KR20140123864A - 적외선 led 카메라 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 LED 카메라 시스템에 관한 것으로서,
복수의 적외선 LED들이 배열 설치되며 카메라의 촬영 방향을 향하도록 배치되는 적외선 LED 어레이와, 카메라 렌즈를 통해 입사된 영상을 전기적인 신호로 변환하는 촬상소자부와, 상기 촬상소자부로부터 전송되는 전기적인 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여 디지털 영상 신호처리를 수행하는 영상신호처리부와, 상기 영상신호처리부에서 출력되는 디지털 영상 데이터에 근거하여 상기 적외선 LED 어레이의 투광 출력을 제어하는 적외선 LED 제어부를 포함하여 구성된 적외선 LED 카메라 시스템으로서, 상기 적외선 LED 제어부가, 영상이 포화되지 않는 범위 내에서 적외선 LED 어레이의 전체 투광 출력이 높게 되도록 유지 제어하면서, 영상의 전체 영역 중 소정의 기준치보다 낮은 밝기를 갖는 것으로 판단되는 영역에 대해서는 상기 적외선 LED 어레이 중 해당 영역을 투광하도록 설정된 적외선 LED의 투광 출력이 더욱 높게 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 LED 카메라 시스템 {Infrared camera system with infrared LED}

본 발명은 적외선 LED 카메라 시스템에 관한 것으로서, 야간 감시용으로 사용되는 적외선 LED 카메라 시스템에 있어서, 촬영된 영상 분석을 통해 피사체와 뒷배경에 대하여 적외선 LED 투광 제어가 개별적으로 이뤄지도록 구성되며, 특히 적외선 LED ON/OFF 시의 헌팅 현상을 방지할 수 있도록 구성됨으로써, 피사체와 뒷배경 모두에 대하여 선명한 야간 감시 영상이 획득될 수 있도록 구성된 적외선 LED 카메라 시스템에 관한 것이다.

감시용 등의 용도로 일반적으로 사용되는 CCTV(Closed Circuit Television) 카메라는 주간에는 태양광을 이용하고, 야간에는 적외선 LED(Light Emitting Diode)와 같은 별도의 조명 수단을 이용하여 촬영한다.

적외선 LED 카메라는 적외선 LED를 조명 수단으로 사용하므로, 야간 촬영 시에 사람의 육안에는 조명이 보이지는 않지만 카메라는 적외선 조명을 감지하여 피사체를 선명하게 촬영을 할 수 있다.

이러한 적외선 LED 카메라는 일반 조명이 아닌 적외선 LED 조명을 이용하므로, 조명을 밝게 하지 않아도 되는 지하 주차장 또는 야간의 공공 장소 등에 그 사용이 확산되고 있다.

그러나, 적외선 LED 카메라는 피사체가 너무 근접한 경우에 촬영된 영상이 포화되어 피사체를 식별할 수 없게 되는 경우가 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술의 일예로서, 카메라의 AE(Auto Exposure,자동 노출) 기능을 통해 카메라 노출 상태를 조정하여 근접한 피사체를 더욱 선명하게 보이도록 하는 방식이 시도된 바 있다.

그러나, 이러한 노출 조정 방식은, 근접한 피사체는 AE 조정으로 잘 보이게 할 수 있지만, 뒷배경은 더 어두워져 촬영을 곤란하게 만든다는 단점이 있었다. 영상 감시에 있어서는 주요 피사체의 촬영도 중요하지만, 뒷배경에 해당하는 주변의 영상이 중요한 경우도 많기 때문에 이러한 단점은 실제 적용에 있어서의 한계 요인으로 작용하였다.

또 다른 종래 기술의 일예로서, PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 활용하여, 적외선 LED 어레이의 디밍(Dimming)을 조절하는 방식이 시도된 바 있다.

그러나, 이러한 제어 방식은 적외선 LED 어레이가 전체적으로 함께 켜지고 꺼지기 때문에, 피사체와 뒷배경을 모두 선명하게 촬영하기에는 한계가 있었다.

