KR20130044976A - 스테레오카메라의 동기화 장치, 스테레오카메라 및 스테레오카메라의 동기화 방법 - Google Patents

스테레오카메라의 동기화 장치, 스테레오카메라 및 스테레오카메라의 동기화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테레오카메라의 동기화 장치, 스테레오카메라 및 스테레오카메라의 동기화 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 모습에 따라, 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 동기오차를 산출하는 동기오차 산출부; 및 산출된 오차를 이용하여 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절하는 펄스 조절부; 를 포함하는 스테레오카메라의 동기화 장치가 제안된다. 또한, 스테레오카메라 및 스테레오카메라의 동기화 방법이 제안된다.

Description

스테레오카메라의 동기화 장치, 스테레오카메라 및 스테레오카메라의 동기화 방법{APPARATUS FOR SYNCHRONIZING STEREOCAMERA, STEREOCAMERA AND METHOD FOR SYNCHRONIZING STEREOCAMERA}
본 발명은 스테레오카메라의 동기화 장치, 스테레오카메라 및 스테레오카메라의 동기화 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 프레임 메모리를 구비하지 않고서도 이미지 데이터를 동기화하는 스테레오카메라의 동기화 장치, 스테레오카메라 및 스테레오카메라의 동기화 방법에 관한 것이다.
입체영상(3D) 카메라와 입체영상(3D) 디스플레이를 위한 영상 신호처리는 크게 입체영상(3D) 생성기와 포맷터(formatter)에서 이루어진다. 입체영상 촬영을 위한 양안식 스테레오 카메라는 2개의 이미지 센서를 가진다. 입체영상 생성기는 2개의 이미지 센서에서 들어오는 데이터의 동기를 맞추고, 예컨대 사이드-바이-사이드(side by side) 등의 이미지 정렬을 수행한다. 포맷터(formatter)는 3D 디스플레이 방식에 맞도록 픽셀 간의 데이터 정렬을 수행한다. 입체영상 생성기는 3D 카메라의 역할에 밀접하며, 포맷터는 3D 디스플레이와 관련한 신호처리 부분이다.
이때, 입체영상 생성기에서는 2개의 이미지 센서에서 입력된 데이터의 동기를 맞추는 것이 중요한데, 2개의 센서를 동일한 시간에 동작을 시켜도 이미지 데이터의 시작점을 정확히 일치시키기는 어렵다. 데이터 시작점을 일치시키기 위해서, 종래에는 프레임 버퍼(메모리)를 사용하여 2개의 이미지 데이터를 프레임 버퍼에 넣었다가 동일한 타이밍에 읽는 방식을 채택하였으나, 이러한 종래의 방식은 메모리 사용으로 인한 가격 상승 및 전력 소모 상승을 야기할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 프레임 메모리 없이, 2개의 이미지 센서의 동기오차를 산출하고 산출된 동기오차에 따라 동기신호의 펄스를 조절하여 이미지 데이터의 시작점을 동기화할 수 있는 기술을 제안하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 동기오차를 산출하는 동기오차 산출부; 및 산출된 오차를 이용하여 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절하는 펄스 조절부; 를 포함하는 스테레오카메라의 동기화 장치가 제안된다.
본 발명의 하나의 예에서, 펄스 조절부는 산출된 오차가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우에 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절할 수 있다.
이때, 하나의 예에서, 펄스 조절부는 동기신호의 펄스 조절에 따른 제1 및 제2 이미지 센서의 출력에 대하여 동기오차 산출부에서 재산출된 동기오차가 미리 설정된 기준 값 이하인 경우에 조절되기 전의 펄스로 동기신호를 복원할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 펄스 조절부는 산출된 오차에 따라 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 블랭크 시간을 동기신호의 액티브 구간에서 변경하고, 다음 순번의 액티브 구간에서 변경 전 블랭크 시간으로 복원할 수 있다.
또 하나의 예에서, 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 펄스 조절부에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행하고 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공하는 FIFO부를 더 포함할 수 있다.
