KR20130009195A - 이미지 센서를 이용한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치는 적색 LED 모듈, 녹색 LED 모듈 및 청색 LED 모듈을 포함하는 광원부; 피사체를 주기적으로 촬영하고, 촬영된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 상기 피사체를 강조하기 위한 색상 정보를 검출하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈로부터 제공받은 색상 정보를 기반으로, 상기 광원부의 색온도를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

이미지 센서를 이용한 조명 장치{ILLUMINATION APPARATUS USING IMAGE SENSOR}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 특히 이미지 센서를 이용하여 주변의 색온도를 자동 조절하는 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로 LED 조명은 전기를 흘려주면 자체적으로 적색, 녹색, 청색 등의 빛을 발생하는 LED 소자를 하나 또는 여러 개로 묶어서 만들게 된다. 이러한 LED 소자는 색의 기본 요소인 적색, 녹색, 청색과 더불어, 백색까지 발광하면서 다양한 조명을 만들 수 있게 된 것이다.
특히, 백색 LED 개발로 인해 LED 조명이 전자제품 디스플레이용에서 일반 조명 장치로 확산할 수 있는 기틀을 다지게 되었다. 최근에는, 일반 형광등이나 할로겐 램프, 백열전구를 대체하는 직접 조명제품으로도 상용화되고 있는 추세이다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 LED 조명 장치는 사람에 의해 외부 조절기 또는 버튼 등을 인위적으로 조절됨으로써, 상기 LED 조명의 색상을 주변 분위기에 맞는 색상으로 변경할 수 있다.
그런데, 이러한 수동적인 색온도 제어는 주변 환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 없고, 사용자의 불편함을 초래하게 된다. 따라서, 상기 LED 조명의 색상을 주변 분위기에 맞는 색상으로 자동 조절할 수 있는 조명제어 장치가 요구된다.
본 발명은 이미지 센서를 이용하여 주변의 색온도를 자동 조절하는 조명제어 방법 및 조명 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 피사체의 고유 색상을 기반으로 주변의 색온도를 자동 조절하는 조명제어 방법 및 조명 장치를 제공한다.
본 발명은 적색 LED 모듈, 녹색 LED 모듈 및 청색 LED 모듈을 포함하는 광원부; 피사체를 주기적으로 촬영하고, 촬영된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 상기 피사체를 강조하기 위한 색상 정보를 검출하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈로부터 제공받은 색상 정보를 기반으로, 상기 광원부의 색온도를 조절하는 제어부를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 피사체를 주기적으로 촬영하는 단계; 상기 피사체를 촬영한 영상에 자동 화이트 밸런스를 수행하는 단계; 상기 자동 화이트 밸런스된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 상기 피사체를 강조하기 위한 색상 정보를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 색상 정보를 기반으로, 조명의 색온도를 자동 조절하는 단계를 포함하는 조명 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 대상물의 색상을 강조하기 위해 조명의 색온도를 자동 조절함으로써, 소비자의 구매 욕구 등을 향상할 수 있고 주변 환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 기존 LED 조명 장치의 구성도;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치의 구성도;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 구성도;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 색온도 제어를 위한 광원부의 구성도;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치의 색온도 제어 절차의 흐름도;
도 6은 조명 장치 아래에 위치하는 대상물의 종류에 따라 조명 장치의 색온도가 변경되는 과정을 설명하는 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 피사체를 촬영하여 강조되어야 할 색상을 추출하고, 이를 기반으로 주변의 색온도를 자동 조절하는 조명 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치의 전체 구성도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 조명 장치(200)는 광원부(210), 광원 구동부(220), 카메라 모듈(230) 및 제어부(240)를 포함한다. 이때, 상기 조명 장치(200)는 피사체(또는 대상물)의 색상에 따라 색온도를 자유롭게 조절할 수 있는 조명 장치이다.
상기 광원부(210)는 LED 소자로 이루어진 LED 모듈로서, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함한다.
상기 광원 구동부(220)는 상기 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 개별적으로 구동하여 다양한 조명을 연출할 수 있다. 즉, 상기 광원 구동부(220)는 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED에 의해 발생하는 빛의 삼원색을 적절하게 조합하여 주변 분위기에 맞는 색상을 연출할 수 있다.
