KR20160112183A - 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법 - Google Patents

포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법에 관한 것으로서, 포커스 측정 장치는 이미지를 구성하는 복수의 패치들에 대해 휘도값을 검출하는 휘도 검출부; 상기 휘도 검출부에서 검출된 패치들에 대한 휘도값들 중, 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들을 선택하고, 상기 선택된 패치들 내의 휘도값을 출력하는 임계치 선택부; 상기 임계치 선택부에서 출력되는 휘도값을 입력으로 하여 필터링 수행하여 필터값을 출력하는 필터부; 및 상기 필터 값을 상기 임계치 선택부에서 출력되는 휘도값의 대표값으로 나누어 정규화 값을 구하고, 상기 정규화 값을 기초로 최종 포커스 값을 결정하여 카메라 렌즈의 위치를 제어하는 제어부를 포함하고, 포커스 측정 방법은, 입력 영상의 휘도값을 수신하는 단계; 상기 입력 영상을 미리 설정된 크기의 패치들 단위로 분할하는 단계; 상기 패치들 중에서 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들 내의 휘도값을 출력 하는 단계; 상기 수신된 입력 영상의 휘도값에 대해 필터링 수행하여 필터 값을 출력하는 단계; 상기 필터 값을 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들 내의 휘도값의 대표값으로 나누어 정규화 값을 구하는 단계; 상기 정규화 값 중 피크의 위치를 포커스 값으로 산출하는 단계를 포함한다.

Description

포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법{focus control apparatus and focus measure method}
본 발명은 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 어두운 장소에서 밝은 광원이 존재하는 환경에서도 정확한 포커스 값을 산출하고, 산출된 포커스 값을 이용하여 오토 포커스를 수행할 수 있도록 하는 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 카메라 및 캠코더 등과 같은 촬상 기기는, 렌즈를 통해 입사되는 광 신호를 전기 신호로 광전 변환한 후, 광전 변환된 영상 신호에 대해 소정의 영상 처리를 수행하여 촬상 동작을 수행하는 기기로서, 오토 포커스 및 매뉴얼 포커스 방식 중 어느 하나의 방식에 의해 포커스를 수행하게 된다.
이러한 포커스 방식 중, 오토 포커스 방식은, 렌즈로부터 소정 거리 구간에 대해 휘도에 근거한 콘트라스트(Contrast)를 데이터화한 값인 오토 포커스 데이터가 최대가 되는 지점으로 렌즈의 위치를 제어하여 자동적으로 포커스를 맞추는 방식으로서, 사용자의 조작 없이도 자동적으로 가장 선명한 위치를 포커스 해주는 방식이다. 이러한 오토 포커스에 있어서 신속한 포커스의 설정과 정확한 포커스의 설정은 두 가지 주요 요소가 된다.
이 때, 오토 포커스를 정확히 실행하기 위해서는 오토 포커스의 입력인 포커스 값(Focus value)을 생성해야 하고, 포커스 값을 생성하기 위해서는 FIR(Finite Impulse Response: 유한 임펄스 응답) 또는 IIR(Infinite Impulse Response: 무한 임펄스 응답) 특성의 디지털 필터(Digital filter)가 활용이 되는데, 어두운 장소에 존재하는 밝은 광원 즉, 점광원(Spot light source) 환경에서는 오토 포커스에 필요한 필터들이 제대로 동작하지 않아 정확하게 오토 포커스가 이루어지지 않는 것으로 알려져 있다.
그 이유는, 어두운 지역에서 밝게 빛나는 점광원의 경우, 점광원 주위의 밝은 빛과 어두운 경계 영역이 공간 필터(spatial filter) 상에서는 고주파로 분석되기 때문이다.