이때, 하나의 예에서, FIFO부는 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여 블랭크 시간에서 미세 오차에 상응하는 클럭수 만큼 입력 오프 또는 출력 오프를 통하여 동기화를 수행할 수 있다.
다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따라, 각각 동기신호에 따라 이미지를 감지하여 출력하는 제1 및 제2 이미지 센서; 전술한 제1 실시예의 어느 하나에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치; 및 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 입체 영상을 생성하는 입체영상 생성부; 를 포함하는 스테레오카메라가 제안된다.
본 발명의 하나의 예에서, 스테레오카메라의 동기화 장치는, 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 펄스 조절부에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행하고 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공하는 FIFO부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나의 예에서, 입체영상 생성부는 하나의 라인 메모리를 이용하여 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 신호로 입체 영상을 생성할 수 있다.
이때, 하나의 예에서, 입체영상 생성부는 사이드-바이-사이드 방식으로 입체영상을 생성할 수 있다.
그리고 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제3 실시예에 따라, 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 동기오차를 산출하는 단계; 및 산출된 오차를 이용하여 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절하는 단계; 를 포함하는 스테레오카메라의 동기화 방법이 제안된다.
본 발명의 하나의 예에서, 펄스를 조절하는 단계에서는 산출된 오차가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우에 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절할 수 있다.
이때, 하나의 예에서, 오차를 산출하는 단계에서는 조절된 동기신호의 피드백에 의한 제1 및 제2 이미지 센서의 출력에 대하여 동기오차를 산출하고, 펄스를 조절하는 단계에서는 피드백에 따라 산출된 동기오차가 미리 설정된 기준 값 이하인 경우에 조절되기 전의 펄스로 동기신호를 복원할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 펄스를 조절하는 단계에서는 산출된 오차에 따라 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 블랭크 시간을 동기신호의 액티브 구간에서 변경하고, 다음 순번의 액티브 구간에서 변경 전 블랭크 시간으로 복원할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 예에서, 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 펄스를 조절하는 단계에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행하고 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 하나의 예에서, 동기화를 수행하는 단계에서는 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여 블랭크 시간에서 미세 오차에 상응하는 클럭수 만큼 입력 오프 또는 출력 오프를 통하여 동기화를 수행할 수 있다.
본 발명의 하나의 모습에 따라, 프레임 메모리 없이, 2개의 이미지 센서의 동기오차를 산출하고 산출된 동기오차에 따라 동기신호의 펄스를 조절하여 이미지 데이터의 시작점을 동기화할 수 있다. 이에 따라, 큰 용량의 프레임 메모리(버퍼 메모리) 없이 스테레오 카메라의 데이터 동기화가 가능해진다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치 및 그를 포함하는 스테레오카메라를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치 및 그를 포함하는 스테레오카메라를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3은 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치를 이용한 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 펄스 파형이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부에서의 동기화 방법을 나타내는 펄스 파형이다.
도 11은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부에서의 동기화 방법을 나타내는 펄스 파형이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치를 구체적으로 살펴본다. 참조되는 도면에 기재되지 않은 도면부호는 동일구성에 대한 다른 도면의 참조부호일 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다. 도 8은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치를 이용한 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 펄스 파형이고, 도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부에서의 동기화 방법을 나타내는 펄스 파형이고, 도 11은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부에서의 동기화 방법을 나타내는 펄스 파형이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치(10, 10')는 동기오차 산출부(11) 및 펄스 조절부(13)를 포함하여 이루어진다.
도 1에서, 동기오차 산출부(11)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호로부터 동기오차를 산출한다. 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 각각은 동기신호에 따라 이미지를 감지하여 출력하는데, 각 센서에서 출력되는 신호는 센서에 따른 오차를 가지게 되므로, 각 출력신호는 동기오차를 가지게 된다. 이때, 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호를 감지하여 동기오차를 산출하게 된다. 하나의 예에서, 동기오차 산출부(11)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호의 상승에지의 타이밍 오차를 산출할 수 있고, 이때, 상승에지의 타이밍 오차가 동기오차로 취급될 수 있다. 또한, 출력신호의 상승 에지의 타이밍 오차가 아닌 하강 에지의 타이밍 오차나 기타 동기신호의 차이를 나타낼 수 있는 산출가능한 오차를 동기오차로 삼을 수도 있다.