상기 카메라 모듈(230)은 조명 장치(200) 아래에 위치하는 피사체를 촬영한다. 이때, 상기 카메라 모듈(230)은 피사체의 색상을 정확하게 재현하기 위해 화이트 밸런스를 조정하게 된다. 즉, 상기 카메라 모듈(230)은 피사체를 촬영한 영상에서 조명 장치의 색온도에 의한 영향을 제거하기 위해 자동 화이트 밸런스를 실시하게 된다.
또한, 상기 카메라 모듈(230)은 입력된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 강조되어야 할 색상, 즉 색온도 제어를 수행할 색상을 추출한다. 그리고, 상기 카메라 모듈(230) 상기 추출된 색상 정보를 상기 제어부(240)로 제공한다.
상기 제어부(240)는 상기 카메라 모듈(230)로부터 제공받은 색상 정보를 기반으로 광원 구동부(220)를 제어하게 된다. 그러면, 상기 광원 구동부(220)는 상기 광원부(210)의 삼원색을 적절히 조절하여 조명 장치의 색온도를 변경하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치의 카메라 모듈의 구성도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 카메라 모듈(230)은 렌즈부(310) 및 이미지 센서 처리부(320)를 포함하며, 상기 이미지 센서 처리부(320)는 CCD(Charge Coupled Device)/CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)부(322), 색 분리부(324), AWB(Auto White Balance)부(326) 및 CCT(Correlated Color Temperature) 결정부(328)을 포함한다.
한편, 상기 이미지 센서 처리부(320)는 카메라 모듈(230) 내에 설치되는 것을 예시하고 있으나, 이를 제한하지는 않으며, 상기 제어부(240) 내에 설치될 수도 있다.
상기 카메라 모듈(230)은 조명 장치(200) 아래에 위치하는 피사체(또는 대상물)에 대해 주기적으로 정지 영상(still image)을 촬영한다. 이때, 상기 카메라 모듈은 조명 장치의 용도에 따라 촬영 주기를 제어할 수 있다.
상기 CCD/CMOS 부(322)는 렌즈부(110)를 통해 입사되는 피사체의 광학상을 촬상하여, 그에 대응되는 영상 신호를 생성하는 촬상 소자이다. 이때, 상기 카메라 모듈(230)의 촬상 소자로서, CCD 부 또는 CMOS 부가 사용될 수 있다.
상기 CCD 부(322)는 광학 신호를 아날로그 영상 신호로 변환하는 반면, 상기 CMOS 부(322)는 광학 신호를 디지털 영상 신호로 변환한다는 점에서 가장 큰 차이가 있다. 따라서, 상기 촬상 소자로 CCD 부가 사용되는 경우, 상기 카메라 모듈(230)은 상기 CCD 부와 상기 색 분리부(324) 사이에 아날로그-디지털 변환기(미도시)를 더 포함한다.
상기 색 분리부(324)는 상기 CCD/CMOS 부(322)에서 입력된 디지털 영상 신호로부터 휘도(Y) 신호와 색차(R-Y/B-Y) 신호를 분리하여 AWB부(326)로 제공한다. 또한, 상기 색 분리부(324)는 RGB 매트릭스를 이용하여 Y/R-Y/B-Y 신호를 R/G/B 신호로 변환한다.
상기 AWB 부(326)는 상기 색 분리부(324)로부터 인가받은 Y//R-Y/B-Y 신호를 이용하여 색차적분(R-Y_Sum/B-Y_Sum)을 계산한다. 여기서, 상기 색차적분(R-Y_Sum/B-Y_Sum)은 촬상된 영상에 대한 자동 화이트 밸런스에 이용될 AWB 데이터이다.
상기 AWB 부(326)는 색차적분(R-Y_Sum/B-Y_Sum)에 기초하여 촬상된 영상의 R/G/B 신호에 대한 이득 조정량들(GR, GG, GB)을 각각 결정하고, 결정된 이득 조정량들(GR, GG, GB)을 이득 조정부(327)로 제공한다.
