KR20110056096A - 디지털 이미지 처리 장치 및 그 촬영 방법 - Google Patents

디지털 이미지 처리 장치 및 그 촬영 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 렌즈 및 이미지 센서 사이의 광축 상에 선택적으로 출납 가능하게 배치된 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터; 상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 구동하는 필터 구동부; 상기 적외선 차단 필터를 통과한 제 1 이미지 정보를 획득하는 제 1 이미지 정보 획득부; 상기 가시광 차단 필터를 통과한 제 2 이미지 정보를 획득하는 제 2 이미지 정보 획득부; 및 저 조도 모드 시, 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보로부터 합성 이미지를 추출하는 이미지 합성부;를 포함하는 디지털 이미지 처리 장치를 제공한다.

Description

디지털 이미지 처리 장치 및 그 촬영 방법{Digital image processing apparatus and the method for photographing of the same}
본 발명은 디지털 이미지 처리 장치 및 그 촬영 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저조도 시 선명한 이미지를 얻을 수 있는 디지털 이미지 처리 장치 및 그 촬영 방법에 관한 것이다.
디지털 카메라, 카메라 모듈이 장착된 핸드폰, 디지털 캠코드, PDA(personal digital assistants) 등을 포함하는 디지털 이미지 처리 장치는 렌즈를 통해 입사되는 빛 데이터를 전기적 신호로 전환시키는 CCD(charge-coupled device) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)와 같은 이미지 센서를 이용하여 피사체의 모습을 기록하는 장치이다.
이러한 디지털 이미지 처리 장치는 일반적으로 광량이 부족한 저조도 환경에서 촬영할 시, 셔터 스피드의 증가로 인해 흔들리는 이미지가 촬영되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제 및 그 밖의 문제를 해결하기 위하여, 저조도 시 적외선 영역과 가시광 영역을 함께 촬영함으로써 선명한 이미지를 획득할 수 있는 디지털 이미지 처리 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 렌즈 및 이미지 센서 사이의 광축 상에 선택적으로 출납 가능하게 배치된 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터; 상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 구동하는 필터 구동부; 상기 적외선 차단 필터를 통과한 제 1 이미지 정보를 획득하는 제 1 이미지 정보 획득부; 상기 가시광 차단 필터를 통과한 제 2 이미지 정보를 획득하는 제 2 이미지 정보 획득부; 및 저 조도 모드 시, 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보로부터 합성 이미지를 추출하는 이미지 합성부;를 포함하는 디지털 이미지 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 이미지 정보 획득부는 상기 제 1 이미지 정보로부터 컬러 데이터(color data)를 추출할 수 있다.
여기서, 상기 컬러 데이터는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 데이터일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 2 이미지 정보 획득부는 상기 제 2 이미지 정보로부터 물체의 에지 데이터(edge data)를 추출할 수 있다.
여기서, 상기 에지 데이터는 콘트라스트 데이터(contrast data)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 이미지 합성부는, 합성 이미지의 콘트라스트를 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 콘트라스트보다 높게 추출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 이미지 합성부는, 합성 이미지의 컬러 데이터를 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 컬러 데이터보다 기준 조도에서의 이미지의 컬러 데이터에 근접하게 추출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 주변 광의 밝기를 감지하는 조도 감지부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 조도 감지부는, 주변 조도가 설정된 임계값 이하이면, 상기 필터 구동부가 상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 상기 광축 상에 순차로 선택하여 구동할 수 있다.
또한, 본 발명은 렌즈 및 이미지 센서 사이의 광축 상에 선택적으로 출납 가능한 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 포함하는 디지털 이미지 처리 장치를 이용한 촬영 방법으로서, 상기 광축 상에 적외선 차단 필터가 배치되고, 상기 적외선 차단 필터를 통과한 제 1 이미지 정보를 획득하는 단계; 상기 광축 상에 가시광 차단 필터가 배치되고, 상기 가시광 차단 필터를 통과한 제 2 이미지 정보를 획득하는 단계; 및 저 조도 모드 시, 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보로부터 합성 이미지를 추출하는 단계;를 포함하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 이미지 정보로부터 컬러 데이 터(color data)를 추출할 수 있다.