즉, 점광원의 면적이 넓게 퍼져 보이면서 넓은 면적의 경계에서 HPF(High Pass Filter) 또는 BPF(Band Pass Filter) 고주파 성분도 증가하기 때문에, 오히려 초점이 안 맞는 경우 더 고주파 성분이 높게 나타나게 되며, 이는 고주파 피크(Peak)가 초점이 가장 잘 맞는 위치라는 기본 가정에 어긋나게 된다.
따라서, 이러한 고주파 피크에서 초점이 가장 잘 맞는다는 기본 가정을 만족하면서도, 점광원 환경에 대한 강인성(robustness)를 갖는 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법이 요구되고 있다.
일본공개특허 제2006-243101호 한국공개특허 제2000-0021538호
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제는 어두운 장소에서 밝은 광원이 존재하는 환경 즉, 점광원 환경에서 정확한 포커스 값을 산출하고, 산출된 포커스 값을 이용하여 오토 포커스를 수행할 수 있는 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 제어 장치는, 이미지를 구성하는 복수의 패치들에 대해 휘도값을 검출하는 휘도 검출부; 상기 휘도 검출부에서 검출된 패치들에 대한 휘도값들 중, 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들을 선택하고, 상기 선택된 패치들 내의 휘도값을 출력하는 임계치 선택부; 상기 임계치 선택부에서 출력되는 휘도값을 입력으로 하여 필터링 수행하여 필터값을 출력하는 필터부; 및 상기 필터 값을 상기 임계치 선택부에서 출력되는 휘도값의 대표값으로 나누어 정규화 값을 구하고, 상기 정규화 값을 기초로 최종 포커스 값을 결정하여 카메라 렌즈의 위치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 필터부는, IIR 필터(Infinite Impulse Response Filter)일 수 있고, 상기 대표값은 합계 또는 평균값일 수 있으며, 상기 기준값은 상기 휘도 검출부에서 검출된 휘도값의 히스토그램 상의 소정의 위치로 결정될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 다양한 포커스 값들 중에서 상기 정규화 값을 최대로 하는 포커스 값을 최종 포커스 값으로 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법은, 입력 영상의 휘도값을 수신하는 단계; 상기 입력 영상을 미리 설정된 크기의 패치들 단위로 분할하는 단계; 상기 패치들 중에서 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들 내의 휘도값을 출력 하는 단계; 상기 수신된 입력 영상의 휘도값에 대해 필터링 수행하여 필터 값을 출력하는 단계; 상기 필터 값을 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들 내의 휘도값의 대표값으로 나누어 정규화 값을 구하는 단계; 및 상기 정규화 값 중 피크의 위치를 포커스 값으로 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법에 의하면, 어두운 장소에서 밝은 광원이 존재하는 환경에서도 정확한 포커스 값을 산출하고, 산출된 포커스 값을 이용하여 오토 포커스를 수행할 수 있으므로, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 어두운 장소에서 밝은 광원이 존재하는 환경 즉, 점광원 환경에서 포커스가 맞지 않은 상태의 예를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법과 대비되는 종래의 포커스 측정 데이터를 표로 나타낸 도면.
도 3은 영상 밝기의 대비가 큰 경우, 영상의 밝기가 가장 어두운 지점에서 포커스가 최적인 상태가 될 수 있다는 가정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 제어 장치의 구성을 간략히 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 제어 장치의 구성을 이루는 필터부의 일 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법을 도시한 순서도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법에 의해 측정된 포커스 측정 데이터를 표로 나타낸 도면.
도 8은 영상이 패치로 구분된 상태에서 점광원 영역이 검출되는 상태를 표시한 개략 구성도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 어두운 장소에서 밝은 광원이 존재하는 환경 즉, 점광원 환경에서 포커스가 맞은 상태의 예를 나타낸 사진.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명에 따른 포커스 측정 방법에 대한 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법을 설명하기에 앞서, 종래의 오토 포커스 방식을 간략히 설명하기로 한다.