관련 선행기술의 일예로서, 대한민국 등록특허 10-1228338호(2013년01월25일 등록)가 제안된 바 있다. 상기 선행기술은, 영상 데이터에 포함된 피사체가 어두울 경우에 복수개의 적외선 LED 들 중 대응되는 LED들을 점등시켜서 피사체를 밝혀주는 적외선 LED 제어부를 구비하고 있으나, 피사체뿐만이 아니라 뒷배경까지 모두 선명하게 촬영하는 구성을 제안하지 못한다는 점에서 여전히 한계점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 야간 감시용으로 사용되는 적외선 LED 카메라 시스템에 있어서, 촬영된 영상 분석을 통해 피사체와 뒷배경에 대하여 적외선 LED 투광 제어가 개별적으로 이뤄지도록 구성되며, 특히 적외선 LED ON/OFF 시의 헌팅 현상을 방지할 수 있도록 구성됨으로써, 피사체와 뒷배경 모두에 대하여 선명한 야간 감시 영상이 획득될 수 있도록 구성된 적외선 LED 카메라 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 복수의 적외선 LED들이 배열 설치되며 카메라의 촬영 방향을 향하도록 배치되는 적외선 LED 어레이와, 카메라 렌즈를 통해 입사된 영상을 전기적인 신호로 변환하는 촬상소자부와, 상기 촬상소자부로부터 전송되는 전기적인 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여 디지털 영상 신호처리를 수행하는 영상신호처리부와, 상기 영상신호처리부에서 출력되는 디지털 영상 데이터에 근거하여 상기 적외선 LED 어레이의 투광 출력을 제어하는 적외선 LED 제어부를 포함하여 구성된 적외선 LED 카메라 시스템으로서, 상기 적외선 LED 제어부가, 영상이 포화되지 않는 범위 내에서 적외선 LED 어레이의 전체 투광 출력이 높게 되도록 유지 제어하면서, 영상의 전체 영역 중 소정의 기준치보다 낮은 밝기를 갖는 것으로 판단되는 영역에 대해서는 상기 적외선 LED 어레이 중 해당 영역을 투광하도록 설정된 적외선 LED의 투광 출력이 더욱 높게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 적외선 LED 카메라 시스템이 개시된다.

바람직하게, 상기 적외선 LED 제어부는, 영상의 전체 영역을 다수의 단위 영역으로 분할 설정하고, 적어도 하나의 단위 영역으로 이뤄진 제어 영역을 설정하며, 각 제어 영역의 밝기에 근거하여 각 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어 영역은 복수의 단위 영역으로 이뤄지도록 설정되며, 각 제어 영역에 포함된 복수의 단위 영역들의 밝기에 대한 제1 평균값을 산출하고, 상기 제1 평균값에 근거하여 해당 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 적외선 LED 어레이의 투광 출력 제어 시점에 해당하는 영상 프레임을 기준으로, 상기 기준이 되는 영상 프레임에 포함된 각 제어 영역의 제1 평균값과, 시간적으로 앞서는 소정 갯수의 연속된 프레임들에 각각 포함된 동일한 제어 영역들의 제1 평균값들에 대한 제2 평균값을 산출하여, 상기 제2 평균값에 근거하여 해당 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 적외선 LED 어레이의 전면에 구비된 투광 제어용 렌즈의 촛점 조절, 또는 적외선 LED 어레이의 뷰 앵글 조정에 의해 적외선 LED의 투광 영역의 범위를 조정 가능하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명은, 적외선 LED 카메라 시스템의 야간 감시에 있어서 촬영된 영상 분석을 통해 피사체와 뒷배경에 대하여 적외선 LED 투광 제어가 개별적으로 이뤄지도록 구성됨으로써, 피사체와 뒷배경 모두에 대하여 선명한 야간 감시 영상을 제공하는 장점이 있다.

또한, 적외선 LED ON/OFF 시의 헌팅 현상을 방지할 수 있도록 구성됨으로써, 적외선 LED 투광 제어가 안정적으로 이뤄질 수 있도록 하는 장점을 제공한다.

도 1은 일반적인 영상보안시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 LED 카메라 시스템의 블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상신호처리부 및 적외선 LED 제어부의 상세 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 LED 어레이의 LED 배치 예시도,
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 적외선 LED 어레이의 LED 배치 예시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 LED 구동 회로의 구성도,
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 적외선 LED 구동 회로의 구성도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 영역 설정 예시도,
도 9는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 영상 영역 설정 예시도,
도 10은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 영상 영역 설정 예시도,
도 11은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 제2 평균값 산출 과정 설명을 위한 개념도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 투광 제어용 렌즈를 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도,
도 13은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 투광 제어용 렌즈를 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 뷰 앵글 조정을 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도,
도 15는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 뷰 앵글 조정을 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도,
도 16은 ITU 영상 데이터 표준을 나타낸 구성도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일반적인 영상보안시스템의 전체 구성도로서, 본 실시예의 적외선 LED 카메라 시스템이 적용되는 영상보안시스템을 예시한다.