여기서, 상기 컬러 데이터는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 데이터일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 2 이미지 정보로부터 물체의 에지 데이터(edge data)를 추출할 수 있다.
여기서, 상기 에지 데이터는 콘트라스트 데이터(contrast data)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 합성 이미지의 콘트라스트는 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 콘트라스트 보다 높게 추출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 합성 이미지의 컬러 데이터는 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 컬러 데이터보다 기준 조도에서의 이미지의 컬러 데이터에 근접하게 추출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 주변 조도가 기 설정된 임계값 이하이면, 상기 저 조도 모드가 자동으로 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터는 단일 구동계로 순차로 선택적으로 구동될 수 있다.
상기와 같은 디지털 영상 처리 장치에 따르면, 저 조도시 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 통과한 제 1 이미지 정보와 제 2 이미지 정보를 합성하여 합성 이미지를 추출함으로써, 주변 광량이 부족한 경우에도 컬러 및 에지가 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 렌즈와 이미지 센서 사이의 광축 상에 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 모두 내장하고 있고, 단일 필터 구동부로 선택적으로 출납할 수 있기 때문에, 기구의 추가 없이, 필요 시 적외선 차단 모드와 가시광 차단 모드를 실행할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 실시 예에 따른 디지털 이미지 처리 장치는 디지털 카메라를 포함하여, 카메라 모듈이 장착된 핸드폰, 디지털 캠코드, PDA 등과 같은 다양한 이미지 처리 장치들에 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 디지털 카메라를 예로써 설명할 것이다. 또한 디지털 카메라의 경우에도 도면에 도시된 콤펙트 디지털 카메라뿐만 아니라 일안반사식(Single Lense Reflex: SLR) 카메라에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 디지털 카메라의 구성을 개략적으로 도시한 사시도 이다.
영상을 촬영하여 영상 파일을 생성 및 저장하는 디지털 카메라(100)는 셔터-릴리즈 버튼(11), 전원 버튼(12), 플래시(13), 마이크로폰(MIC), 뷰파인더(14), 렌즈부(15), 플래쉬-광량 센서(16) 및 LED 램프(17) 등을 구비한다.
셔터-릴리즈 버튼(11)은 정해진 시간 동안 CCD 또는 CMOS와 같은 이미지 센서(image sensor)를 빛에 노출시키기 위해 열리고 닫히며, 조리개(미도시)와 연동 하여 피사체를 적정하게 노출시켜 CCD에 영상을 기록한다. 셔터-릴리즈 버튼(11)은 촬영자 입력에 의해 제1 및 제2 영상 촬영 신호를 생성한다. 반셔터 신호로써의 제1 셔터-릴리즈 버튼(11)이 입력되면, 디지털 카메라(100)는 초점을 잡고 빛의 양을 조절하며, 이때 초점이 맞은 경우 디스플레이부(25)에 녹색 불이 켜지게 된다. 제1 셔터-릴리즈 버튼(11)의 입력으로 초점이 잡히고 빛의 양이 조절되면, 비로소 완전셔터 신호로써의 제2 셔터-릴리즈 버튼(11)을 입력하여 영상을 촬영한다.
전원버튼(12)은 전원을 공급하여 디지털 카메라(100)를 동작시키기 위해 입력된다.
플래시(13)는 어두운 곳에서 촬영할 경우 밝은 빛을 순간적으로 비추어 밝게 해주는 것으로 플래시 모드에는 자동플래시, 강제발광, 발광금지, 적목감소, 슬로우 싱크로 등이 있다.
플래시-광량 센서(16)는 플래시(13)가 동작하는 경우에 그 광량을 감지하여 마이크로 제어기(미도시)를 통하여 디지털 카메라 프로세서(미도시)에 입력시킨다.
렌즈부(15)는 외부 광원으로부터 빛을 받아 피사체의 이미지를 광학적으로 처리한다. 비록 도시되지 않았지만, 렌즈부(15)는 줌 렌즈, 포커스 렌즈, 및 보상 렌즈를 포함할 수 있다.
LED 램프(17)는 광량이 부족하거나 야간 촬영 시에 디지털 카메라가 자동으로 초점을 빠르고 정확하게 잡을 수 있도록 피사체에 광을 공급한다.
