-DNR) device or a three-dimensional digital noise removal (3D-DNR) device, for example, as shown in FIG. In the 2D digital noise canceller, N frames (or fields) sequentially output from the CD are temporarily stored in the
그리고, 상기 임시 저장된 각 프레임의 휘도 레벨 값들(CCD_Out_Y_Value #n-5~#n)에 대한 평균값을 산출하여, 극 저조도 또는 저조도시에 발생하는 잔상 노이즈(Ghost Noise)를 제거하게 되는 데, 상기 버퍼(10) 내에 임시 저장하는 프레임들의 개수, 즉 N 개(예: 6 개)의 개수를, 통상적으로 텝(Tep) 수라고 한다. In addition, the average value of luminance level values CCD_Out_Y_Value # n-5 to #n of each of the temporarily stored frames is calculated to remove ghost noise generated in extremely low light or low light. The number of frames temporarily stored in (10), that is, the number of N (for example, six) is commonly referred to as the number of taps (Tep).
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 3차원 디지털 노이즈 제거장치에서는, 예를 들어, 씨씨디(CCD)로부터 순차 출력되는 N 개(예: 6 개)의 프레임(또는 필드)별 각 픽셀(Pixel)들의 휘도 값들을, k 개의 버퍼(301~30k) 내에 임시 저장하게 되는 데, 상기 k 개는, 씨씨디의 픽셀 수에 해당된다. On the other hand, as shown in Fig. 2, in the three-dimensional digital noise removing device, for example, each pixel of each N (for example, six) frames (or fields) output sequentially from the CDC (Pixel) ) one, the k for which the temporarily stored in the value of the luminance, k buffers (30 1 ~ 30 k) is is the ssissi D corresponds to the number of pixels.
그리고, 상기 임시 저장된 N 개의 프레임의 각 픽셀들에 대한 휘도 레벨 값들에 대한 평균값을 산출한 후, 상기와 같이 산출된 프레임별 각 픽셀들의 휘도 레벨 값들을 합산(Adder)하여, 극 저조도 또는 저조도시에 발생하는 잔상 노이즈를 제거하게 된다.After calculating the average value of the luminance level values of the pixels of the N frames temporarily stored, the luminance level values of the pixels of each frame are calculated as described above, and thus, extremely low or low illumination is added. This eliminates afterimage noise that occurs in the.
그러나, 일반적인 3차원 디지털 노이즈 제거장치에서는, 사전에 설정된 N 개의 텝 수를 고정적으로 계속 적용하게 되는 데, 임의의 한 특정 피사체를 극 저조시에 촬영하는 경우, 예를 들어, 6 개 프레임들의 제1 픽셀들의 휘도 레벨 값이, 20, 20, 20, 30, 30, 30이면, 극 저조도시의 제1 픽셀에 대한 휘도 레벨 평균값이 (20+20+20+30+30+30)/6 = 25가 된다. However, in the general three-dimensional digital noise canceling device, a predetermined number of N-taps is fixedly applied. In the case of photographing any one particular subject at an extremely low level, for example, six frames are removed. If the luminance level value of one pixel is 20, 20, 20, 30, 30, 30, the luminance level average value for the first pixel of very low illumination is (20 + 20 + 20 + 30 + 30 + 30) / 6 = 25.
하지만, 저조도시에 촬영하는 경우, 예를 들어, 6 개 프레임들의 제1 픽셀들 의 휘도 레벨 값이 전체적으로 동일한 비율로 증가한 50, 50, 50, 75, 75, 75이면, 저조도시의 제1 픽셀에 대한 휘도 레벨 평균값이 (50+50+50+75+75+75)/6 = 62.5가 된다. However, when photographing in low light, for example, if the luminance level value of the first pixels of six frames is increased by the same ratio as a whole, the first pixel of low light is The average luminance level for is (50 + 50 + 50 + 75 + 75 + 75) /6=62.5.
따라서, 극 저조도시에는, 현재(Current)의 제1 픽셀의 휘도 레벨 값이, 30이고, 그에 해당하는 평균값이, 25가 되어, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 30-25 = 5가 되는 반면, 저조도시에는, 현재(Current)의 제1 픽셀의 휘도 레벨 값이, 75이고, 그에 해당하는 평균값이, 62.5가 되어, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 75-62.5 = 12.5가 된다. Therefore, in the extremely low illumination, the luminance level value of the current first pixel is 30, and the corresponding average value is 25, and the difference value before and after applying the 3D-DNR is 30-25 =. On the other hand, in low light, the luminance level value of the current first pixel is 75, and the corresponding average value is 62.5, and the difference value before and after applying the 3D-DNR is 75-. 62.5 = 12.5.