도 1을 참조하면, 예컨대, 제1 이미지 센서(31)의 신호를 기준신호로 하고, 제2 이미지 센서(32)의 신호를 참조신호로 하여 동기오차를 산출하고 있다.
도 1에서, 펄스 조절부(13)는 동기오차 산출부(11)에서 산출된 오차를 이용하여 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절한다. 이때, 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 모두의 동기신호를 조절할 수도 있으나, 어느 하나를 기준으로 하여 나머지 하나의 동기신호를 조절할 수 있다. 예컨대, 도 1에서는 제1 이미지 센서(31)의 신호를 기준신호로 하고, 제2 이미지 센서(32)의 신호를 참조신호로 하여, 산출된 오차에 따라 참조신호인 제2 이미지 센서(32)의 동기신호를 조절하고 있다. 즉, 산출된 오차를 보상하도록 참조신호인 제2 이미지 센서(32)의 동기신호 펄스를 조절하고 있다.
일반적인 이미지 센서, 예컨대 CMOS 이미지 센서에는 수직 블랭크(vertical blank) 및 수평 블랭크(horizontal blank)를 조절할 수 있는 기능을 포함하고 있다. 그러므로 블랭크 세팅 값을 데이터가 출력되는 구간인 액티브 구간에서 변경하면 다음에 오는 데이터가 없는 블랭크 구간의 길이가 바로 변경될 수 있다. 이러한 점을 이용하여 데이터의 시작 타이밍을 조절할 수 있다.
이때, 펄스 조절부(13)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 수직 동기신호에 대하여 블랭크 시간을 조절하여 펄스를 조절할 수 있다. 이때, 블랭크 시간은 이미지 센서에서 이미지 데이터가 처리되지 않는 펄스 구간을 의미한다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 제1 이미지 센서(31)의 수직 동기신호를 기준신호로 하여 제2 이미지 센서(32)의 수직 동기신호의 블랭크 시간을 산출된 오차만큼 늘이거나 줄임으로써 펄스를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 동기화가 맞추어진 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 이미지의 데이터는 프레임 메모리 없이도 입체영상을 생성할 수 있게 된다.
또한, 하나의 예에서, 펄스 조절부(13)는 산출된 오차가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우에 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절할 수 있다. 이때, 미리 설정된 기준값은 이미지 센서의 동작 주파수에 의해 적절히 결정될 수 있다. 또는, 예컨대, 도 2를 참조하면, 스테레오카메라의 동기화 장치(10')가 FIFO부(15)를 더 포함하는 경우에, FIFO의 크기에 따라 미리 설정된 기준 값이 결정될 수 있다.
이때, 도 8을 참조하면, 하나의 예에서, 펄스 조절부(13)에서 조절된 동기신호 펄스가 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 어느 하나로 피드백되고, 동기오차 산출부(11)에서 동기오차가 재산출되면, 펄스 조절부(13)는 동기오차 산출부(11)에서 재산출된 동기오차가 미리 설정된 기준 값 이하인 경우에 조절되기 전의 펄스로 동기신호를 복원할 수 있다. 이때, 펄스 조절부(13)는 액티브 구간에서 블랭크 시간을 변경하고, 재산출된 동기오차가 미리 설정된 기준 값 이하인 경우 동기오차가 산출되는 액티브 구간에서 블랭크 시간을 조절 전의 블랭크 시간으로 복원할 수 있다. 액티브 구간은 이미지 센서에서 이미지 데이터가 처리되는 펄스 구간을 의미하고, 블랭크 시간은 이미지 센서에서 이미지 데이터가 처리되지 않는 펄스 구간을 의미한다. 이때, 피드백에 따라 재산출된 동기오차인지 여부는 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이 동기오차가 기준 값보다 크지 않은 경우에 펄스 폭이 미리 설정되었던 동기신호의 폭과 일치하는지 여부로 판단할 수 있다. 또는 현재 출력되는 펄스 폭과 직전 펄스 폭을 비교함으로써 피드백에 의해 재산출된 동기오차인지 판단할 수도 있다. 이때, 펄스 폭은 예컨대 동기신호의 블랭크 구간의 시간일 수 있다.
