KR20190115380A - Depth sensor control system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서가 받는 광량을 자동으로 조절하여 대상의 깊이를 정확히 측정할 수 있는 깊이 센서 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a depth sensor control system capable of accurately measuring the depth of an object by automatically adjusting the amount of light received by the sensor.
일반적으로 이미지 센서에서 이용되는 자동 노출 제어는 지속적인 입력 영상에 대하여 목표하는 밝기를 유지하도록 설계되며, 이러한 노출 제어는 이미지 센서의 센서 이득(gain)과 노출 시간의 제어를 통해 이루어진다.In general, the automatic exposure control used in the image sensor is designed to maintain a target brightness for the continuous input image, and the exposure control is achieved through the control of the sensor gain and exposure time of the image sensor.
자동 노출 조절장치는 이미지 센서로부터 영상 데이터를 입력받아 처리한 다음 적절하다고 판단한 축적 시간과 이득을 센서로 보낸다.The automatic exposure control receives image data from the image sensor, processes it, and sends the accumulated time and gain to the sensor as it sees fit.
여기에서, 노출(exposure)은 전하 축적 시간(charge Integration time)과 이득(gain)의 개념이 함께 포함된다. 전하 축적 시간이란 한 픽셀(pixel)이 리셋(reset)되고, 다시 빛을 받기 시작하여 축적된 전하량을 읽어낼 때까지 걸린 시간을 의미한다. 또한, 이득은 축적 시간에 비례하여 발생한 전하를 아날로그 또는 디지털적인 방식에 의하여 증폭하는 정도를 나타낸다. 일반적으로 조명이 충분할 경우 노출조절은 대체로 이득은 1로 두고, 전하 축적 시간만을 조절한다.Here, the exposure includes the concept of charge integration time and gain. The charge accumulation time refers to the time taken until one pixel is reset and starts receiving light again to read out the accumulated charge amount. In addition, the gain represents the degree to which the charge generated in proportion to the accumulation time is amplified by an analog or digital method. In general, when there is sufficient lighting, exposure control usually only adjusts the charge accumulation time, leaving the gain at one.
그러나 조명이 불충분한 환경에서는 노출 시간을 최대로 하여도 충분히 밝은 영상을 얻을 수 없기 때문에, 추가로 1보다 큰 이득을 적용하여 밝은 영상을 얻을 수 있다..However, in an environment with insufficient lighting, even if the exposure time is maximized, a sufficiently bright image cannot be obtained. Therefore, a bright image can be obtained by applying a gain greater than 1.
이하에서는, 국내 등록 특허(KR 10-1694621)와 국내 공개 특허(KR 10-2015-0037693)를 참조하여, 종래의 자동 노출 조절을 수행하는 이미지 센서에 대해 살펴보도록 한다. Hereinafter, with reference to the domestic registered patent (KR 10-1694621) and the domestic published patent (KR 10-2015-0037693), it will be described with respect to the image sensor for performing the conventional automatic exposure control.
도 1 및 도 2은 종래의 이미지 센서를 나타내는 도면이다. 1 and 2 are diagrams illustrating a conventional image sensor.
우선, 도 1을 참조하면, 국내 등록 특허(KR 10-1694621)에 따른 종래의 이미지 센서의 밝기 추정장치(1)는, 이미지 센서(11)와, 자동 노출 조절장치(12)와, 밝기 검출부(13)와, LUT 생성부(14)와, 히스토그램 생성부(15)를 포함한다.First, referring to FIG. 1, a
여기에서, 이미지 센서(11)는 빛의 세기에 따라 RGB 신호를 출력하는 촬영센서를 포함한다. 밝기 검출부(13)는 자동노출 조절장치(12)에서 출력되는 센서이득 및 노출시간을 LUT 생성부(14)에 저장된 센서이득 및 노출시간과 매핑하여 임의의 색상영역에서 대응하는 밝기와 상기 색상영역에서의 1 픽셀당 밝기 정보를 산출한다.Here, the
다만, 이러한 방식은 최근에 연구되고 있는 대상체(object)와의 거리 정보를 획득할 수 있는 3D 센서에는 직접적으로 적용하기 어려운 한계점이 있었다.However, this method has a limitation that is difficult to apply directly to the 3D sensor that can obtain the distance information with the object that is being studied recently.