도 1은 어두운 장소에서 밝은 광원이 존재하는 환경 즉, 점광원 환경에서 포커스가 맞지 않은 상태의 예를 나타낸 사진이이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법과 대비되는 종래의 포커스 측정 데이터를 표로 나타낸 도면이다.
또한, 도 3은 영상 밝기의 대비가 큰 경우, 영상의 밝기가 가장 어두운 지점에서 포커스가 최적인 상태가 될 수 있다는 가정을 나타낸 도면이다.
오토 포커스 기술은 액티브(Active) 또는 패시브(Passive) 방식으로 크게 나뉠 수 있다. 액티브 방식은 반사되어 돌아오는 빛이나 특정 파장을 이용하여 포커스를 맞추는 기술로서 별도의 근접 센서(Proximity sensor)가 필요로 하기 때문에 제조원가가 증가하고 투명한 유리 반대편에 위치한 물체는 포커스를 잘 맞추지 못하는 문제로 인하여 현재 잘 사용되지는 않는다.
한편, 패시브 방식의 경우, 카메라와 이미지 센서(Image sensor) 위에 맺히는 영상의 프리퀀시(Frequency) 특성을 분석하여 영상의 경계들이 잘 표현되는 고주파 성분이 가장 피크(Peak)인 지점을 포커스 위치로 정하는 기술로서 현재 주로 사용되는 방식이다.
여기서, 패시브 방식의 경우 위상차(Phase difference) 방식과 콘트라스트(Contrast) 방식으로 나뉘는데, 위상차 방식은 위상차를 감지하는 별도의 오토 포커스 센서를 카메라 내에 부착하여 광학적으로 포커스를 맞추는 방식으로서 주로 DSLR 등에 사용되고, 콘트라스트 방식은 별도의 부품이 추가로 들지 않는 잇점으로 일반적인 디지털 카메라에 주로 사용되고 있다.
앞서 설명한 위상차 방식 및 콘트라스트 방식 모두 어두운 곳에 작고 밝은 광원(점광원)이 존재하는 경우에는 포커스 설정이 어려웠으며, 특히 콘트라스트 방식의 경우 초점이 맞지 않으면 도 1에 도시된 바와 같이 점광원 면적이 넓게 퍼져 보이면서 넓은 면적의 경계에서 HPF 또는 BPF 고주파 성분도 증가하여 오히려 포커스가 맞지 않은 경우 고주파 성분이 더 높게 나타나게 된다.
한편, 포커스 값을 생성하기 위해서는 다양한 FIR 또는 IIR 특성의 디지털 필터(Digital filter)가 적용되는데, FIR 필터 보다는 과거 결과를 누적하여 적용하는 IIR 필터(Infinite Impulse Response Filter: 무한 임펄스 응답 필터)가 점광원 환경에서 더 좋은 성능을 나타내게 된다.
그러나, IIR 필터의 경우에도 어느 이상의 악조건 환경에서는 제대로 성능을 발휘하지 못하고 도 2에 나타난 바와 같이, 포커스가 가장 잘 맞아야 하는 위치에서 반대로 포커스 값이 가장 낮은 특성을 나타냄을 실험 결과 확인할 수 있었다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈의 위치가 X축 상의 61 정도 위치일 때, 실제로 포커스가 맞는 경우이지만, 오히려 렌즈의 위치가 X축 상의 1 정도 위치에서 가장 높은 Y값(영상의 휘도 값의 합)이 나타나 포커스가 맞는 것처럼 보이기 때문에, 이러한 포커스 값으로는 올바른 오토 포커스를 수행할 수 없게 된다.