도 8에서, Ta는 이미지 센서의 수직 동기신호에서 블랭크(blank) 시간이며, Tb는 액티브(active) 시간이다. 도 1의 동기오차 산출부(11)에서 양 카메라의 출력신호에서 검출되는 동기신호의 차이 Td를 계산하고, 계산된 Td 만큼 펄스 조절부(13)에서 커맨드(Command) 1 구간에서 참조신호, 예컨대 우측(Right) 이미지 센서의 출력신호의 블랭크 구간을 Td 만큼 넓혀 준다. 넓힌 후에 다시 동기신호 차이를 계산하여 Td 차이가 특정 Th 값(기준값) 이하이면 커맨드(Command) 2에서 원래 블랭크 시간 Ta로 복원한다.
또한, 하나의 예에서, 펄스 조절부(13)는 산출된 오차에 따라 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 동기신호의 블랭크 시간을 동기신호의 액티브 구간에서 변경하고, 다음 순번의 액티브 구간에서 변경 전 블랭크 시간으로 복원할 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 또 하나의 예를 살펴보면, 스테레오카메라의 동기화 장치(10')는 FIFO부(15)를 더 포함할 수 있다. 도 9는 FIFO부(15)를 도시한 것으로, FIFO부(15)는 먼저 입력된 신호에 대하여 먼저 출력하는 역할을 한다. 입력신호는 Data In 신호이고, 출력신호는 Data Out 신호이다. 이때 입력을 제어하는 WE(write enable) 신호 또는/및 출력을 제어하는 RE(read enable) 신호를 이용하여 펄스의 구간의 일부를 비활성(disable) 시킴으로써 입력 또는/및 출력 신호의 타이밍을 클럭단위로 조절할 수 있다. 도 2에서, 펄스 조절부(13)에서 동기신호의 블랭크 시간을 조절하는 경우에, 동기오차산출부(11)에서 산출된 정확한 동기오차를 블랭크 조절만으로는 미세한 조절이 어려우므로, FIFO부(15)를 구비하여, 클럭 단위로 미세한 조절을 수행할 수 있다.
FIFO부(15)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 펄스 조절부(13)에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행할 수 있다. 이때, 미세오차는 동기오차산출부(11)에서 산출된 동기오차를 펄스 조절부(13)에서 블랭크 시간을 조절하여 펄스를 조절함에 따라 남거나 생기는 오차일 수 있다. FIFO부(15)는 미세 오차만큼 입력 또는/및 출력 신호의 타이밍을 조절하여 동기화를 수행할 수 있다. FIFO부(15)는 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공할 수 있다. 예컨대, 도 10 및 11에서, 기준신호와 참조신호가 2클럭 차이가 있는데, 이는 동기오차산출부(11)에서 산출된 동기오차에 따라 펄스 조절부(13)에서 블랭크 시간을 조절함에 따라 남거나 생긴 미세오차이고, 펄스 조절부(13)는 블랭크 시간 조절에 따라 남거나 생긴 미세오차인 2 클럭 차이만큼 FIFO부(15)에서 조절하도록 FIFO부(15)의 제어신호인 RE 또는 WE을 조절할 수 있다.
본 실시예에 따라, FIFO부(15)를 더 포함함으로써, FIFO부(15)에서 2차적으로 클럭단위로 미세하게 동기화시키고, 동기화를 위한 별도의 프레임 메모리 없이도 입체영상을 생성할 수 있다.
이때, 도 10 및 11을 참조하면, 하나의 예에서, FIFO부(15)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여 블랭크 시간에서 미세 오차에 상응하는 클럭수 만큼 입력 오프 또는 출력 오프를 통하여 동기화를 수행할 수 있다. 이때, 클럭 주파수는 이미지 센서의 동기신호 펄스 주파수보다 매우 크다.
