KR20160094203A

KR20160094203A - 옵티컬 기법을 활용한 hdr 이미지 획득용 카메라 장치 및 그의 hdr 이미지 획득 방법

Info

Publication number: KR20160094203A
Application number: KR1020150015540A
Authority: KR
Inventors: 김태호; 양성민; 안드레이 바빌린
Original assignee: 주식회사 퓨처리스트
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-08-09

Abstract

본 발명은 HDR(High Dynamic Range) 이미지 획득 기능이 구비된 카메라 장치에 있어서, 상기 카메라 장치는 하나의 특정 영역에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득하는 프리즘 수단, 상기 프리즘 수단으로부터 획득한 서로 다른 스펙트럼의 광원의 개수만큼 구비되고, 상기 서로 다른 스펙트럼의 광원을 각기 개별적으로 입력받도록 설치 구성되며, 상기 프리즘 수단으로부터 입력되는 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 특정 영역을 촬영하는 카메라 모듈, 상기 카메라 모듈이 상기 하나의 특정 영역에 대해 촬영한 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득하는 영상 합성부 및, 상기 각 부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대한 정보를 가진 단일 광원을 프리즘 수단을 통과시켜 서로 다른 스펙트럼의 광원을 나오게 한 후, 이렇게 나온 서로 다른 스펙트럼의 광원을 이용해 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상을 동 시간에 촬영하고, 촬영하여 나온 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득함으로써, 동 시간에 밝기가 다른 여러장의 이미지 획득이 가능하고, 이미지간의 시간차이가 없어 흔들림에 따른 영상 손실을 방지함으로써, 품질이 양호한 HDR 이미지를 획득한다.

Description

옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치 및 그의 HDR 이미지 획득 방법{Camara apparatus for acquring High Dynamic Range image using optical technique and method for acquring High Dynamic Range image thereof}

본 발명은 HDR(High Dynamic Range) 이미지 획득용 카메라 장치에 관한 것이다.

기존 HDR 이미지 획득 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 카메라 1대로 밝기가 다른 여러 장의 영상을 촬영하고, 촬영하여 나온 여러 장의 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득하는 것이다.

이렇게 획득된 HDR 이미지는 밝은 영역은 어둡게, 어두운 영역은 밝게 표현됨으로써, 세밀한 명암 표현이 가능하다.

한편, 디지털 영상의 동적 대역(Dynamic Range, DR)은 영상 내에서 가장 밝은 화소값과 가장 어두운 화소값의 비율로 정의된다. 인간의 시각 인지 시스템(Human Visual System, HVS)은 일반적인 디지털 카메라나 모니터보다 훨씬 높은 동적 대역을 다룰 수 있다. 따라서, 기존의 영상 장치는 인간이 인지하는 영상을 그대로 획득(capture)또는 표현(display) 할 수 없다. 이처럼 기존의 영상 장치가 다룰 수 있는 것보다 큰 동적 영역을 갖는 영상의 처리에 관한 필요성이 대두되며, 이러한 영상을 높은 동적 대역(High Dynamic Range, HDR) 영상이라고 한다.

다시 말하면, 높은 동적 대역(HDR) 영상의 생성 기술은, 서로 다른 노출을 갖는 다수의 영상을 합성하여 동적 대역(DR)을 확장하는 기술이라고 할 수 있다. 높은 동적 대역(HDR) 영상은 밝은 부분을 기준으로 하여 짧은 노출을 통해 얻어지는 단노출 영상(Short Exposure Image, SEI)과, 어두운 부분을 기준으로 하여 긴 노출을 통해 얻어지는 장노출 영상(Long Exposure Image, LEI)을 합성하여 얻을 수 있다. 즉, 하나의 영상내에서의 각 부분이 밝기 차이가 큰 경우, 밝은 부분은 짧은 노출을 통해 이미지를 얻고 어두운 부분은 긴 노출을 통해 이미지를 얻음으로 밝기 차이가 큰 영상에 대해서도 전체적으로 선명한 이미지를 얻을 수 있다.