그러면, 상기 이득 조정부(327)는 상기 색 분리부(324)에서 출력된 R/G/B 신호와 상기 AWB 부(326)에서 출력된 이득 조정량들(GR, GG, GB)을 각각 곱하여 화이트 밸런스 처리된 R/G/B 신호(R/G/B_AWE)가 출력되도록 한다.
상기 CCT 결정부(328)는 상기 이득 조정부(327)에서 출력된 신호들에 대한 RGB 히스토그램을 분석하여 강조되어야 할 색상, 즉 색온도 제어를 수행할 색상을 추출한다. 즉, 상기 CCT 결정부(328)는 피사체의 고유한 색상을 검출한 다음 상기 피사체의 색상을 더욱 강조하기 위한 색상을 결정하게 된다. 이후, 상기 CCT 결정부(328)는 상기 추출된 색상 정보를 조명 장치(200)의 제어부(240)로 제공하게 된다.
한편, 상기 카메라 모듈(230)은 피사체와 주변 배경 사이의 차이를 제거하기 위해 널리 알려진 배경 제거 기법 등을 사용할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치의 색온도 제어를 위한 광원부 구성을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 광원부(210)는 적색 LED 모듈(212), 녹색 LED 모듈(214) 및 청색 LED 모듈(216)을 포함한다.
이때, 상기 적색 LED 모듈(212), 녹색 LED 모듈(214) 및 청색 LED 모듈(216)이 삼각형 형태로 배열되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않는다. 즉, 상기 광원부(210) 내의 LED 모듈들은 조명 장치의 용도 및 모양에 따라 서로 다른 형태로 배열될 수 있다.
제어부(240)는 카메라 모듈(230)로부터 제공받은 색상 정보, 즉 색온도 제어를 위한 색상 정보를 기반으로 광원 구동부(220)를 제어한다.
상기 제어부(240)의 제어에 따라, 상기 광원 구동부(220)는 광원부(210)의 적색 LED 모듈(212), 녹색 LED 모듈(214) 및 청색 LED 모듈(216)을 각각 조절하여 조명 장치의 색온도를 조절하게 된다.
좀더 구체적으로, 상기 광원 구동부(220)는 상기 적색 LED 모듈(212), 녹색 LED 모듈(214) 및 청색 LED 모듈(216) 각각에 서로 다른 전압 값 또는 전류 값을 제공하여, 각각의 LED 모듈에서 발생하는 빛의 밝기를 조절할 수 있다. 그리고, 이를 통해, 상기 광원부(210)에서 발생하는 빛의 색상을 변경할 수 있다.
예를 들어, 상기 광원 구동부(220)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식 등을 이용하여 상기 광원부(210)의 LED 모듈들(212, 214, 216)에서 발생하는 빛의 밝기를 개별적으로 조절할 수 있게 된다.
상기 광원 구동부(220)의 구동에 따라, 상기 광원부(210)는 피사체의 색상을 강조하기 위한 색온도를 연출할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치는 대상물의 색상을 강조하기 위해 조명의 색온도를 자동 조절함으로써, 소비자의 구매 욕구 등을 향상할 수 있고 주변 환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있다.
이하에서는, 상기 조명 장치(200)의 색온도 제어 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 장치의 색온도 제어 방법을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 510 단계에서, 조명 장치는 내장된 카메라 모듈을 이용하여 자신의 아래에 위치하는 피사체(또는 대상물)를 촬영한다. 이때, 상기 카메라 모듈은 주기적으로 정지 영상을 촬영하게 된다.
520 단계에서, 상기 조명 장치는 현재 촬영된 영상 데이터와 이전에 촬영한 영상 데이터를 비교하여 상기 대상물이 변경되는지 여부를 확인한다.
상기 확인 결과, 상기 대상물이 변경되지 않은 경우, 510 단계로 이동한다. 상기 510 단계에서, 상기 조명 장치는 조명의 색온도를 변경하지 않고, 동일한 색상의 빛을 유지한다. 이때, 상기 조명 장치에 의해 방출되는 색상은 상기 대상물을 강조하기 위한 색상이다.
한편, 상기 확인 결과, 상기 대상물이 변경하는 경우, 530 단계로 이동한다. 상기 530 단계에서, 상기 조명 장치는 피사체를 촬영한 영상에서 자신의 색온도에 의한 영향을 제거하기 위해 자동 화이트 밸런스를 실시하게 된다.