도 10 및 11은 FIFO부(15)를 이용하여 미세 오차에 대해서도 더 정확하게 동기화를 수행하는 것을 나타내고 있다. 예컨대, 도 10은 기준신호인 Left 신호와 비교하여 FIFO부(15)에 의해 조정될 참조신호인 Right 신호가 느린 경우를 나타낸다. 도 10에서, FIFO부(15)에서 미세 조절되는 참조신호(Right 신호)는 기준신호(Left 신호)와 비교하여 2 클럭 만큼 느리다. 따라서, 참조신호(Right 신호)에 대하여 이미지 센서의 데이터 출력이 없는 블랭크 구간에서 FIFO부(15)의 입력을 제어하는 WE 신호를 2 클럭 동안 로우(low)로 하면 FIFO부(15)에 데이터가 저장되지 않게 된다. 이에 따라, 2 클럭 동안의 블랭크 구간 데이터가 무시되고 참조신호(Right 신호)에 대한 FIFO부(15)의 출력은 기준신호(Left 신호)와 클럭단위로 동기화될 수 있다. 한편, 도 11은 기준신호(Left 신호)가 참조신호(Right 신호)보다 느린 경우를 나타내고 있다. 이때, 참조신호(Right 신호)의 블랭크 구간에서 FIFO부(15)의 출력을 제어하는 RE 신호를 로우(low)로 하면 FIFO부(15)에서 2 클럭 동안은 데이터를 읽지 않으므로, 참조신호(Right 신호)가 2 클럭 만큼 지연되어 FIFO부(15)의 출력은 기준신호(Left 신호)와 클럭단위로 동기화될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스테레오카메라를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 전술한 제1 실시예들이 참조될 수 있고, 그에 따라 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 참조되는 도면에 기재되지 않은 도면부호는 동일구성에 대한 다른 도면의 참조부호일 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라를 개략적으로 나타내는 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라를 개략적으로 나타내는 블럭도이고, 도 3은 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 1 및/또는 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스테레오카메라는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32), 동기화 장치(10, 10') 및 입체영상 생성부(50)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 동기화 장치(10, 10')는 전술한 제1 실시예들 중의 어느 하나에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치(10, 10')일 수 있다. 전술한 실시예들을 참조하도록 한다.
도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 동기화 장치(10')는 FIFO부(15)를 더 포함할 수 있다. FIFO부(15)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 펄스 조절부(13)에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행할 수 있다. 또한, FIFO부(15)는 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공할 수 있다. FIFO부(15)에 대해서는 전술한 도 9 내지 11의 설명을 참조한다.
도 1 및/또는 2에서, 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)는 각각 동기신호에 따라 이미지를 감지하여 출력한다. 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 각에서 출력되는 신호는 센서에서의 처리에서 센서 소자에 따른 오차를 가지게 되므로, 각 출력신호는 동기오차를 가지게 된다. 이때, 각 센서의 동기신호를 검출하고, 검출된 동기신호로부터 스테레오카메라의 동기화 장치의 동기오차 산출부(11)에서 동기오차를 산출하게 된다.
입체영상 생성부(50)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호로부터 입체 영상을 생성한다. 예컨대, 입체영상 생성부(50)는 스테레오카메라의 동기화 장치(10, 10')의 동기오차 산출부(11)에서 산출된 값이 허용범위 내이거나 펄스 조절부(13)에서 동기신호의 펄스 조절된 출력신호에 대하여 입체영상을 생성할 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 스테레오카메라의 동기화 장치(10')가 FIFO부(15)를 포함하는 경우, FIFO부(15)에서 클럭 단위로 동기화된 출력신호에 대하여 입체영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 스테레오카메라의 동기화 장치(10, 10')의 펄스 조절부(13)에서 펄스를 조절하여 동기화시킴으로써 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 이미지의 데이터는 프레임 메모리 없이도 입체영상을 생성할 수 있게 된다. 더 구체적으로, 하나의 예에서, FIFO부(15)를 더 포함하여 FIFO부(15)에서 2차적으로 클럭단위로 미세하게 동기화시킴으로써, 동기화를 위한 별도의 프레임 메모리 없이도 입체영상을 생성할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 하나의 예에서, 입체영상 생성부(50)는 하나의 라인 메모리(60)를 이용하여 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호로부터 신호로 입체 영상을 생성할 수 있다. 이때, 라인 메모리(60)는 입체 영상을 생성하기 위한 버퍼 메모리일 수 있다. 라인 메모리(60)는 영상처리에서 한 장의 이미지에서 예컨대 가로방향의 특정 라인만을 저장하는 메모리를 말하고, 한 장의 이미지를 모두 저장하는 프레임 메모리와 다르다. 따라서 라인 메모리(60)는 프레임 버퍼 메모리에 비하여 용량이 적기 때문에 하나의 영상처리 IC에 탑재가 가능하나, 종래에서와 같이 프레임 메모리 같은 경우에는 하나의 영상처리 IC에 탑재하는 것이 어렵다.