한편, 광원이 포함된 영상의 밝기의 대비가 가장 큰 영역에서는, 영상의 밝기가 가장 어두운 지점에서 포커스가 오히려 최적인 상태가 될 수도 있다("AN ADVANCED VIDEO CAMERA SYSTEM WITH ROBUST AF, AE, AND AWB CONTROL, June-Sok Lee, You-Young Jung, Byung-So0 Kim and Sung-Jea KO, Senior Member, IEEE Department of Electronics Engineering, Korea University, Seoul 136-701, Korea" 참고). 도 3을 참조하면, 밝기의 대비가 큰 점광원에서 가장 밝은 지점은 중심 위치가 아니라 중심에서 약간 벗어난 지점이고 중심 위치에서는 오히려 밝기가 낮아질 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 이와 같은 특수한 경우라면 상기 논문에서와 같이 두 개의 피크 사이에서 최저점을 포커스 값으로 설정하는 것이 타당할 수 있다.
하지만, 모든 영상이 점광원을 포함하는 것은 아니고, 점광원을 포함한다고해도 대비가 충분히 크지 않을 수 있으며, 저가형의 렌즈를 채택하는 경우 아이리스(Iris)가 일정하지 않을 수도 있기 때문에, 보다 더 일반적인 상황에 적용하기 위한 고려가 필요하다. 즉, 영상에서 두 피크 내에서 가장 어두운 지점에서 포커스가 가장 잘 맞는다는 가정은 항상 성립하는 것이 아니다.
이에, 본 발명에서는 어두운 장소에서 밝은 광원이 존재하는 환경 즉, 점광원 환경에서 보다 정확한 포커스 값을 산출하고, 산출된 포커스 값을 이용하여 오토 포커스를 수행할 수 있는 포커스 제어 장치 및 포커스 측정 방법을 제공하고자 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 제어 장치의 구성을 간략히 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 제어 장치(100)는, 휘도 검출부(110), 임계치 선택부(120), 필터부(130) 및 제어부(140)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
휘도 검출부(110)는 통상의 촬상 기기에 의해 획득된 이미지 내의 각 패치(patch) 내지 블록(block)에 대한 휘도값(Luminance)을 검출할 수 있다.
여기서, 패치는 촬상되는 이미지를 일정 배열로 구획한 것으로서, 하나 또는 그 이상의 픽셀을 포함하도록 구획되어 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 패치가 9*9로 구획되어 모두 81개로 나뉜 것을 일 예로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 개수로 구획될 수 있음은 물론이다.
임계치 선택부(120)는 이미지 내의 각 패치에 대한 휘도값 중, 설정된 기준 값 미만의 휘도값을 가지는 패치, 예를 들어, 도 8과 같은 점광원(150)이 위치하는 패치를 제외한 패치를 선택할 수 있다. 이와 같이 기준 값 미만의 휘도값을 가지는 패치는 이미지 내에서 점광원을 제외한 부분이라고 볼 수 있다.
상기 기준값은 고정된 값으로 설정될 수도 있지만, 영상의 의존적인 값으로서 영상의 전체 휘도값의 히스토그램 중에서 평균값이나 중간값을 기준으로 설정될 수 있다(예: 평균값의 1.5배에 위치한 값, 평균값과 최대값의 사이값 등).
또한, 임계치 선택부(120)는 상기 기준 값 미만의 휘도 값을 갖는 패치들을 선택하고, 상기 선택된 패치들에 내에서의 화소의 휘도값들만을 출력할 수 있다.
필터부(130)는 임계치 선택부(120)에서 제공되는 휘도값을 입력 받아 필터링하여 필터 값을 출력한다. 이러한 필터부(130)로는 FIR 필터로 사용할 수도 있으나 IIR 필터를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 제어 장치에 적용될 수 있는 IIR 필터의 일 예 구성을 도시한 구성도로서, IIR 필터는 입력신호(X[n])의 값과 출력신호(Y[n])의 값이 재귀적으로 적용되어 필터링이 수행됨에 따라 구현식의 형태로 반복식이 되며, 특성함수인 임펄스 응답은 무한한 길이를 갖게 된다.
참고로, IIR 필터는 피드백(Feedback)형태의 내부 블록을 가지며, 내부 블록에는 적어도 하나의 버퍼(D)와, 적어도 하나의 연산기(G)를 포함할 수 있다.