이후, 540 단계에서, 상기 조명 장치는 화이트 밸런스가 처리된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 강조되어야 할 색상, 즉 색온도 제어를 수행할 색상을 추출한다. 즉, 상기 조명 장치는 RGB 히스토그램 분석을 기초로 해당 대상물의 고유한 색상을 검출한 다음, 상기 대상물의 색상을 더욱 강조하기 위한 색상을 결정하게 된다.
550 단계에서, 상기 조명 장치는 현재 조명의 색온도를 변경된 대상물에 맞는 색온도로 변경하게 된다.
가령, 도 6은 조명 장치 아래에 위치하는 대상물의 종류에 따라 조명 장치의 색온도가 변경되는 과정을 나타낸다.
도 6의 (a)를 참조하면, 현재 조명 장치는 바나나에 맞는 노란색으로 색온도가 제어되고 있는 상태이다. 즉, 조명 장치는 바나나의 색상을 더욱 강조하기 위해 노란색 빛을 발생하고 있다.
이후, 도 6의 (B)를 참조하면, 상기 조명 장치 아래에 위치하는 대상물이 노란 색상의 바나나에서 붉은 색상의 육류로 변경된다. 그러면, 상기 조명 장치는 내장된 카메라 모듈의 주기적인 촬영을 통해 이러한 대상물의 변경 사실을 인지할 수 있게 된다.
이때, 상기 조명 장치는 변경된 대상물에 대해 노란색 빛을 계속 방출하기 때문에, 노란색 조명의 영향을 받는 대상물을 촬영하게 된다. 따라서, 상기 조명 장치는 대상물을 촬영한 영상에서 자신의 색온도에 의한 영향을 제거하기 위해 자동 화이트 밸런스를 실시하게 된다.
도 6의 (C)를 참조하면, 상기 조명 장치는 화이트 밸런스가 처리된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 강조되어야 할 색상, 즉 붉은색 색상을 추출한다. 따라서, 상기 조명 장치는 대상물인 육류를 더욱 강조하기 위해 조명의 색온도를 노란색에서 붉은색으로 변경한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 대상물의 색상을 강조하기 위해 조명의 색온도를 자동 조절함으로써, 소비자의 구매 욕구 등을 향상할 수 있고 주변 환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200: 조명 장치 210: 광원부
220: 광원 구동부 230: 카메라 모듈
240: 제어부

Claims (9)

  1. 적색 LED 모듈, 녹색 LED 모듈 및 청색 LED 모듈을 포함하는 광원부;
    피사체를 주기적으로 촬영하고, 촬영된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 상기 피사체를 강조하기 위한 색상 정보를 검출하는 카메라 모듈; 및
    상기 카메라 모듈로부터 제공받은 색상 정보를 기반으로, 상기 광원부의 색온도를 조절하는 제어부를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부의 LED 모듈들을 개별적으로 구동하기 위한 광원 구동부를 포함하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원 구동부는,
    펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식을 이용하여 상기 LED모듈들을 개별적으로 구동하는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카메라 모듈은,
    상기 피사체를 촬영한 영상에서 조명의 색온도에 의한 영향을 제거하는 자동 화이트 밸런스를 수행하는 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 카메라 모듈은,
    상기 자동 화이트 밸런스 처리된 영상에 배경 제거 기법을 수행하는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 카메라 모듈은,
    상기 조명 장치 아래에 위치하는 상기 피사체에 대해 주기적으로 정지 영상을 촬영하는 조명 장치.
  7. 피사체를 주기적으로 촬영하는 단계;
    상기 피사체를 촬영한 영상에 자동 화이트 밸런스를 수행하는 단계;
    상기 자동 화이트 밸런스된 영상의 RGB 히스토그램을 분석하여 상기 피사체를 강조하기 위한 색상 정보를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 색상 정보를 기반으로, 조명의 색온도를 자동 조절하는 단계를 포함하는 조명 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피사체의 변경 여부를 확인하는 단계를 포함하는 조명 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자동 화이트 밸런스 처리된 영상에 배경 제거 기법을 수행하는 단계를 포함하는 조명 제어 방법.
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