감시 대상의 영상을 촬영하는 카메라(200)와 촬영된 영상을 저장하는 영상저장수단(30), 상기 카메라(200) 또는 영상저장수단(30)의 동작을 제어하는 제어수단(100)을 포함하여 영상보안시스템이 구성된다.

실선으로 표시된 부호 50은 동축케이블 등을 이용한 비디오 신호 전송선을 나타내고, 점선으로 표시된 부호 60은 직렬 통신 케이블을 이용한 제어 신호 전송선을 나타낸다. 전원선은 설명 편의상 별도로 도시되지 않았다.

UTC(Up-the-Coax) 카메라의 경우에는, 동축케이블을 이용하여 비디오 신호 전송과 제어 신호 전송이 함께 이뤄질 수 있으므로, 직렬 통신 케이블이 별도로 구비되지 않을 수도 있다.

이러한 영상보안시스템의 구성은 이미 다수 공지된 바 있으므로, 상세 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 LED 카메라 시스템의 블록도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상신호처리부 및 적외선 LED 제어부의 상세 블록도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 LED 어레이의 LED 배치 예시도, 도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 적외선 LED 어레이의 LED 배치 예시도이다.

본 실시예의 적외선 LED 카메라 시스템에는, 복수의 적외선 LED들이 배열 설치되며 카메라(200)의 촬영 방향을 향하도록 배치되는 적외선 LED 어레이(202)가 구비된다. 적외선 LED 어레이(202)는 도 4에 예시된 바와 같이 다수의 적외선 LED 칩이 실장된 SMD(Surface-Mounted Device) 타입으로 구성될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 적외선 LED 램프가 부착된 램프 타입으로 구성될 수도 있다. 도 5는 불릿(bullet) 타입 카메라에 적용되는 적외선 LED 어레이(202)로서, 가운데에 카메라 렌즈가 관통되어 설치 가능하도록 중공부가 형성되어 있다.

또한, 적외선 LED 어레이(202)는 하나의 적외선 LED를 개별 제어하는 것을 가장 기본적인 작동 방식으로 하되, 변형예로서, 전체 적외선 LED의 설치 영역을 세분화하여, 다수의 서브 어레이(2022~2026) 형태로 구분하여 설치되거나 제어될 수도 있다. 도 2, 도 4 또는 도 5는 개별 적외선 LED의 배치 상태를 예시하면서, 이와 함께, 상기 변형예에 의해 구현 가능한 서브 어레이의 배치 상태도 함께 예시하였다. 이 경우, 서브 어레이(2022~2026)의 배치 형태나 갯수 등은 카메라에서 촬상하는 영상의 영역의 크기나 방향, 갯수에 대응하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이 영상의 전체 영역을 다수의 제어 영역(Area1,2,3,...)을 설정한 경우, 각 제어 영역에 대응하도록 도 4와 같이 적외선 LED 어레이(202)의 서브 어레이(2022,2024,2026,...)를 설정할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 LED 구동 회로(매트릭스 제어의 경우)의 구성도, 도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 적외선 LED 구동 회로(LED 개별 제어의 경우)의 구성도로서, 상기 적외선 LED 어레이(202)는 도 6 또는 도 7에 예시된 것과 같은 적외선 LED 구동 회로에 의해서 구동될 수 있다. 적외선 LED 구동 회로는 도 3의 TR 어레이(202a)에 해당하는 것으로도 이해될 수 있다.

본 실시예의 적외선 LED 카메라 시스템에는, 또한, 카메라 렌즈(204)를 통해 입사된 영상을 전기적인 신호로 변환하는 촬상소자부(210)와, 상기 촬상소자부(210)로부터 전송되는 전기적인 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여 디지털 영상 신호처리를 수행하는 영상신호처리부(208)와, 상기 영상신호처리부(208)에서 출력되는 디지털 영상 데이터에 근거하여 상기 적외선 LED 어레이(202)의 투광 출력을 제어하는 적외선 LED 제어부(206)가 구비된다. 상기 촬상소자부(210)에서는 일반적으로 영상을 아날로그 신호로 변환하게 되며, 촬상소자부(210)의 특성에 따라 영상을 디지털 신호로 변환되는 경우도 본 실시예에 포함된다고 할 것이다.