즉, 극 저조도시에는, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 5가 되므로, 휘도 레벨 간의 차이로 인해 발생하는 잔상 노이즈가 적게 발생하지만, 저조도시에는, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 12.5가 되므로, 휘도 레벨 간의 차이로 인해 발생하는 잔상 노이즈가, 상대적으로 크게 발생하게 되는 문제점이 있다. In other words, since the difference value before and after applying the 3D-DNR becomes 5 in the ultra low light, there is less afterimage noise caused by the difference between the luminance levels, but in the low light, before and after applying the 3D-DNR, Since the later difference value is 12.5, there is a problem that afterimage noise generated due to the difference between the luminance levels is relatively large.
본 발명은, 예를 들어, 동영상을 촬영하는 다양한 유형의 카메라에서, 극 저조도이면, 3차원 디지털 노이즈 제거(3D-DNR)를 위해 설정되는 텝(Tep) 수를 N 개로 설정하되, 저조도이면, 상기 텝 수를 N 보다 적은 M 개로 가변 설정하여, 저조도시에 상대적으로 더 크게 발생하는 잔상 노이즈(Ghost Noise)를 효율적으로 제거 할 수 있도록 하기 위한 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.In the present invention, for example, in various types of cameras for photographing a video, if the low light is extremely low, the number of taps set for 3D digital noise reduction (3D-DNR) is set to N, To provide a three-dimensional digital noise removing device and method of the camera to variably set the number of steps to M less than N, to effectively remove the ghost noise that occurs relatively large in low light It is for.
본 발명에 따른 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거방법은, 3차원 디지털 노이즈 제거 모드시, 조도 값을 검출하는 1단계; 및 상기 검출 결과, 극 저조도이면, 3차원 디지털 노이즈 제거를 위한 N 개의 텝 수를 설정하되, 저조도이면, 상기 N 보다 적은 M 개의 텝 수를 설정하여, 3차원 디지털 노이즈 제거 동작을 수행하는 2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,Three-dimensional digital noise reduction method of the camera according to the invention, the first step in the three-dimensional digital noise reduction mode, detecting the illumination value; And setting the number of N steps for removing 3D digital noise when the result of the detection is extremely low, and setting the number of M steps less than N when performing low level of illumination, and performing the 3D digital noise removing operation. Characterized in that comprises a,
또한, 상기 극 저조도에 대응되는 N 개의 텝 수와, 상기 저조도에 대응되는 M 개의 텝 수는, 룩업 테이블의 컨트롤 정보로서, 사전에 저장 관리되는 것을 특징으로 하며,The number of N steps corresponding to the extremely low illuminance and the number of M steps corresponding to the low illuminance are stored and managed in advance as control information of the lookup table.
또한, 상기 N 개는, 적어도 3 개 이상의 값이고, 상기 M 개는, N 보다는 적은 2 개 이상의 값인 것을 특징으로 하며,In addition, the N pieces are at least three or more values, and the M pieces are two or more values less than N,
또한, 본 발명에 따른 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거장치는, 조도 값을 검출하기 위한 검출수단; 3차원 디지털 노이즈 제거 동작을 수행하기 위한 신호 처리수단; 및 상기 검출된 조도 값이, 극 저조도이면, 3차원 디지털 노이즈 제거를 위한 N 개의 텝 수를 설정하되, 저조도이면, 상기 N 보다 적은 M 개의 텝 수를 설정하여, 3차원 디지털 노이즈 제거 동작을 수행시키기 위한 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,In addition, the three-dimensional digital noise removing device of the camera according to the present invention, the detection means for detecting the illumination value; Signal processing means for performing a three-dimensional digital noise canceling operation; And if the detected illuminance value is extremely low illuminance, set N number of steps for 3D digital noise removal, and if the illuminance value is low, set M number of steps less than N to perform 3D digital noise removal operation. Characterized in that it comprises a control means for
또한, 상기 극 저조도에 대응되는 N 개의 텝 수와, 상기 저조도에 대응되는 M 개의 텝 수를, 룩업 테이블의 컨트롤 정보로서, 사전에 저장 관리하기 위한 저장수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,The apparatus may further include storage means for storing and managing the number of N steps corresponding to the extremely low illuminance and the number of M steps corresponding to the low illuminance in advance as control information of a look-up table. ,
또한, 상기 N 개는, 적어도 3 개 이상의 값이고, 상기 M 개는, N 보다는 적은 2 개 이상의 값인 것을 특징으로 하며,In addition, the N pieces are at least three or more values, and the M pieces are two or more values less than N,
또한, 상기 검출수단과 신호 처리수단은, 하나의 하드웨어 칩으로 구성되거나, 또는 별도의 하드웨어로 개별 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the detection means and the signal processing means, characterized in that composed of one hardware chip, or separately configured by separate hardware.