한편, 도 2를 참조하면, 국내 공개 특허(KR 10-2015-0037693)에 따른 레이저 장치(2)는 레이저 광센서를 적용하여 광 출력을 조절한다.Meanwhile, referring to FIG. 2, the
구체적으로, 레이저 장치(2)는 센서부(32)를 이용하여 가공재료(B) 상에 형성되는 레이저광(A)의 조사지점으로부터 방출되는 적외선을 측정하거나, 조사지점의 온도를 측정하고, 제어모듈(33)은 이에 대응하여 출력을 실시간으로 조절할 수 있다.Specifically, the
이때, 제어모듈(33)은 센서부(32)에 입사되는 적절한 광량을 유지하기 위해 센서부(32)를 이용하여 레이저 조사지점의 온도나 광량을 측정하고, 이를 기초로 레이저모듈(31)에 인가되는 구동신호를 제어한다. 레이저모듈(31)에서 출력된 레이저광(A)은 광가이드부(22)와 조사부(23)를 통해 출력된다.At this time, the
다만, 이러한 광출력을 조절하기 위한 장치의 경우, 조사지점의 온도와 광량을 측정하는 별도의 센서가 필요하므로 측정 장치에 대한 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다.However, in the case of the device for adjusting the light output, there is a problem that the manufacturing cost for the measuring device increases because a separate sensor for measuring the temperature and the light amount of the irradiation point is required.
또한, 종래의 광출력을 조절하기 위한 장치의 경우, 조사지점의 온도를 측정하는 데 상대적으로 긴 시간이 소요되므로, 광량을 조절하는 시간이 증가되는 문제점이 있었다.In addition, in the conventional apparatus for adjusting the light output, since it takes a relatively long time to measure the temperature of the irradiation point, there is a problem that the time for adjusting the amount of light is increased.
본 발명의 목적은, 사물의 정확한 깊이 측정을 위해 광량을 자동으로 조절하는 깊이 센서 제어 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a depth sensor control system that automatically adjusts the amount of light for accurate depth measurement of an object.
또한, 본 발명의 목적은, 깊이 센서에 내장된 적외선 세기의 측정 기능을 이용하여 입사되는 광량을 조절함으로써, 광량 제어에 필요한 비용을 감소시킬 수 있는 깊이 센서 제어 시스템을 제공함에 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a depth sensor control system that can reduce the cost required to control the amount of light by adjusting the amount of incident light by using the infrared intensity measurement function built into the depth sensor.
또한, 본 발명의 목적은, 사물의 깊이 정보를 정확히 측정하기 위한 광량 조절에 대하여 빠른 응답시간을 확보할 수 있는 깊이 센서 제어 시스템을 제공함에 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a depth sensor control system capable of ensuring a fast response time for light quantity adjustment for accurately measuring depth information of an object.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention, which are not mentioned above, can be understood by the following description, and more clearly by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템은, 수광부의 노출시간과 발광부의 출력을 제어하는 센서 제어부를 포함함으로써, 대상 물체의 깊이 측정을 위한 적절한 광량을 자동으로 조절할 수 있다.Depth sensor control system according to the present invention, by including a sensor control unit for controlling the exposure time of the light receiving unit and the output of the light emitting unit, it is possible to automatically adjust the appropriate amount of light for measuring the depth of the target object.
또한, 본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템은, 대상체에서 반사된 적외선의 세기(IR intensity) 및 주파수를 수광부에서 측정하고, 이를 기초로 작성된 히스토그램을 기초로 광량으로 조절함으로써, 별도의 추가 장비 없이 정확한 사물의 깊이 정보를 측정할 수 있다.In addition, the depth sensor control system according to the present invention, by measuring the intensity and frequency of the infrared (IR intensity) reflected from the object in the light receiving unit, and adjusts the amount of light based on the histogram created based on this, it is accurate without additional equipment The depth information of the object can be measured.
또한, 본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템은, 수광부에서 측정한 적외선의 세기를 기초로 작성된 히스토그램을 이용하여 수광부의 노출시간과 발광부의 출력을 제어함으로써, 깊이 센서의 광량 조절에 대한 빠른 응답시간을 확보할 수 있다.In addition, the depth sensor control system according to the present invention, by controlling the exposure time of the light receiving unit and the output of the light emitting unit by using a histogram generated based on the intensity of the infrared ray measured by the light receiving unit, it is possible to achieve a fast response time for adjusting the amount of light of the depth sensor It can be secured.
본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템은, 사물의 정확한 깊이 측정을 위한 광량을 자동으로 조절함으로써, 외부 광원이나 대상 사물의 반사율에 의해 일부 영역에 대한 깊이가 측정되지 않는 현상을 방지할 수 있다. 이를 통해, 깊이 센서에서 정확한 대상 사물의 깊이를 측정할 수 있으며, 깊이 센서에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.Depth sensor control system according to the present invention, by automatically adjusting the amount of light for accurate depth measurement of the object, it is possible to prevent the phenomenon that the depth is not measured for some areas by the reflectance of the external light source or the object. Through this, the depth of the target object can be accurately measured by the depth sensor, and the reliability of the depth sensor can be improved.