도 2는 도 1에 도시된 디지털 카메라의 배면을 개략적으로 도시한 배면도이다 .
도 2를 참조하면, 디지털 카메라(100)는 뷰파인더(17b), 광각-줌(wide angle-zoom) 버튼(21w), 망원-줌(telephoto-zoom) 버튼(21t), 모드 다이얼(22), 기능 버튼(23), 재생 모드 버튼(24), 스피커(SP) 및 디스플레이 패널(25) 등을 구비한다.
광각-줌 버튼(21w) 및 망원-줌 버튼(21t)은 그 입력에 따라 화각이 넓어지거나 화각이 좁아지는데, 특히 선택된 노출 영역의 크기를 변경시키고자 할 때 사용될 수 있다. 이때, 광각-줌 버튼(21w)을 누르면 선택된 노출 영역의 크기가 작아지고, 망원-줌 버튼(21t)을 누르면 선택된 노출 영역의 크기가 커진다.
모드 다이얼(22)은 카메라의 동작 모드들, 예컨대 간편 촬영 모드, 프로그램 촬영 모드, 인물 촬영 모드, 야경 촬영 모드, 수동 촬영 모드, 동영상 촬영 모드, 사용자 설정 모드 및 녹음 모드 중에서 어느 한 동작 모드를 사용자가 선택하는데 사용된다.
기능 버튼(23)은, 상향 키(23U), 하향 키(23D), 좌향 키(23L), 우향 키(23R) 등을 포함하여, 디스플레이 패널(25) 상에서의 이미지 재생 시 이미지의 이동 등에 사용되거나 디스플레이 패널(25) 상의 메뉴 화면에서 활성화 커서의 방향-이동 등에 사용될 수 있다. 또한, 메뉴 버튼(23M)을 포함하여 디지털 영상 처리 장치의 동작에 관한 각종 메뉴를 실행하는데 사용될 수 있으며, 상기 키들은 특정 기능을 수행하는 단축키로써도 이용될 수 있다.
재생 모드 버튼(24)은 재생 모드와 프리뷰(preview) 모드의 상호 전환을 위하여 사용된다.
디스플레이 패널(25)는, 촬영되는 피사체의 이미지가 디스플레이된다. 따라서, 사용자는 디스플레이 패널(25)을 통하여 촬영 전 이미지를 볼 수 있고, 촬영 후 즉시 촬영된 결과물의 확인이 가능하다. 또한, 디스플레이 패널(25)을 통해서 카메라의 동작에 필요한 각종 조작을 할 수도 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 디지털 영상 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도로서, 사용자 입력부(110), 촬상부(120), 필터 구동부(130), 영상 처리부(140), 조도 감지부(150), 저장부(160), 표시부(170), 및 제어부(180)를 포함한다.
사용자 입력부(110)는 사용자의 조작에 의해 디지털 카메라(100)의 각종 동작을 제어하는 신호를 입력하는 것으로서, 셔터-릴리즈 버튼(11, 이하 도 1 참조), 전원버튼(13), 광각-줌 버튼(15w) 또는 망원-줌 버튼(15t) 및 기능 버튼(17) 등을 포함한다.
촬상부(120)는 피사체의 이미지에 대한 광 신호를 전기 신호로 변환하는 것으로, 렌즈부(120-1)와, 적외선 차단 필터(Infrared cut filter, 120-2) 및 가시광 차단 필터(Visible light cut filter, 120-3)을 포함하는 필터부(미도시)로 이루어진 광학계와, 이미지 센서(120-4)를 포함한다.
렌즈부(120-1)는 줌 렌즈, 포커스 렌즈 및 보상 렌즈 등을 포함할 수 있다.
적외선 차단 필터(120-2)는 630nm 이상의 일정 적외선 대역의 컷오프 주파수를 가진다. 따라서, 렌즈부(120-1)를 통하여 입력되는 광 대역에서 적외선 대역을 차단하고 가시광 대역의 광을 투과시켜 필터링한다. 적외선 차단 필터(120-2)는 촬 영 시 가시광과 함께 입력되어 이미지의 노이즈로 작용할 수 있는 적외선을 적절히 차단하는 기능을 한다.