본 실시예에서, 프레임 메모리 없이도 하나의 라인 메모리(60)만을 구비함으로써 입체영상을 생성할 수 있다. 프레임 메모리 없이도 하나의 라인 메모리(60)만을 구비함으로써 비용을 낮출 수 있다.
하나의 예에서, 입체영상 생성부(50)는 사이드-바이-사이드(side-by-side) 방식으로 입체영상을 생성할 수 있다. 사이드-바이-사이드 방식은 하나의 이미지에 두 개의 이미지를 좌우로 배치하는 방식을 말한다. 이때, 사이드-바이-사이드 방식은 하나의 라인 메모리(60)만을 사용하여 구현할 수 있다. 또는, 라인 메모리(60) 외에 추가적인 구성을 구비함으로써, 입체영상 생성부(50)는 두 개의 이미지를 상하로 배치하는 탑-다운(top-down) 방식으로 입체영상을 생성할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 아래의 도 4 내지 8, 10, 11뿐만 아니라 전술한 제1 및 제2 실시예들이 참조될 수 있고, 그에 따라 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 참조되는 도면에 기재되지 않은 도면부호는 동일구성에 대한 다른 도면의 참조부호일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 다른 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 8은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치를 이용한 동기화 방법을 개략적으로 나타내는 펄스 파형이고, 도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부에서의 동기화 방법을 나타내는 펄스 파형이고, 도 11은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부에서의 동기화 방법을 나타내는 펄스 파형이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법은 동기오차를 산출하는 단계(S100) 및 펄스를 조절하는 단계(S200)를 포함하여 이루어진다.
도 4를 참조하면, 동기오차를 산출하는 단계(S100)에서는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호로부터 동기오차를 산출한다. 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 각각은 동기신호에 따라 이미지를 감지하여 출력하는데, 각 센서에서 출력되는 신호는 센서에 따른 오차를 가지게 되므로, 각 출력신호는 동기오차를 가지게 된다. 이때, 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호를 감지하여 동기오차를 산출하게 된다. 하나의 예에서, 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력신호의 상승 에지의 타이밍 오차를 동기오차로 삼을 수 있고, 또는 출력신호의 상승 에지의 타이밍 오차가 아닌 하강 에지의 타이밍 오차나 기타 동기신호의 차이를 나타낼 수 있는 산출가능한 오차를 동기오차로 삼을 수도 있다.
도 4를 참조하면, 펄스를 조절하는 단계(S200)에서는 동기오차를 산출하는 단계(S100)에서 산출된 오차를 이용하여 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절한다. 이때, 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 모두의 동기신호를 조절할 수도 있으나, 어느 하나를 기준으로 하여 나머지 하나의 동기신호를 조절할 수 있다. 하나의 예에서, 펄스 조절부(13)는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 수직 동기신호에 대하여 블랭크 시간을 조절하여 펄스를 조절할 수 있다.
도 5 및/또는 6을 참조하면, 본 발명의 하나의 예에서, 펄스를 조절하는 단계(S200)에서는 산출된 오차가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우(S1210, S2210)에 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절할 수 있다. 이때, 미리 설정된 기준값은 이미지 센서의 동작 주파수에 의해 적절히 결정될 수 있다. 또는, 도 2를 참조하면, 스테레오카메라의 동기화 장치(10')가 FIFO부(15)를 더 포함하는 경우에, FIFO의 크기에 따라 미리 설정된 기준 값이 결정될 수 있다.