본 발명에 따른 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거장치 및 방법은, 예를 들어, 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 등과 같은 촬상소자를 이용하여, 동영상을 촬영하는 카메라에서, 조도 값을 검출하여, 극 저조도이면, 3차원 디지털 노이즈 제거(3D-DNR)를 위해 설정되는 텝(Tep) 수를 N 개로 설정하되, 저조도이면, 상기 텝 수를 N 보다 적은 M 개로 가변 설정함으로써, 저조도시, 3차원 디지털 노이즈 제거 동작에 의해 발생하는 잔상 노이즈(Ghost Noise)를 효율적으로 제거할 수 있게 된다. 3D digital noise canceling apparatus and method of the camera according to the present invention, for example, by using an image pickup device such as CCD (CCD), CMOS (CMOS), etc., to detect the illuminance value in the camera to shoot a video For example, if the light is extremely low, the number of taps (Tep) set for 3D digital noise reduction (3D-DNR) is set to N. If the light is low, the number of steps is set to M less than N. It is possible to efficiently remove ghost noise generated by the three-dimensional digital noise removing operation.
이하, 본 발명에 따른 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the three-dimensional digital noise removing device and method of the camera according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 3차원 디지털 노이즈 제거장치 및 방법은, 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS)와 같은 촬상소자를 이용하여, 피사체 동영상을 촬영하는 다양한 유형의 카메라에 적용된다. The three-dimensional digital noise removing device and method according to the present invention is applied to various types of cameras for photographing a moving image of a subject using an image pickup device such as a CCD or a CMOS.
한편, 본 발명이 적용되는 카메라에는, 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 줌 렌즈(10), 포커스 렌즈(11), 아이리스(12), 촬상소자(13), 자동이득조절기(14), 조도 검출부(15), 신호 처리부(16), 합성부(17), 모터 드라이버(18), 마이컴(19), 오에스디 생성부(20), 그리고 메모리(21) 등이 포함 구성된다. On the other hand, in the camera to which the present invention is applied, for example, as shown in FIG. 3, the
또한, 상기 조도 검출부(15)에서는, 상기 자동이득조절기(14)를 통해 증폭 출력되는 촬상소자의 휘도(Y) 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 그에 상응하는 조도 값을 검출하게 되는 데, 예를 들어, 상기 조도 검출부(15)는, 광학 검출소자(OPD: Optical Detector)로서, 상기 신호 처리부(16) 내에 포함되어, 하나의 하드웨어 칩(Chip)으로 구성되거나, 또는 상기 신호 처리부와는 별도의 하드웨어로 개별 구성될 수 있다. In addition, the
그리고, 상기 신호 처리부(16)에는, 3차원 디지털 노이즈 제거(3D-DNR) 블록이 포함 구성되고, 상기 마이컴(19)에서는, 상기 조도 검출부(15)에 의해 검출된 조도 값에 따라, 상기 신호 처리부(16)를 동작 제어하게 되는 데, 예를 들어, 상기 조도 검출부(15)에 의해 검출된 조도 값이, 극 저조도이면, 상기 3차원 디지털 노이즈 제거를 위한 텝(Tep) 수를 N 개로 설정하되, 저조도이면, 상기 텝 수를 N 보다는 적은 M 개의 텝 수로 가변 조절하게 된다.The
한편, 상기 메모리(21)는, 이이피롬(EEPROM) 또는 플래시(Flash) 메모리 등 과 같은 비휘발성 메모리가 사용되며, 도 4에 도시한 바와 같이, 극 저조도에 대응되는 N 개의 텝 수와, 저조도에 대응되는 M(M < N) 개의 텝 수가, 룩업 테이블(Lookup Table) 형태의 컨트롤 정보(Control Information)로서, 사전에 미리 저장되는 데, 상기 N 개는, 적어도 3 개 이상의 값이고, 상기 M 개는, N 보다는 적은 2 개 이상의 값을 갖는다. In the