가시광 차단 필터(120-3)는 일정 가시광 대역(약 350nm ~ 600nm)의 컷오프 주파수를 가진다. 렌즈부(120-1)를 통하여 입력되는 광 대역에서 가시광 대역을 차단하고 적외선 대역의 광을 투과시키므로, 적외선 영역을 이용한 특수 촬영이나, 빛이 거의 없는 저조도 상황에서 촬영이 필요한 경우에 사용될 수 있다.
이때, 적외선 차단 필터(120-2)와 가시광 차단 필터(120-3)는 렌즈를 통과한 광이 이미지 센서(120-4)에 도달하는 광 경로 상에 수직으로 배치되는 경우라면, 그 위치에는 제한이 없다. 그러나, 적외선 차단 필터(120-2)와 가시광 차단 필터(120-3)가 차지하는 공간을 최소화하기 위해서는 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하며, 이때, 적외선 차단 필터(120-2)와 가시광 차단 필터(120-3)는 단일 구동계에 의해 구동될 수 있다.
한편, 상기 도면에는 도시되지 않았으나, 본 실시예에 따른 디지털 카메라(100)에는 적외선 차단 필터(120-2)와 가시광 차단 필터(120-3)외에도 다양한 필터가 더 구비될 수 있다. 예를 들어, OLPF(Optical Low Pass Filter)(미도시)는 주기적으로 배열된 피사체간 간섭에 의해 형성될 수 있는 모아레(Moire) 무늬를 방지하는 것으로 렌즈부(120-1)를 통해 입사된 광의 저역 대역을 통과시킨다.
필터 구동부(130)는 적외선 차단 필터(120-2) 및 가시광 차단 필터(120-3)를 구동한다. 본 실시예에서 필터 구동부(130)는 주변 광량이 부족한 저 조도 모드에서 촬영 시, 적외선 차단 필터(120-2)와 가시광 차단 필터(120-3)를 순차로, 또는 그 반대의 순서로 광축 상에 배치함으로써, 적외선이 차단된 이미지 정보와 가시광이 차단된 이미지 정보를 이미지 센서(120-4)에 전달되도록 한다. 필터 구동부(130)는 단일 구동계로 적외선 차단 필터(120-2)와 가시광 차단 필터(120-3)를 구동할 수 있다.
한편, 저 조도 모드가 아닐 시, 또는 사용자의 선택에 따라, 필터 구동부(130)는 1회의 촬영에서 적외선 차단 필터(120-2) 및 가시광 차단 필터(120-3) 중 하나의 필터만을 광축 상에 배치하여, 가시광 촬영 모드 또는 적외선 촬영 모드를 실행할 수도 있다.
한편, 조도 감지부(150)는 주변 광의 밝기를 감지하여, 주변 조도가 설정된 임계값 이하이면, 즉 저 조도 시, 필터 구동부(130)가 적외선 차단 필터(120-2) 및 가시광 차단 필터(120-3)를 광축 상에 순차로 선택적으로 배치하도록 한다.
CCD 또는 CMOS와 같은 이미지 센서(120-4)는 렌즈부(120-1), 적외선 차단 필터(120-2), 가시광 차단 필터(120-3) 등을 통하여 입력되는 광량을 축적하고 그 축적된 광량에 따라 렌즈부(120-1)에서 촬영된 이미지를 수직 동기신호에 맞추어 출력한다. 디지털 카메라(100)의 이미지 획득은 피사체로부터 반사되어 나오는 빛을 전기적인 신호로 변환시켜 주는 CCD와 같은 이미지 센서(120-4)에 의해 이루어진다. 이미지 센서(120-4)를 이용하여 컬러 이미지를 얻기 위해서는 컬러 필터를 필요로 하며, 대부분 CFA(Color filter array)라는 필터(미도시)를 채용하고 있다. CFA는 한 픽셀마다 한 가지 컬러를 나타내는 빛만을 통과시키며 규칙적으로 배열된 구조를 가지고 있으며, 배열 구조에 따라 여러 가지 형태를 가지고 있다.
이미지 센서(120-4)로부터 출력되는 아날로그 이미지 신호는 A/D 변환부(Anolog-to-Digtal Converter, 미도시)에 의해 디지털 신호로 변환하고, 이 디지털 이미지 신호는 촬영된 이미지 파일의 원본(RAW) 데이터가 된다.