상기 촬상소자부(210)로서는, 예를 들어, 공지의 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서가 사용될 수 있다.

상기 영상신호처리부(208)는, 공지의 ISP(Image Signal Processor)와 유사한 기능을 수행하는 것으로 볼 수 있으며, 상기 촬상소자부(210)로부터 전송되는 전기적인 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여 디지털 영상 신호처리를 수행한다. 이러한 디지털 영상 신호처리로서는, 감마교정, 인터폴레이션, 공간적 변환, 이미지 효과, 이미지 스케일, AWB(Auto White Balance), AE(Automatic Exposure), AF(Automatic Focus) 등과 같은 것을 예로 들 수 있다. 상기 영상신호처리부(208)에서 출력되는 디지털 영상 데이터는, 영상신호처리부(208)의 구성에 따라 RGB 데이터가 될 수도 있고, YCbCr 데이터가 될 수도 있다.

상기 적외선 LED 제어부(206)는, 공지의 DSP(Digital Signal Processor) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 유사한 기능을 수행하는 것으로 볼 수 있으며, 상기 영상신호처리부(208)에서 출력되는 디지털 영상 데이터에 근거하여 상기 적외선 LED 어레이(202)의 투광 출력을 제어한다.

상기 적외선 LED 제어부(206)는, 각종 해상도를 가진 디지털 영상 데이터(ITU-R 표준 또는 비표준 디지털 영상 데이터)를 분석한다. 예를 들어, H-Sync, V-Sync, Field 신호가 제공될 경우에는, 신호를 참조하여 영상의 SAV(start of active video), EAV(end of active video), Field, V-Sync 를 판별한다. 또한, 각종 동기 신호(Sync)가 디지털 영상 데이터에 임베디드 되어 있는 경우에는 디지털 영상 데이터를 분석하여 SAV, EAV, Field, V-Sync를 판별한다.

본 실시예의 적외선 LED 제어부(206)는, 영상신호처리부(208)에서 출력되는 영상에 근거하여, 영상이 포화되지 않는 범위 내에서 적외선 LED 어레이(202)의 전체 투광 출력이 높게 되도록 유지 제어하면서, 영상의 전체 영역 중 소정의 기준치보다 낮은 밝기를 갖는 것으로 판단되는 영역에 대해서는 상기 적외선 LED 어레이(202) 중 해당 영역을 투광하도록 설정된 적외선 LED의 투광 출력이 더욱 높게 되도록 제어한다.

여기서, '영상이 포화되지 않는 범위 내에서 적외선 LED 어레이(202)의 전체 투광 출력이 높게 되도록 유지 제어한다'는 의미는, 영상의 전체 영역에 대한 적외선 LED 어레이(202)의 전체 투광 출력을 높이되, 영상신호처리부(208)에서 출력되는 디지털 영상 데이터에 근거하여 특정 영역에 포화가 발생한 것으로 감지되는 경우에는 해당 영역의 포화가 제거되도록 전체 투광 출력을 적절한 정도로 낮추는 방식으로 제어하는 것으로 이해될 수 있다.

이렇게 포화가 발생되지 않는 범위 내에서 영상의 전체 밝기가 최대한 높게 되도록 적외선 LED 어레이(202)의 전체 투광 출력을 유지 제어하면서, 영상의 전체 영역 중 소정의 기준치보다 낮은 밝기를 갖는 것으로 판단되는 영역에 대해서는 상기 적외선 LED 어레이(202) 중 해당 영역을 투광하도록 설정된 적외선 LED의 투광 출력이 더욱 높게 되도록 제어하여, 해당 영역의 밝기를 개별적으로 높이는 제어를 하게 된다. 적외선 LED의 투광 출력은, 예를 들어, 전류량 제어 또는 ON/OFF 제어를 통해 이뤄질 수 있다. 이러한 제어 결과, 전체 영역에 걸쳐서, 포화가 발생되지 않는 범위 내에서 최대한 밝고 선명한 야간 감시 영상을 얻을 수 있게 된다.

상용 제품을 대상으로 실제 구현 가능한 구성의 일예를 보면, 영상의 포화 여부는 상기 영상신호처리부(208)에서 출력되는 AE(Auto Exposure) 값을 참조하여, 영상이 포화되지 않도록 적외선 LED를 가변 제어를 하는 방식으로 이뤄질 수 있다. 이때, 적외선 LED 제어부(206)는 AE 레벨을 기억해 두었다가 포화 되는 부분에 대해서는 포화 상태가 되지 않는 범위로 조도를 유지한다.