따라서, 동일한 특성을 갖는 FIR 필터에 비하여 차수가 적어져서 경제성이 있으며, 위상특성의 측면에서는 비선형성을 가지므로(즉, 각 주파수 성분마다 위상의 차이가 비선형적으로 달라서) 입력 파형과 출력 파형이 유사한 파형을 갖지 않는 특성을 갖는다. 따라서, FIR 필터보다는, 출력을 누적으로 피드백하여 입력으로 사용하는 IIR 필러가 임의의 잡음에 대한 강인성(robustness)이 더 크다고 볼 수 있다.
다만, IIR 필터(130)를 이용한다고 하더라도 점광원이 많이 포함된 영상에서는 원하지 않는 오차가 발생될 수 있으므로, 다양한 영상에 적응적으로 적용될 수 있게 하기 위한 기술적 고려가 필요하다.
이를 위해, 제어부(140)는 상기 필터부(130)의 출력의 합계 또는 평균값을 구하고, 이를 임계치 선택부(120)에서 출력되는 휘도값들 대표값, 예를 들어, 합계(Y_sum) 또는 평균값(Y_mean)으로 나누어 정규화(normalizing)를 수행한다. 이러한 과정을 통해 얻어지는, 임의의 렌즈 위치 x에서의 정규화 값(normalized value), 즉 Nx는 다음의 수학식 1 또는 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Sum(Vfilter)는 필터부(130)에서 출력되는 필터값들의 합계이고, Y_sum은 임계치 선택부(120)에서 선택된 패치들 내에서 휘도값들의 합계이다.
Figure pat00002
여기서, Mean(Vfilter)는 필터부(130)에서 출력되는 필터값들의 평균값이고, Y_mean은 임계치 선택부(120)에서 선택된 패치들 내에서 휘도값들의 평균값이다.
이와 같이, 임의의 렌즈 위치 x에서의 정규화 값이 얻어지면, 포커스 값(FV)은 다음의 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00003
즉, 포커스 값은 Nx를 최대로 하는 x의 위치로 결정된다.
이와 같이, 일정 이하의 휘도값을 갖는 패치들에 속하는 휘도값들만으로 정규화를 수행함으로써, 점광원에 대해 초점이 맞지 않는 경우에 점광원 영역에서의 휘도값에서 발생할 수 있는 노이즈를 제거할 수 있고 다양한 영상의 환경에 대해 포커스 값을 얻어낼 수 있게 된다. 예를 들어, 본 발명에서는 도 8과 같은 점광원이 존재하는 영상에서, 정규화에 사용되는 휘도값들(예: Y_sum)에는 점광원이 속한 패치 영역이 배제되어 있기 때문에, 이미지 내에 포함된 점광원에 포커스가 맞지 않아서 발생하는 블러링 현상으로 인해 출력 값의 합계가 오히려 커지는 경우가 방지될 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법에 의해 측정된 포커스 측정 데이터를 표로 나타낸 도면으로서, 도시된 점들은, IIR 필터값을 임계치 선택부(120)에서 선택된 패치들에 대한 휘도값의 총합(Y sum) 또는 평균값(Y_mean)으로 정규화한 결과를 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 IIR 필터값을 정규화한 출력값은 렌즈의 위치가 x축 상의 대략 60 정도 위치일 때, 가장 잘 맞는 것으로 실험 결과 확인할 수 있었다. 이를 통해, 도 2와 같이 단순히 IIR 필터 값만을 적용함으로써 정확한 포커스 값(x=61)에 비해 상당한 오차가 발생하는 경우와 상당한 차이가 있음을 알 수 있다.