영상 처리부(140)는 디지털 변환된 RAW 데이터를 디스플레이 가능하도록 신호 처리하는 곳으로, 온도변화에 민감한 CCD 및 CFA 필터에서 발생하는 암 전류에 의한 블랙 레벨(Black level)을 제거한다. 또한, 인간 시각의 비선형성에 맞추어 정보를 부호화하는 감마 보정을 행하고, 감마 보정된 소정 데이터의 RGRG라인 및 GBGB 라인으로 구현된 베이어 패턴을 RGB 라인으로 보간 하는 CFA 보간을 행한다. 또한 보간 된 RGB 신호를 YUV 신호로 변환하고 고 대역 필터에 의해 Y 신호를 필터링 하여 영상을 뚜렷하게 처리하는 에지 보상, 및 표준 컬러 좌표계를 이용하여 U, V 신호의 컬러 값을 정정하고 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 Y, U, V 신호를 압축 및 신호 처리하여 JPEG 파일 등과 같은 영상 파일을 생성한다.
이때, 적외선 차단 필터(120-2)를 통과한 이미지 데이터는 적외선 차단 필터(120-2)를 통과하지 않은 이미지 데이터에 비하여 노이즈가 제거된 제 1 이미지 정보를 생성하고, 가시광 차단 필터(120-3)를 통과한 이미지 데이터는 가시광 차단 필터(120-3)를 통과하지 않은 이미지 데이터 비하여 뚜렷한 에지(edge) 정보를 제공하는 제 2 이미지 정보를 생성할 수 있다. 생성된 제 1 이미지 정보와 제 2 이미지 정보를 합성하여 압축 및 신호 처리하여 JPEG 파일 등과 같은 합성 이미지 파일을 생성한다.
생성된 이미지 파일 또는 합성 이미지 파일은 사용자 설정에 따른 등급 분류 에 따라 메모리 카드와 같은 저장부(160)에 저장되거나 표시부(170)에 디스플레이된다.
저장부는(160)는 이미지 파일 또는 합성 이미지 파일을 최종적으로 저장하는 공간으로서, 스마트 카드, 컴팩트 플래쉬(Compact flash, CF) 메모리, 메모리 스틱, SD(secure digital) 메모리 카드 등 다양한 규격의 메모리 카드를 구비할 수 있다. 저장부(160)는 전술한 이미지 파일을 저장하는 메모리 카드뿐만 아니라, 디지털 카메라 프로세서의 동작에 필요한 알고리즘이 저장되는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 및 디지털 카메라 프로세서의 동작에 필요한 설정 데이터가 저장되는 플래시 메모리(flash memory) 등을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 디지털 카메라(100)의 모든 동작은 제어부(180)의 제어하에 동작한다. 제어부(180)는 제1 이미지 정보 획득부(190-1), 제2 이미지 정보 획득부(190-2), 및 이미지 합성부(190-3)을 포함한다.
제 1 이미지 정보 획득부(190-1)는 적외선 차단 필터(120-2)를 통과하여 노이즈가 제거된 제 1 이미지(I1) 정보로부터 컬러 데이터(color data)를 획득하며, 일예로 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 데이터를 획득할 수 있다.
제 2 이미지 정보 획득부(190-2)는 가시광 차단 필터(120-3)를 통과한 제 2 이미지(I2) 정보로부터 에지 데이터(edge data)를 획득하며, 바람직하게는 콘트라스트 데이터(contrast data)를 획득한다.
이미지 합성부(190-3)는 저 조도 모드 시, 제 1 이미지(I1) 및 제 2 이미지(I2) 정보를 추출하여 새로운 이미지(I3)를 합성한다. 이때, 합성 이미지(I3)의 콘트라스트는 제 1 이미지(I1) 및 제 2 이미지(I2)보다 높게 합성된다. 적외선 차단 필터를 구비한 일반적인 디지털 카메라의 경우, 전술한 바와 같이 이미지의 노이즈를 줄일 수는 있으나, 주변 광량이 부족할 경우, 셔터 스피드의 증가로 인해 흔들리는 이미지가 촬영되는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명에 따른 이미지 합성부(190-3)는 저 조도 시, 적외선 차단 필터(120-2)를 통과하여 노이즈가 감소된 제 1 이미지(I1) 정보로부터 획득한 컬러 데이터와, 가시광 차단 필터(120-3)를 통과하여 에지가 보상된 제 2 이미지(I2) 정보로부터 획득한 콘트라스트 데이터로부터 새로운 이미지(I3)를 합성함으로써, 컬러 및 에지가 선명한 합성 이미지(I3)를 획득할 수 있다.