한편, 상기 영상의 '밝기'는, 예를 들어, 영상신호처리부(208)에서 출력되는 디지털 영상 데이터 중 휘도 신호를 분석하여 얻어질 수 있다. 도 16은 ITU 영상 데이터 표준을 나타낸 구성도로서, 도 16을 참조하면, 휘도 데이터(Y), 색차 데이터(Cb,Cr) 데이터 중 Y 신호만 선택적으로 사용하여 분석에 이용한다.

데이터가 휘도 신호와 색차 신호로 전송되는 것이 아니고, RGB 데이터로 나오는 경우 하기 연산 방법으로 휘도 데이터를 추출할 수도 있다. 하기 수학식1의 계수들은 인코딩 방식에 따라 다양하게 변경 적용될 수 있다.

한편, 영상의 전체 영역 중 낮은 밝기의 영역을 판단하기 위해 사용되는 기준치는 요구되는 영상의 밝기와 선명도를 감안하여 적절하게 설정될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 영역 설정 예시도, 도 9는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 영상 영역 설정 예시도, 도 10은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 영상 영역 설정 예시도이다.

도 8 내지 도 10에 예시된 바와 같이, 상기 적외선 LED 제어부(206)는, 영상의 전체 영역을 다수의 단위 영역(Y1-1,Y1-2,...)으로 분할 설정하고, 적어도 하나의 단위 영역으로 이뤄진 제어 영역을 설정하며, 각 제어 영역의 밝기에 근거하여 각 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성될 수 있다. 도 8 내지 도 9를 참조하여 예시 설명하면, 첫 번째 제어 영역(Area 1)은 Y1-1~Y1-4, Y2-1~Y2-4, Y3-1~Y3-4, Y4-1~Y4-4의 16개 단위 영역으로 이뤄지는 것으로 볼 수 있으며, 나머지 제어 영역(Area 2,3,...)도 도시된 형태로 구성될 수 있다.

이때, 실제 적외선 LED 어레이(202) 또는 개별 적외선 LED가 밝기에 영향을 주는 영역의 실제 형상은 원형에 해당한다고 볼 수 있지만, 제어 영역의 설정은 사각형으로 설정할 수 있다. 또한, 도 10에 예시된 바와 같이, 제어 영역을 일부 중첩되게 설정하는 것도 가능하다. 즉, 적외선 LED 어레이(202) 또는 이를 구성하는 개별 적외선 LED 들의 투광각(이를 편의상, 뷰 앵글(view angle)이라 함)에 따라, 사용하는 제어 영역의 크기가 달라질 수 있으며, 적외선 LED의 배치에 따라 영향을 주는 제어 영역에 중첩이 생길 수도 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 제어 영역은 복수의 단위 영역으로 이뤄지도록 설정되며, 각 제어 영역에 포함된 복수의 단위 영역들의 밝기에 대한 제1 평균값을 산출하고, 상기 제1 평균값에 근거하여 해당 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 첫 번째 제어 영역(Area 1)의 경우, Y1-1~Y1-4, Y2-1~Y2-4, Y3-1~Y3-4, Y4-1~Y4-4의 16개 단위 영역별로 측정된 각 밝기(휘도)에 대한 평균값을 산출하여 이를 제1 평균값으로 산출하며, 이 제1 평균값이 첫 번째 제어 영역(Area 1)의 밝기인 것으로 판단하고, 이에 근거하여 첫 번째 제어 영역(Area 1)에 대한 적외선 LED의 투광 출력 개별 제어를 수행한다.

도 11은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 제2 평균값 산출 과정 설명을 위한 개념도이다.

도 11에 예시된 바와 같이, 상기 적외선 LED 어레이(202)의 투광 출력 제어 시점(또는 투광 출력 제어 시간과 동기된 시점)에 해당하는 영상 프레임(Frame 1)을 기준으로, 상기 기준이 되는 영상 프레임(Frame 1)에 포함된 각 제어 영역(Area 1,2,3,...)의 제1 평균값과, 시간적으로 앞서는 소정 갯수의 연속된 프레임들(Frame 2,3,4)에 각각 포함된 동일한 제어 영역들(Area 1,2,3,...)의 제1 평균값들에 대한 제2 평균값을 산출하여, 상기 제2 평균값에 근거하여 해당 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 영상 프레임들은 시간적으로 순차 생성된 영상 프레임들이 그대로 사용될 수도 있으나, 설정에 따라 소정 시간 간격으로 선택된 영상 프레임을 사용할 수도 있다.