이에 따라, 상기 마이컴(19)에서는, 상기 조도 검출부(15)에 의해 검출된 조도 값과, 상기 메모리(21)에 저장된 컨트롤 정보의 텝 수를 검색 참조하여, 상기 신호 처리부(16)의 3차원 디지털 노이즈 제거 동작을 제어하게 되는 데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. Accordingly, the
도 5는, 본 발명에 따른 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거방법에 대한 실시예의 동작 흐름도를 도시한 것으로, 도 4를 참조로 전술한 바와 같이, 상기 메모리(21) 내에, 극 저조도에 대응되는 N 개의 텝 수와 저조도에 대응되는 M 개의 텝 수가, 룩업 테이블 형태의 컨트롤 정보로서 저장되어 있는 상태에서, 사용자의 요청에 따라, 3차원 디지털 노이즈 제거 모드를 설정하는 경우(S10), 상기 마이컴(19)에서는, 상기 조도 검출부(15)를 동작 제어하여, 조도 값을 측정 및 검출하게 된다(S11).FIG. 5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for removing 3D digital noise of a camera according to the present invention. As described above with reference to FIG. 4, N corresponding to extremely low illumination in the
그리고, 상기 검출된 조도 값과, 상기 메모리 내에 저장 관리되는 컨트롤 정보를 비교하여, 극 저조도에 해당하는 경우(S12), 상기 마이컴(19)에서는, 상기 컨트롤 정보로부터 독출되는 N 개의 텝 수를 적용하여, 상기 신호 처리부(16)의 3차 원 디지털 노이즈 제거 동작을 수행시키게 된다(S13).Then, the detected illuminance value is compared with the control information stored and managed in the memory, and when it corresponds to extremely low illuminance (S12), the
반면, 상기 검출된 조도 값과, 상기 메모리 내에 저장 관리되는 컨트롤 정보를 비교하여, 저조도에 해당하는 경우(S14), 상기 마이컴(19)에서는, 상기 컨트롤 정보로부터 독출되는 M(M < N) 개의 텝 수를 적용하여(S15), 상기 신호 처리부(16)의 3차원 디지털 노이즈 제거 동작을 수행시키게 된다(S16).On the other hand, when the detected illuminance value is compared with the control information stored and managed in the memory, and corresponds to low illuminance (S14), the
예를 들어, 도 2를 참조로 전술한 바와 같이, 극 저조도시에, 6 개의 텝 수를 적용하는 경우, 6 개 프레임들에 대한 제1 픽셀들의 휘도 레벨 값이, 20, 20, 20, 30, 30, 30이면, 극 저조도시의 제1 픽셀에 대한 휘도 레벨 평균값이 (20+20+20+30+30+30)/6 = 25가 된다. For example, as described above with reference to FIG. 2, in the case of extremely low illumination, when six tap numbers are applied, the luminance level values of the first pixels for six frames are 20, 20, 20, 30. , 30, 30, the luminance level average value for the first pixel of extremely low illumination is (20 + 20 + 20 + 30 + 30 + 30) / 6 = 25.
그리고, 현재(Current)의 제1 픽셀의 휘도 레벨 값이, 30이고, 그에 해당하는 평균값이, 25가 되어, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 30-25 = 5가 된다. The luminance level value of the current first pixel is 30, and the average value corresponding thereto is 25, and the difference value before and after applying the 3D-DNR is 30-25 = 5.
반면, 도 6에 도시한 바와 같이, 저조도시에, 6 개 보다 적은 4 개의 텝 수를 적용하여, 4 개 프레임들에 대한 제1 픽셀들의 휘도 레벨 값이, 50, 75, 75, 75이면, 저조도시의 제1 픽셀에 대한 휘도 레벨 평균값이 (50+75+75+75)/4 = 68.7이 된다. On the other hand, as shown in FIG. 6, if the brightness level value of the first pixels for four frames is 50, 75, 75, 75 in low light by applying four tap numbers less than six, The luminance level average value for the first pixel of low illumination is (50 + 75 + 75 + 75) /4=68.7.