도 4a는 저 조도 시, 적외선 차단 필터만을 통과하여 획득된 픽셀 패널(P)의 제 1 이미지(I1)이고, 도 4b는 저 조도 시, 가시광 차단 필터만을 통과하여 획득된 픽셀 패널(P)의 제 2 이미지(I2)이고, 도 4c는 저 조도 시, 제 1 이미지 정보와 제 2 이미지 정보를 합성하여 획득한 픽셀 패널(P)제 3 이미지(I3)를 도시한 것이다.
[표 1]은 저 조도에서, 제 1 이미지(I1), 제 2 이미지(I2), 및 제 3 이미지(I3)의 네 지점(A, B, C, D)에서의 RGB 데이터이고, [표 2]는 저 조도에서, 제 1 이미지(I1), 제 2 이미지(I2), 및 제 3 이미지(I3) 전체에서의 콘트라스트 데이터를 나타낸 것이다. [표 3]은 기준 조도에서 기준 이미지(I0)의 네 지점(A, B, C, D)에서의 RGB 데이터를 나타낸 것이다.
I1 I2 I3
A 110. 90. 65 179. 14. 80 105. 81. 60
B 142. 142. 140 250. 56. 135 225. 226. 221
C 150. 126. 30 241. 50. 117 213. 185. 87
D 43. 40. 52 88. 5. 17 21. 18. 28
I1 I2 I3
이미지 전체 101,886,885,174.9917 99,954,060,235.5752 142,794,819,442.3482
I0
A 107. 85. 62
B 231. 233. 226
C 225. 209. 30
D 30. 31. 33
여기서 [표 1] 및 [표 2]의 제 1 이미지(I1), 제 2 이미지(I2), 및 제 3 이미지(I3)의 RGB 및 콘트라스트 데이터는 주변 조도가 1 Lux인 환경에서 촬영된 것이고, [표 3]의 기준 이미지(I0)의 RGB 데이터는 주변 조도가 50 Lux인 환경에서 촬영된 것이다.
상기 도면 및 표들을 참조하면, 주변 광량이 부족한 경우, 합성 이미지(I3)의 콘트라스트는 제 1 이미지(I1) 및 제 2 이미지(I2)의 콘트라스트보다 증가하였다. 또한, 합성 이미지(I3)의 컬러 데이터는 제 1 이미지(I1) 및 제 2 이미지(I2)의 컬러 데이터에 비하여 기준 조도에서 획득될 수 있는 픽셀 패널(P)의 컬러 데이터에 근접하게 추출되었다. 따라서, 적외선 차단 필터(120-2) 및 가시광 차단 필터(120-3)를 통과한 제 1 이미지(I1) 정보와 제 2 이미지(I2) 정보를 합성하여 합성 이미지(I3)를 추출함으로써, 저 조도에서도 컬러 및 에지가 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법을 설명한다. 본 발명에 따른 디지털 이미지 처리 장치의 동작 방법은 도 3에 도시된 바와 같은 디지털 이미지 처리 장치의 내부에서 수행될 수 있는데, 실시 예에 따라 동작 방법의 주 알고리즘은 기기 내의 주변 구성요소들의 도움을 받아 제어부(180) 내부에서 수행될 수 있다.
상기 도면을 참조하면, 주변 광량이 부족한 경우에는 저 조도 모드로 진입한다(510 단계). 이때, 조도 감지부(150)는 주변 광량을 감지하여, 주변 광량이 기 설정된 임계값 이하이면, 자동으로 저 조도 모드로 진입할 수 있다. 한편, 저 조도 여부는 사용자가 임의로 판단하여 강제로 저 조도 모드 진입을 실행할 수 있음은 물론이다.