예를 들어, 상기 각 영상 프레임별로 적외선 LED 어레이(202)의 투광 출력 제어를 하는 경우, 적외선 LED가 너무 빈번하게 ON/OFF 되는 현상, 즉 헌팅 현상이 발생할 수도 있다.

본 실시예에서는 각 제어 영역에 대한 제1 평균값을 사용하여 개별 적외선 LED의 빈번한 ON/OFF를 방지함과 동시에, 소정 갯수의 연속된 프레임들에 각각 포함된 동일한 제어 영역들의 제1 평균값들에 대한 제2 평균값을 산출하여 제어에 사용함으로써, 각 제어 영역 단위에 대한 헌팅 현상을 방지하도록 구성된다.

이를 다른 측면에서 보면, 영상 프레임 Frame 1의 동기 시점의 적외선 LED 투광 제어에 대하여 시간적으로 앞서는 영상 프레임들 Frame 2,3,4가 버퍼 역할을 하는 것으로도 이해될 수 있다. 예를 들어, 영상 프레임 Frame 2에 대하여는 시간적으로 앞서는 영상 프레임들 Frame 3,4,5가 버퍼 역할을 하는 것으로 이해될 수 있다.

이러한 구성을 통해, 적외선 LED 투광 제어가 헌팅 현상 없이 더욱 안정적으로 이뤄질 수 있게 된다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 투광 제어용 렌즈를 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도, 도 13은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 투광 제어용 렌즈를 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 뷰 앵글 조정을 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도, 도 15는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 뷰 앵글 조정을 이용한 적외선 LED의 투광 영역의 범위 설정을 설명하기 위한 모식도이다. 각 도면에서 (b)는 카메라 화면을 나타낸다.

본 실시예에서는, 상기 적외선 LED 어레이(202)의 전면에 구비된 투광 제어용 렌즈(300)의 촛점 조절, 또는 적외선 LED 어레이의 뷰 앵글 조정에 의해 적외선 LED의 투광 영역의 범위를 조정 가능하도록 구성된다.

상술한 바와 같은 적외선 LED 어레이(202)의 제어가 이뤄지기 위해서는, 예를 들어, 도 9와 같은 영상의 전체 영역에 대하여 적외선 LED의 투광 영역의 범위가 정합되는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 예를 들어, 상기 적외선 LED 어레이(202)의 전면에 투광 제어용 렌즈(300)가 더욱 구비되며, 상기 투광 제어용 렌즈(300)의 촛점 조절에 의해 적외선 LED의 투광 영역의 범위를 조정 가능하도록 구성될 수 있다.

투광 제어용 렌즈(300)의 촛점 조절은, 공지의 촛점가변형(Varifocal) 렌즈 구조에 의해 이뤄질 수 있으며, 도 12는 렌즈 위치 이동용 레버(400)를 이용한 수동식 조정 방식을 예시하며, 도 13은 렌즈 위치 이동용 구동모터(500)를 이용한 자동식 조정 방식을 예시한다. 이러한 수동식 또는 자동식 촛점가변형(Varifocal) 렌즈 구조에 의해 카메라로 촬영되는 영상의 크기에 적외선 LED의 투광 영역 크기를 맞출 수 있게 된다.

다른 예로서, 상기 적외선 LED 어레이의 전면에 적외선 LED의 뷰 앵글 조정 수단이 더욱 구비되며, 상기 뷰 앵글 조정 수단에 의해 적외선 LED의 투광 영역의 범위를 조정 가능하도록 구성될 수도 있다.

뷰 앵글 조정 수단은 예를 들어, 공지의 적외선 LED 고정 수단이 될 수 있으며, 요구되는 적외선 LED의 뷰 앵글에 맞추어 적외선 고정부의 형상 각도를 변경 제작하거나 또는 적외선 고정부의 각도를 가변 설정(가변 가능 구조인 경우)함으로써, 구현될 수 있다.