하지만, 이러한 기존 HDR 이미지 획득 방법은 카메라 1대로 밝기가 다른 여러 장의 영상을 촬영하고, 촬영하여 나온 여러 장의 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득함에 따라 즉, 한대의 카메라가 여러 장의 밝기가 다른 영상을 획득함에 따라 카메라 흔들림 등으로 인해 영상 손실이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 동 시간에 밝기가 다른 여러장의 이미지 획득이 가능하고, 이미지간의 시간차이가 없어 흔들림에 따른 영상 손실을 방지함으로써, 품질이 양호한 HDR 이미지를 획득할 수 있도록 하는 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치 및 그의 HDR 이미지 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치는,

HDR(High Dynamic Range) 이미지 획득 기능이 구비된 카메라 장치에 있어서, 상기 카메라 장치는 하나의 특정 영역에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득하는 프리즘 수단, 상기 프리즘 수단으로부터 획득한 서로 다른 스펙트럼의 광원의 개수만큼 구비되고, 상기 서로 다른 스펙트럼의 광원을 각기 개별적으로 입력받도록 설치 구성되며, 상기 프리즘 수단으로부터 입력되는 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 특정 영역을 촬영하는 복수개의 카메라 모듈, 상기 복수개의 카메라 모듈이 상기 하나의 특정 영역에 대해 촬영한 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득하는 영상 합성부 및, 상기 각 부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명에 따른 카메라 장치의 HDR 이미지 획득 방법은,

카메라 장치의 HDR(High Dynamic Range) 이미지 획득 방법에 있어서, 상기 카메라 장치는 하나의 특정 영역에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득하는 단계, 상기 획득한 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 특정 영역에 대해 개별 상기 서로 다른 스펙트럼 광원별로 촬영하는 단계 및, 상기 서로 다른 스펙트럼 광원별로 촬영하여 나온 상기 하나의 특정 영역에 대한 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대한 정보를 가진 단일 광원을 프리즘 수단을 통과시켜 서로 다른 스펙트럼의 광원을 나오게 한 후, 이렇게 나온 서로 다른 스펙트럼의 광원을 이용해 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상을 동 시간에 촬영하고, 촬영하여 나온 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득함으로써, 동 시간에 밝기가 다른 여러장의 이미지 획득이 가능하고, 이미지간의 시간차이가 없어 흔들림에 따른 영상 손실을 방지함으로써, 품질이 양호한 HDR 이미지를 획득한다.

도 1은 기존 HDR 이미지 획득 방법을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명에 따른 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치의 구성을 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 카메라 장치의 HDR 이미지 획득 방법을 순서대로 도시한 도면

도 2는 본 발명에 따른 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치는 하나의 카메라 장치 내에 프리즘 수단(103)과 여러 개의 카메라 모듈(101, 102, 여기서는 카메라를 도시하고 있으나 실제 구성은 단일 카메라 장치 내에 내장되는 카메라 모듈임)을 내장하고, 내장된 프리즘 수단(103)과 여러 개의 카메라 모듈(101, 102)을 이용해 HDR 이미지를 획득하는 장치이다.

그렇게 하여, 동 시간에 밝기가 다른 여러장의 이미지 획득이 가능하고, 이미지간의 시간차이가 없어 흔들림에 따른 영상 손실을 방지하는 구조이다.

즉, 본 발명에 따른 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치는 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대한 정보를 가진 단일 광원을 프리즘 수단(103)을 통과시켜 서로 다른 스펙트럼의 광원을 나오게 한 후, 이렇게 나온 서로 다른 스펙트럼의 광원을 이용해 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상을 동 시간에 촬영하고, 촬영하여 나온 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득함으로써, 동 시간에 밝기가 다른 여러장의 이미지 획득이 가능하고, 이미지간의 시간차이가 없어 흔들림에 따른 영상 손실을 방지함으로써, 품질이 양호한 HDR 이미지를 획득하게 되는 구조이다.

구체적으로, 본 발명에 따른 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치는 프리즘 수단(103), 카메라 모듈(101, 102), 영상 합성부(미도시) 및 상기 각 부를 제어하는 제어부(미도시, 상기 제어부는 카메라 장치의 통합 제어부이거나 본 발명에 따라 마련된 개별 제어부 또는, 종래 HDR 이미지 획득에 사용되는 제어부임)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 프리즘 수단(103)은 하나의 같은 특정 영역(사진을 촬영하고자 하는 영역)에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득하는 것으로, 삼각형 프리즘을 2개 겹쳐 사용한 사각형 프리즘(45°또는 90°굴절)을 사용할 수 있다.

카메라 모듈(101, 102)은 상기 프리즘 수단(103)으로부터 획득한 서로 다른 스펙트럼의 광원(예: 반사되는 빛 #1, 반사되는 빛 #2)의 개수만큼 구비되고, 상기 서로 다른 스펙트럼의 광원을 각기 개별적으로 입력받도록 설치 구성되며, 상기 프리즘 수단(103)으로부터 자신에게로 입력되는 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 같은 특정 영역을 촬영한다. 그 결과, 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대해 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상이 촬영되어 나온다.