저 조도로 판단되면, 필터 구동부(130)는 적외선 차단 필터(120-2)와 가시광 차단 필터(120-3)를 순차로, 또는 그 반대의 순서로 구동하여 광축 상에 배치한다(511 단계). 렌즈부(120-1) 및 적외선 차단 필터(120-2)를 통과한 광은 이미지의 노이즈로 작용할 수 있는 적외선이 적절히 차단되어 이미지 센서(120-4)로 입사되고, 렌즈부(120-1) 및 가시광 차단 필터(120-3)를 통과한 광은 가시광이 적절히 차단되어 이미지 센서(120-4)로 입사된다.
제 1 이미지 정보 획득부(190-1)는 적외선 차단 필터(120-2)를 통과하여 노이즈가 제거된 제 1 이미지(I1) 정보로부터 컬러 데이터(color data)를 획득하고, 제 2 이미지 정보 획득부(190-2)는 가시광 차단 필터(120-3)를 통과한 제 2 이미지(I2) 정보로부터 에지 데이터(edge data)를 획득한다(512 단계). 이때, 컬러 데이터(color data)로 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 데이터를 획득하고, 에지 데이터로 콘트라스트 데이터(contrast data)를 획득할 수 있다.
다음으로, 이미지 합성부(190-3)는 제 1 이미지(I1) 및 제 2 이미지(I2) 정보로부터 이미지(I3)를 합성하여, 합성 이미지를 생성한다(513 단계). 전술한 바와 같이, 합성 이미지(I3)의 콘트라스트는 제 1 이미지(I1) 및 제 2 이미지(I2)보다 높게 합성되고, 합성 이미지(I3)의 컬러 데이터는 제 1 이미지(I1) 및 제 2 이미지(I2)의 컬러 데이터에 비하여 기준 조도에서 획득될 수 있는 컬러 데이터에 근접하게 추출된다. 따라서, 본 실시예의 경우, 적외선 차단 필터(120-2) 및 가시광 차단 필터(120-3)를 통과한 제 1 이미지(I1) 정보와 제 2 이미지(I2) 정보를 합성하여 합성 이미지(I3)를 추출함으로써, 주변 광량이 부족한 경우에도 컬러 및 에지가 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
한편, 저 조도 모드(510 단계)가 아닌 경우, 사용자의 선택에 의해 적외선 차단 모드(530 단계) 및 가시광 차단 모드(550 단계)를 실행할 수 있다.
적외선 차단 모드(530 단계)의 경우, 가시광 차단 필터(120-3)는 퇴피시키고, 적외선 차단 필터(120-2)만 광축 상에 배치한다(531단계). 적외선 차단 필터(120-2)는 일정 적외선 대역의 컷오프 주파수를 가지기 때문에, 렌즈부(120-1)를 통하여 입력되는 광에서 이미지의 노이즈로 작용할 수 있는 적외선을 적절히 차단하여 컬러가 선명한 이미지를 생성한다(533 단계).
가시광 차단 모드(550 단계)의 경우, 적외선 차단 필터(120-2)는 퇴피시키고, 가시광 차단 필터(120-3)만 광축 상에 배치한다(551 단계). 가시광 차단 필터(120-3)는 일정 가시광 대역의 컷오프 주파수를 가지기 때문에, 렌즈부(120-1)를 통하여 입력되는 광에서 가시광 대역을 차단한 이미지를 생성한다(553 단계). 가시광 차단 모드는 적외선 영역을 이용한 특수 촬영이나, 빛이 거의 없는 저조도 상황에서 촬영이 필요한 경우에 사용될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 저 조도시 적외선 차단 필터(120-2) 및 가시광 차단 필터(120-3)를 통과한 제 1 이미지(I1) 정보와 제 2 이미지(I2) 정보를 합성하여 합성 이미지(I3)를 추출함으로써, 주변 광량이 부족한 경우에도 컬러 및 에지가 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 렌즈부120-1)와 이미지 센서(120-4) 사이의 광축 상에 적외선 차단 필터(120-2) 및 가시광 차단 필터(120-3)를 모두 내장하고 있고, 단일 필터 구동부(130)로 선택적으로 출납할 수 있기 때문에, 기구의 추가 없이, 필요 시 적외선 차단 모드와 가시광 차단 모드를 실행할 수 있다. 따라서, 적외선 차단 모드 시, 이미지의 노이즈로 작용할 수 있는 적외선을 적절히 차단하여 컬러가 선명한 이미지를 얻을 수 있고, 가시광 차단 모드 시, 적외선 영역을 이용한 특수 촬영이나, 빛이 거의 없는 저조도 상황에서 촬영 등을 실행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 디지털 카메라의 구성을 개략적으로 도시한 사시도 이다.