더 구체적으로, 도 5를 참조하면, 하나의 예에서, 오차를 산출하는 단계(S1100)에서는 조절된 동기신호의 피드백에 의한 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32)의 출력에 대하여 동기오차를 산출하고, 펄스를 조절하는 단계(S1210 내지 S1270)에서는 피드백에 따라 산출된 동기오차가 미리 설정된 기준값 이하인 경우에 조절되기 전의 펄스로 동기신호를 복원할 수 있다(S1270). 이때, 피드백에 따라 산출된 동기오차인지 여부는 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이 동기오차가 기준값 보다 크지 않은 경우에 펄스 폭이 미리 설정되었던 동기신호의 폭과 일치하는지 여부로 판단할 수 있다(S1250). 또는, 현재 출력되는 펄스 폭과 직전 펄스 폭을 비교함으로써 피드백에 의해 산출된 동기오차인지 판단할 수도 있다. 이때, 펄스 폭은 예컨대 동기신호의 블랭크 구간의 시간일 수 있다.
또한, 도 6을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 하나의 예에서, 펄스를 조절하는 단계(S2210 내지 S2230)에서는 산출된 오차에 따라 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 동기신호의 블랭크 시간을 동기신호의 액티브 구간에서 변경하고, 다음 순번의 액티브 구간에서 변경 전 블랭크 시간으로 복원할 수 있다(S2230).
도 7을 참조하여 스테레오카메라의 동기화 방법의 또 하나의 예를 살펴본다.
도 7을 참조하면, 하나의 예에 따른 스테레오카메라의 동기화 방법은 미세 오차에 대하여 동기화를 수행하는 단계(S3300)를 더 포함할 수 있다. 미세 오차에 대하여 동기화를 수행하는 단계(S3300)에서는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 펄스를 조절하는 단계(S3200)에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행한다. 펄스를 조절하는 단계(S3200)에서 동기신호의 블랭크 시간을 조절하는 경우에, 동기오차를 산출하는 단계(S1100)에서 산출된 정확한 동기오차를 블랭크 조절만으로는 미세한 조절이 어려우므로, 도 2에 도시된 스테레오카메라의 동기화 장치의 FIFO부(15)를 구비하여, 미세 오차에 대하여 동기화를 수행하는 단계(S3300)에서 클럭 단위로 미세한 조절을 수행할 수 있다. 이때, 미세오차는 동기오차를 산출하는 단계(S1100)에서 산출된 동기오차를 펄스를 조절하는 단계(S3200)에서 블랭크 시간을 조절하여 펄스를 조절함에 따라 남거나 생기는 오차일 수 있다. 예컨대, 도 10 및 11에서, 기준신호와 참조신호가 2클럭 차이가 있는데, 이는 동기오차를 산출하는 단계(S1100)에서 산출된 동기오차에 따라 펄스를 조절하는 단계(S3200)에서 블랭크 시간을 조절함에 따라 남거나 생긴 미세 오차이고, 블랭크 시간 조절에 따라 남거나 생긴 미세오차인 2 클럭 차이만큼 도 2의 FIFO부(15)에서 조절하도록 도 2의 FIFO부(15)의 제어신호인 RE 또는 WE을 조절할 수 있다. 또한, 미세 오차에 대하여 동기화를 수행하는 단계(S3300)에서는 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공할 수 있다.