또한, 본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템은, 깊이 센서에 내장된 적외선 세기의 측정 기능을 이용하여 입사되는 광량을 조절함으로써, 광량 제어를 위해 구성요소를 추가하지 않고도 대상 사물에 대한 정확한 깊이를 측정할 수 있다. 이를 통해, 깊이 센서의 제조비용은 감소될 수 있어, 제조사의 이익을 향상시킬 수 있다.In addition, the depth sensor control system according to the present invention, by adjusting the amount of incident light using the measurement function of the infrared intensity built into the depth sensor, to measure the exact depth of the object of interest without adding a component for the amount of light control can do. Through this, the manufacturing cost of the depth sensor can be reduced, thereby improving the profit of the manufacturer.
또한, 본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템은, 수광부에서 측정한 적외선의 세기를 기초로 작성된 히스토그램을 이용하여 수광부의 노출시간과 발광부의 출력을 제어함으로써, 사물의 깊이 정보를 정확히 측정하기 위한 광량 조절에 대하여 빠른 응답시간을 확보할 수 있다. 이를 통해, 깊이 센서를 이용하는 시스템의 전체적인 반응속도도 향상될 수 있으며, 해당 기기를 이용하는 사용자의 만족도도 향상될 수 있다.In addition, the depth sensor control system according to the present invention, by controlling the exposure time of the light receiving unit and the output of the light emitting unit by using a histogram created based on the intensity of the infrared ray measured by the light receiving unit, the amount of light for accurately measuring the depth information of the object Fast response time can be secured. Through this, the overall reaction speed of the system using the depth sensor can be improved, and the user's satisfaction using the device can be improved.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다. In addition to the effects described above, the specific effects of the present invention will be described together with the following description of specifics for carrying out the invention.
도 1 및 도 2는 종래의 이미지 센서를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 깊이 센서 제어 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 도 3의 깊이 센서 제어 시스템의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 센서 제어부에서 이용하는 히스토그램을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 도 3의 깊이 센서 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.1 and 2 are diagrams illustrating a conventional image sensor.
3 is a block diagram illustrating a depth sensor control system according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a driving method of the depth sensor control system of FIG.
FIG. 5 is a graph for explaining a histogram used by the sensor controller of FIG. 3.
FIG. 6 is a flowchart for describing an operation of the depth sensor control system of FIG. 3.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. Based on the principle that it can, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. In addition, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, it is possible to replace them at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations in the range.
일반적으로 대상 물체(Target Object)와의 거리 정보를 센싱하기 위한 장치에는 3차원 카메라, 깊이 센서, 모션 캡처 센서(Motion Capture Sensor), 레이저 레이더(Laser Radar) 등이 있다.In general, an apparatus for sensing distance information with a target object includes a 3D camera, a depth sensor, a motion capture sensor, a laser radar, and the like.
여기에서, 깊이 센서(depth sensor)는 TOF(Time of Flight: 광시간비행법) 방식을 이용한다. Here, the depth sensor uses a time of flight (TOF) method.
TOF 방식은 광을 대상 물체에 조사한 후, 대상 물체로부터 반사되는 광이 센서에 수광될 때까지의 광 비행시간을 측정하는 방법이다. 이러한 방식에 의해 깊이 센서는 광원으로부터 방출된 광이 물체에 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 물체와의 거리를 측정한다.The TOF method is a method of measuring the optical flight time until the light reflected from the target object is received by the sensor after irradiating the light to the target object. In this way, the depth sensor measures the distance to the object by measuring the time when the light emitted from the light source is reflected back to the object.