도 2는 도 1에 도시된 디지털 카메라의 배면을 개략적으로 도시한 배면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 디지털 영상 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4a 내지 4c는 각각 저 조도에서 촬영된 제 1 이미지, 제 2 이미지, 및 합성 이미지를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5를 본 실시예에 따른 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
< 도면 부호에 대한 간략한 설명 >
110: 사용자 입력부 120: 촬상부
120-1: 렌즈부 120-2: 적외선 차단 필터
120-3: 가시광 차단 필터 120-4: 이미지 센서
130: 필터 구동부 140: 영상 처리부
150: 조도 감지부 160: 저장부
170: 표시부 180: 제어부
180-1: 제1이미지 정보 획득부 180-2: 제2이미지 정보 획득부
180-3: 이미지 합성부

Claims (18)

  1. 렌즈 및 이미지 센서 사이의 광축 상에 선택적으로 출납 가능하게 배치된 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터;
    상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 구동하는 필터 구동부;
    상기 적외선 차단 필터를 통과한 제 1 이미지 정보를 획득하는 제 1 이미지 정보 획득부;
    상기 가시광 차단 필터를 통과한 제 2 이미지 정보를 획득하는 제 2 이미지 정보 획득부; 및
    저 조도 모드 시, 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보로부터 합성 이미지를 추출하는 이미지 합성부;를 포함하는 디지털 이미지 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이미지 정보 획득부는 상기 제 1 이미지 정보로부터 컬러 데이터(color data)를 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컬러 데이터는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 데이터인 디지털 이미지 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 이미지 정보 획득부는 상기 제 2 이미지 정보로부터 물체의 에지 데이터(edge data)를 추출하는 것을 특징으로 디지털 이미지 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 에지 데이터는 콘트라스트 데이터(contrast data)인 디지털 이미지 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 합성부는, 합성 이미지의 콘트라스트를 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 콘트라스트보다 높게 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 합성부는, 합성 이미지의 컬러 데이터를 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 컬러 데이터보다 기준 조도에서의 이미지의 컬러 데이터에 근접하게 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    주변 광의 밝기를 감지하는 조도 감지부를 더 포함하는 디지털 이미지 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조도 감지부는, 주변 조도가 설정된 임계값 이하이면, 상기 필터 구동부가 상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 상기 광축 상에 순차로 선택하여 구동하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치.
  10. 렌즈 및 이미지 센서 사이의 광축 상에 선택적으로 출납 가능한 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터를 포함하는 디지털 이미지 처리 장치를 이용한 촬영 방법으로서,
    상기 광축 상에 적외선 차단 필터가 배치되고, 상기 적외선 차단 필터를 통과한 제 1 이미지 정보를 획득하는 단계;
    상기 광축 상에 가시광 차단 필터가 배치되고, 상기 가시광 차단 필터를 통과한 제 2 이미지 정보를 획득하는 단계; 및
    저 조도 모드 시, 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보로부터 합성 이미지를 추출하는 단계;를 포함하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 이미지 정보로부터 컬러 데이터(color data)를 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 컬러 데이터는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 데이터인 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 이미지 정보로부터 물체의 에지 데이터(edge data)를 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 에지 데이터는 콘트라스트 데이터(contrast data)인 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 합성 이미지의 콘트라스트는 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 콘트라스트 보다 높게 추출되는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 합성 이미지의 컬러 데이터는 상기 제 1 이미지 정보 및 제 2 이미지 정보의 컬러 데이터보다 기준 조도에서의 이미지의 컬러 데이터에 근접하게 추출되는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    주변 조도가 기 설정된 임계값 이하이면, 상기 저 조도 모드가 자동으로 실행되는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터는 단일 구동계로 순차로 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 처리 장치의 촬영 방법.
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