그리고, 현재(Current)의 제1 픽셀의 휘도 레벨 값이, 75이고, 그에 해당하는 평균값이, 68.7이 되어, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 75-68.7 = 6.3이 된다. The luminance level value of the current first pixel is 75, and the corresponding average value is 68.7, and the difference value before and after applying the 3D-DNR is 75-68.7 = 6.3.
만일, 저조도시에도, 6 개의 텝 수를 그대로 적용하는 경우, 6 개 프레임들 에 대한 제1 픽셀들의 휘도 레벨 값이 50, 50, 50, 75, 75, 75가 되기 때문에, 저조도시의 제1 픽셀에 대한 휘도 레벨 평균값이 (50+50+50+75+75+75)/6 = 62.5가 되므로, 현재(Current)의 제1 픽셀의 휘도 레벨 값이, 75이고, 그에 해당하는 평균값이, 62.5가 되어, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 75-62.5 = 12.5가 된다. If the six tap numbers are applied as it is even in low light, since the luminance level values of the first pixels for the six frames are 50, 50, 50, 75, 75, 75, the first low light is shown. Since the luminance level average value for the pixel becomes (50 + 50 + 50 + 75 + 75 + 75) / 6 = 62.5, the luminance level value of the current first pixel is 75, and the corresponding average value is 62.5, the difference between before and after applying 3D-DNR is 75-62.5 = 12.5.
따라서, 저조도시에, 텝 수를 극 저조도시와 동일하게 6으로 계속 설정하면, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 12.5가 되지만, 저조도시에, 텝 수를 극 저조도시의 텝 수 6 보다 적은 4로 가변 설정하면, 3D-DNR을 적용하기 전과 적용한 후의 차 값이 6.3이 되므로, 저조도시에, 휘도 레벨 간의 차이로 인해 발생하는 잔상 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있게 된다. Therefore, if the number of steps is continuously set to 6 in the low city as in the case of the extremely low city, the difference value before and after applying the 3D-DNR becomes 12.5. If the variable setting is less than 6, the difference value before and after the application of the 3D-DNR becomes 6.3, so that the afterimage noise generated due to the difference between the luminance levels can be efficiently removed.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. , Alteration, substitution, addition, or the like.
도 1은 일반적인 2차원 디지털 노이즈 제거(2D-DNR) 장치에 대한 실시예를 도시한 것이고,1 shows an embodiment of a typical two-dimensional digital noise cancellation (2D-DNR) device,
도 2는 일반적인 3차원 디지털 노이즈 제거(3D-DNR) 장치에 대한 실시예를 도시한 것이고,2 shows an embodiment of a typical three-dimensional digital noise cancellation (3D-DNR) device,
도 3은 본 발명이 적용되는 카메라에 대한 실시예를 도시한 것이고,3 illustrates an embodiment of a camera to which the present invention is applied;
도 4는 본 발명에 따라 저장 관리되는 3차원 디지털 노이즈 제거의 컨트롤 정보에 대한 실시예를 도시한 것이고,FIG. 4 illustrates an embodiment of control information for three-dimensional digital noise cancellation stored and managed according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 카메라의 3차원 디지털 노이즈 제거방법에 대한 실시예의 동작 흐름도를 도시한 것이고,5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for removing 3D digital noise of a camera according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따라 저조도시 3차원 디지털 노이즈 제거를 위한 텝 수가 작은 값으로 조절된 실시예를 도시한 것이다. FIG. 6 illustrates an embodiment in which the number of steps for low illumination three-dimensional digital noise cancellation is adjusted to a small value according to the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]
10 : 줌 렌즈 11 : 포커스 렌즈10: zoom lens 11: focus lens
12 : 아이리스 13 : 촬상소자12: iris 13: image pickup device
14 : 자동이득조절기 15 : 조도 검출부14: automatic gain controller 15: illuminance detection unit
16 : 신호 처리부 17 : 합성부16
18 : 모터 드라이버 19 : 마이컴18: motor driver 19: microcomputer
20 : 오에스디 생성부 21 : 메모리 20: OSD generator 21: memory
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