영상 합성부(미도시)는 상기 카메라 모듈(101, 102)이 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대해 촬영한 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 합성한다(합성 방식은 종래 기술에 속하는 것으로 여기서는 그에 대한 상세한 설명을 생략한다).

도 3은 본 발명에 따른 카메라 장치의 HDR(High Dynamic Range) 이미지 획득 방법을 순서대로 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카메라 장치의 HDR 이미지 획득 방법은 먼저, 카메라 장치에 하나의 특정 영역에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득하는 프리즘 수단이 구성된다.

그리고, 상기 프리즘 수단으로부터 획득한 서로 다른 스펙트럼의 광원의 개수만큼 구비되고, 상기 서로 다른 스펙트럼의 광원을 각기 개별적으로 입력받도록 설치 구성되며, 상기 프리즘 수단으로부터 입력되는 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 특정 영역을 촬영하는 카메라 모듈이 구성된다.

이런 상태에서, 카메라 장치는 하나의 특정 영역에 대한 단일 광원을 입력 받고(S301) 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득한다(S302, S303).

즉, 카메라 장치는 프리즘 수단을 이용해 하나의 같은 특정 영역(사진을 촬영하고자 하는 영역)에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득한다.

상기 프리즘 수단은 삼각형 프리즘을 2개 겹쳐 사용한 사각형 프리즘(45°또는 90°굴절)을 사용할 수 있다.

다음, 카메라 장치는 카메라 모듈을 이용해 상기 프리즘 수단으로부터 자신에게로 입력되는 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 같은 특정 영역을 촬영한다.

그 결과, 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대해 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상이 촬영되어 나온다.

그러면, 카메라 장치는 영상 합성부를 이용해 상기 카메라 모듈이 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대해 촬영한 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상을 합성하여(S304) HDR 이미지를 합성한다.

그렇게 하여, 동 시간에 밝기가 다른 여러장의 이미지 획득이 가능하고, 이미지간의 시간차이가 없어 흔들림에 따른 영상 손실을 방지함으로써, 품질이 양호한 HDR 이미지를 획득하게 된다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 카메라 장치의 HDR 이미지 획득 방법은 사진을 촬영하고자 하는 하나의 같은 특정 영역에 대한 정보를 가진 단일 광원을 프리즘 수단을 통과시켜 서로 다른 스펙트럼의 광원을 나오게 한 후, 이렇게 나온 서로 다른 스펙트럼의 광원을 이용해 밝기가 다른 여러 개의 개별 영상을 동 시간에 촬영하고, 촬영하여 나온 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득함으로써, 동 시간에 밝기가 다른 여러장의 이미지 획득이 가능하고, 이미지간의 시간차이가 없어 흔들림에 따른 영상 손실을 방지함으로써, 품질이 양호한 HDR 이미지를 획득하게 된다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101, 102 : 카메라 모듈 103 : 프리즘 수단

Claims

HDR(High Dynamic Range) 이미지 획득 기능이 구비된 카메라 장치에 있어서,

상기 카메라 장치는
하나의 특정 영역에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득하는 프리즘 수단;
상기 프리즘 수단으로부터 획득한 서로 다른 스펙트럼의 광원의 개수만큼 구비되고, 상기 서로 다른 스펙트럼의 광원을 각기 개별적으로 입력받도록 설치 구성되며, 상기 프리즘 수단으로부터 입력되는 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 특정 영역을 촬영하는 복수개의 카메라 모듈;
상기 복수개의 카메라 모듈 각각이 상기 하나의 특정 영역에 대해 촬영한 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득하는 영상 합성부; 및
상기 각 부를 제어하는 제어부;
를 포함하여 이루어지는 옵티컬 기법을 활용한 HDR 이미지 획득용 카메라 장치.
카메라 장치의 HDR(High Dynamic Range) 이미지 획득 방법에 있어서,

상기 카메라 장치는 하나의 특정 영역에 대한 단일 광원을 입력 받고 분산 또는 굴절시켜 적어도 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼의 광원을 획득하는 단계;
상기 획득한 2개 이상의 서로 다른 스펙트럼 광원을 이용해 상기 하나의 특정 영역에 대해 상기 서로 다른 스펙트럼 광원별로 개별 촬영하는 단계; 및
상기 서로 다른 스펙트럼 광원별로 촬영하여 나온 상기 하나의 특정 영역에 대한 개별 영상을 합성하여 HDR 이미지를 획득하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 카메라 장치의 HDR 이미지 획득 방법.