또한, 도 10 및/또는 11을 참조하면, 하나의 예에서, 동기화를 수행하는 단계(S3300)에서는 제1 및 제2 이미지 센서(31, 32) 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여 블랭크 시간에서 미세 오차에 상응하는 클럭수 만큼 입력 오프 또는 출력 오프를 통하여 동기화를 수행할 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
10, 10' : 동기화 장치 11 : 동기오차 산출부
13 : 펄스 조절부 15 : FIFO부
31 : 제1 이미지 센서 32 : 제2 이미지 센서
50 : 입체영상 생성부 60 : 메모리

Claims (17)

  1. 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 동기오차를 산출하는 동기오차 산출부; 및
    상기 산출된 오차를 이용하여 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절하는 펄스 조절부; 를 포함하는 스테레오카메라의 동기화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 펄스 조절부는 상기 산출된 오차가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우에 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절하는,
    스테레오카메라의 동기화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 펄스 조절부는 상기 동기신호의 펄스 조절에 따른 상기 제1 및 제2 이미지 센서의 출력에 대하여 상기 동기오차 산출부에서 재산출된 동기오차가 상기 미리 설정된 기준값 이하인 경우에 상기 조절되기 전의 펄스로 동기신호를 복원하는,
    스테레오카메라의 동기화 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 펄스 조절부는 상기 산출된 오차에 따라 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 블랭크 시간을 상기 동기신호의 액티브 구간에서 변경하고, 다음 순번의 액티브 구간에서 변경 전 블랭크 시간으로 복원하는,
    스테레오카메라의 동기화 장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 상기 펄스 조절부에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행하고 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공하는 FIFO부를 더 포함하는,
    스테레오카메라의 동기화 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 FIFO부는 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여 블랭크 시간에서 상기 미세 오차에 상응하는 클럭수 만큼 입력 오프 또는 출력 오프를 통하여 동기화를 수행하는,
    스테레오카메라의 동기화 장치.
  7. 각각 동기신호에 따라 이미지를 감지하여 출력하는 제1 및 제2 이미지 센서;
    청구항 1 내지 4 중의 어느 하나에 따른 동기화 장치; 및
    상기 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 입체 영상을 생성하는 입체영상 생성부; 를 포함하는 스테레오카메라.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 동기화 장치는,
    상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 상기 펄스 조절부에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행하고 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공하는 FIFO부를 더 포함하는,
    스테레오카메라.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 입체영상 생성부는 하나의 라인 메모리를 이용하여 상기 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 신호로 입체 영상을 생성하는,
    스테레오카메라.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 입체영상 생성부는 하나의 라인 메모리를 이용하여 상기 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 신호로 입체 영상을 생성하는,
    스테레오카메라.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 입체영상 생성부는 사이드-바이-사이드 방식으로 입체영상을 생성하는,
    스테레오카메라.
  12. 제1 및 제2 이미지 센서의 출력신호로부터 동기오차를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 오차를 이용하여 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절하는 단계; 를 포함하는 스테레오카메라의 동기화 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 펄스를 조절하는 단계에서는 상기 산출된 오차가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우에 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 펄스를 조절하는,
    스테레오카메라의 동기화 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 오차를 산출하는 단계에서는 상기 조절된 동기신호의 피드백에 의한 상기 제1 및 제2 이미지 센서의 출력에 대하여 동기오차를 산출하고,
    상기 펄스를 조절하는 단계에서는 상기 피드백에 따라 산출된 동기오차가 상기 미리 설정된 기준값 이하인 경우에 상기 조절되기 전의 펄스로 동기신호를 복원하는,
    스테레오카메라의 동기화 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 펄스를 조절하는 단계에서는 상기 산출된 오차에 따라 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 동기신호의 블랭크 시간을 상기 동기신호의 액티브 구간에서 변경하고, 다음 순번의 액티브 구간에서 변경 전 블랭크 시간으로 복원하는,
    스테레오카메라의 동기화 방법.
  16. 청구항 12 내지 15 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여, 상기 펄스를 조절하는 단계에서 조절된 신호에 따라 남거나 생기는 미세 오차에 관한 동기화를 수행하고 동기화된 신호를 입체영상을 생성하기 위하여 제공하는 단계를 더 포함하는,
    스테레오카메라의 동기화 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 동기화를 수행하는 단계에서는 상기 제1 및 제2 이미지 센서 중 적어도 하나의 출력신호에 대하여 블랭크 시간에서 상기 미세 오차에 상응하는 클럭수 만큼 입력 오프 또는 출력 오프를 통하여 동기화를 수행하는,
    스테레오카메라의 동기화 방법.
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