도 15와 같이 불릿형 카메라의 경우에는, 가운데 부분에 적외선 LED가 배치되지 않으므로, 중앙 부분에 배치된 적외선 LED가 카메라로 촬영되는 영상의 중앙 부분을 커버하도록 테두리 부분과 뷰 앵글이 다른 적외선 LED를 채택하거나, 테두리 부분과 뷰 앵글이 다르게 되도록 적외선 LED를 설치하는 방식으로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같은 영상의 영역과 적외선 LED의 투광 영역 범위의 정합에 있어서는, 적외선 LED의 사양에 맞게 1개의 적외선 LED가 피사체에 투광하는 영역이 적절하게 설계되어야 한다. 예를 들어, 적외선 LED의 뷰 앵글과 관련된 인자와, 카메라 렌즈의 대한 정보, 이미지 센서(촬상소자부)의 크기, 이미지 센서의 해상도 등을 종합적으로 고려하여, 적외선 LED 1개가 커버할 수 있는 영역을 설정해야 한다. 예를 들어, CCD 센서가 사용되는 경우, 다음의 수학식2와 같은 방식으로 이미지 센서의 화각을 구할 수 있다. 단, 수학식2의 계산에 있어서 렌즈의 화각을 계산하고 적외선 LED 어레이(투광기)의 투사 각도를 산출한다. 이때 적외선 LED 어레이(투광기)의 거리에 따른 빛의 감쇄는 없다고 가정한다.

하기 표 1은 일반적인 이미지 센서의 종류와 크기를 예시한다.

Image Sensor Type	1"	2/3"	1/2"	1/3"	1/4"
Image Sensor 가로	12.8mm	8.8mm	6.4mm	4.8mm	3.6mm
Image Sensor 세로	9.6mm	6.6mm	4.8mm	3.6mm	2.7mm

200: 카메라 202: 적외선 LED 어레이
206: 적외선 LED 제어부 208: 영상신호처리부
210: 촬상소자부

Claims (5)

1. 복수의 적외선 LED들이 배열 설치되며 카메라의 촬영 방향을 향하도록 배치되는 적외선 LED 어레이와, 카메라 렌즈를 통해 입사된 영상을 전기적인 신호로 변환하는 촬상소자부와, 상기 촬상소자부로부터 전송되는 전기적인 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여 디지털 영상 신호처리를 수행하는 영상신호처리부와, 상기 영상신호처리부에서 출력되는 디지털 영상 데이터에 근거하여 상기 적외선 LED 어레이의 투광 출력을 제어하는 적외선 LED 제어부를 포함하여 구성된 적외선 LED 카메라 시스템으로서,
   상기 적외선 LED 제어부가,
   영상이 포화되지 않는 범위 내에서 적외선 LED 어레이의 전체 투광 출력이 높게 되도록 유지 제어하면서, 영상의 전체 영역 중 소정의 기준치보다 낮은 밝기를 갖는 것으로 판단되는 영역에 대해서는 상기 적외선 LED 어레이 중 해당 영역을 투광하도록 설정된 적외선 LED의 투광 출력이 더욱 높게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 적외선 LED 카메라 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 적외선 LED 제어부는,
   영상의 전체 영역을 다수의 단위 영역으로 분할 설정하고, 적어도 하나의 단위 영역으로 이뤄진 제어 영역을 설정하며, 각 제어 영역의 밝기에 근거하여 각 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성된 것을 특징으로 적외선 LED 카메라 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어 영역은 복수의 단위 영역으로 이뤄지도록 설정되며, 각 제어 영역에 포함된 복수의 단위 영역들의 밝기에 대한 제1 평균값을 산출하고, 상기 제1 평균값에 근거하여 해당 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성된 것을 특징으로 적외선 LED 카메라 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 적외선 LED 어레이의 투광 출력 제어 시점에 해당하는 영상 프레임을 기준으로,
   상기 기준이 되는 영상 프레임에 포함된 각 제어 영역의 제1 평균값과, 시간적으로 앞서는 소정 갯수의 연속된 프레임들에 각각 포함된 동일한 제어 영역들의 제1 평균값들에 대한 제2 평균값을 산출하여,
   상기 제2 평균값에 근거하여 해당 제어 영역에 대응하는 적외선 LED의 투광 출력을 개별 제어하도록 구성된 것을 특징으로 적외선 LED 카메라 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 적외선 LED 어레이의 전면에 구비된 투광 제어용 렌즈의 촛점 조절, 또는 적외선 LED 어레이의 뷰 앵글 조정에 의해 적외선 LED의 투광 영역의 범위를 조정 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 적외선 LED 카메라 시스템.
   

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