이후, 제어부(140)는 위와 같이 얻어진 포커스 값을 기초로 카메라의 렌즈가 목표 위치로 이동하도록 제어한다. 이상에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 측정 방법에 의하여 포커스 값을 맞추게 되면, 도 9에 도시된 바와 같이 어두운 장소에서 밝은 점광원들이 존재하는 환경에서도 보다 정확한 포커스 값을 얻을 수 있고, 결과적으로 보다 선명한 이미지를 촬상할 수 있게 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 포커서 제어 장치 110 : 휘도 검출부
120 : 임계치 선택부 130 : 필터부
140 : 제어부 150 : 점광원

Claims (6)

  1. 이미지를 구성하는 복수의 패치들에 대해 휘도값을 검출하는 휘도 검출부;
    상기 휘도 검출부에서 검출된 패치들에 대한 휘도값들 중, 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들을 선택하고, 상기 선택된 패치들 내의 휘도값을 출력하는 임계치 선택부;
    상기 임계치 선택부에서 출력되는 휘도값을 입력으로 하여 필터링 수행하여 필터값을 출력하는 필터부; 및
    상기 필터 값을 상기 임계치 선택부에서 출력되는 휘도값의 대표값으로 나누어 정규화 값을 구하고, 상기 정규화 값을 기초로 최종 포커스 값을 결정하여 카메라 렌즈의 위치를 제어하는 제어부를 포함하는 포커스 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필터부는, IIR 필터(Infinite Impulse Response Filter)인 포커스 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대표값은 합계 또는 평균값인 포커스 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 휘도 검출부에서 검출된 휘도값의 히스토그램 상의 소정의 위치로 결정되는 포커스 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는
    다양한 포커스 값들 중에서 상기 정규화 값을 최대로 하는 포커스 값을 최종 포커스 값으로 결정하는 포커스 제어 장치.
  6. 입력 영상의 휘도값을 수신하는 단계;
    상기 입력 영상을 미리 설정된 크기의 패치들 단위로 분할하는 단계;
    상기 패치들 중에서 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들 내의 휘도값을 출력 하는 단계;
    상기 수신된 입력 영상의 휘도값에 대해 필터링 수행하여 필터 값을 출력하는 단계;
    상기 필터 값을 기준값 미만의 휘도값을 갖는 패치들 내의 휘도값의 대표값으로 나누어 정규화 값을 구하는 단계;
    상기 정규화 값 중 피크의 위치를 포커스 값으로 산출하는 단계를 포함하는 포커스 측정 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102104238B1 (ko) * 2018-10-19 2020-04-24 한국과학기술연구원 광변조기 기반 구조 조명 현미경 시스템 및 상기 시스템에 의해 수행되는 이미지 생성 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000021538A (ko) 1998-09-30 2000-04-25 전주범 비디오 카메라의 자동 초점 시스템
JP2006243101A (ja) 2005-03-01 2006-09-14 Ricoh Co Ltd 撮像装置および撮像方法
KR20070111885A (ko) * 2006-05-19 2007-11-22 삼성전자주식회사 촬상 기기의 포커싱 제어 장치 및 방법
KR20080002693A (ko) * 2006-06-30 2008-01-04 소니 가부시끼 가이샤 자동 포커스 장치, 촬상 장치, 및 자동 포커스 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000021538A (ko) 1998-09-30 2000-04-25 전주범 비디오 카메라의 자동 초점 시스템
JP2006243101A (ja) 2005-03-01 2006-09-14 Ricoh Co Ltd 撮像装置および撮像方法
KR20070111885A (ko) * 2006-05-19 2007-11-22 삼성전자주식회사 촬상 기기의 포커싱 제어 장치 및 방법
KR20080002693A (ko) * 2006-06-30 2008-01-04 소니 가부시끼 가이샤 자동 포커스 장치, 촬상 장치, 및 자동 포커스 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102104238B1 (ko) * 2018-10-19 2020-04-24 한국과학기술연구원 광변조기 기반 구조 조명 현미경 시스템 및 상기 시스템에 의해 수행되는 이미지 생성 방법

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