이하에서는, 이러한 깊이 센서에 입사되는 광량을 조절하는 깊이 센서 제어 시스템에 관하여 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the depth sensor control system for adjusting the amount of light incident on the depth sensor will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 깊이 센서 제어 시스템을 나타내는 블럭도이다. 도 4는 도 3의 깊이 센서 제어 시스템의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.3 is a block diagram illustrating a depth sensor control system according to an exemplary embodiment of the present invention. 4 is a view for explaining a driving method of the depth sensor control system of FIG.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 깊이 센서 제어 시스템(1000)은, 발광부(100), 수광부(200), 제어부(300)를 포함한다. 3 and 4, the depth
구체적으로, 발광부(100)는 대상체(TG)에 빛을 조사한다. In detail, the
이때, 발광부(100)는 적외선(Infrared Ray; IR) 또는 근적외선(Near Infrared Ray) 영역의 광을 대상체(TG)에 조사할 수 있다. In this case, the
참고로, 이는 하나의 예시에 불과하고 발광부(100)는 다른 파장의 빛(예를 들어, 레이저, 초고주파, RF(radio frequency) 신호, 자외선)을 조사할 수 있다. 이하에서는, 적외선(IR)을 조사하는 발광부(100)를 예로 들어 설명하도록 한다.For reference, this is only one example, and the
발광부(100)에 인가되는 구동 전압 또는 전력의 크기에 따라 조사되는 광의 세기(intensity) 및 파장(wavelength)이 조절될 수 있다. 이러한 발광부(100)의 출력(Ps)은 센서 제어부(310)에 의해 제어된다. Intensity and wavelength of the irradiated light may be adjusted according to a driving voltage or a magnitude of power applied to the
발광부(100)에서 조사된 광은 대상체(TG)의 표면, 예를 들어 피부나 의복에 의해 반사될 수 있다. 발광부(100)과 대상체(TG) 사이의 거리에 따라 발광부(100)에서 조사되는 광과 대상체(TG)로부터 반사되는 광의 위상차가 발생할 수 있다.Light emitted from the
수광부(200)는 발광부(100)에서 조사되어 대상체(TG)로부터 반사된 광(예를 들어, 적외선)을 센싱한다.The
수광부(200)는 렌즈(210), 광 셔터(220), 이미지 센서(230)로 구성된다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고 수광부(200)는 상기 구성요소의 일부가 생략되거나 부가적인 구성요소가 추가되어 실시될 수 있다.The
구체적으로, 렌즈(210)는 대상체(TG)에서 반사된 적외선을 집광한다. In detail, the
광 셔터(220)는 대상체(TG)에서 반사된 광이 진행하는 경로 상에 위치하며, 반사광의 노출시간(Texp)을 변화시켜 적외선의 세기(IR intensity)를 변화시킬 수 있다.The
또한, 광 셔터(220)는 대상체(TG)로부터 반사된 광의 투과 정도를 달리하여 대상체(TG)로부터 반사된 광의 파형을 변조시킬 수 있다. In addition, the
발광부(100)에서 방출된 광은 특정 주파수를 인가하여 변조될 수 있고, 광 셔터(220)는 상기 특정 주파수와 동일한 주파수로 구동될 수 있다. 이때, 광 셔터(220)에 의해 반사광이 변조되는 모양은 광 셔터(220)에 입사하는 광의 위상에 따라 달라질 수 있다.The light emitted from the
도 4를 참조하면, 도 4에는 발광부(100)에서 조사된 광(Illuminating IR profile; 이하 ILIR)의 시간에 따른 강도(intensity) 변화와, 대상체(TG)로부터 반사된 광(reflecting IR profile: 이하, RFIR)의 시간에 따른 강도 변화를 그래프가 도시되어 있다. 또한, 광 셔터(220)의 투과율의 시간에 따른 변화를 함께 나타내었다.Referring to FIG. 4, FIG. 4 illustrates changes in intensity of light emitted from the
발광부(100)에서는 대상체(TG)에 순차적으로 광(ILIR)을 조사할 수 있다. 이때, 발광부(100)에서 출력되는 다수의 광(ILIR)은 유휴시간(idle time)을 두고 대상체(TG)에 조사될 수 있으며, 각각 서로 다른 위상으로 조사될 수 있다. The
예를 들어, 발광부(100)으로부터 대상체(TG)에 대해 4개의 광(ILIR)을 조사하는 경우, 조사되는 광들(ILIR)의 위상은 각각 0도, 90도, 180도, 270도 일 수 있다.For example, when four lights ILIR are irradiated to the object TG from the
이어서, 대상체(TG)에서 반사된 반사광들(RFIR)은 독립적으로 렌즈(210) 및 광 셔터(220)를 통과하여 이미지 센서(230)에 입사될 수 있다. Subsequently, the reflected light RFIRs reflected from the object TG may be incident to the
이때, 광 셔터(220)의 투과율은 시간에 따라 변할 수 있다. 그리고, 특정 파장 영역에서 광 셔터(220)에 인가하는 바이어스(bias) 전압의 레벨에 따라 광 셔터(220)의 투과율이 변화할 수 있다. 이를 통해, 반사광들(RFIR)이 광 셔터(220)를 투과하면서 파형이 변조될 수 있다. In this case, the transmittance of the
변조된 반사광들(RFIR)의 파형은 반사광들(RFIR)의 위상 및 광 셔터(220)의 시간에 따른 투과율 변화에 따라 변경될 수 있다.The waveform of the modulated reflected light RFIR may be changed according to the phase of the reflected light RFIR and the change in transmittance with time of the
이어서, 이미지 센서(230)는 광 셔터(220)에 의해 변조된 반사광들(RFIR)을 촬영함으로써 반사광들(RFIR)과 조사광들(ILIR) 사이의 위상 차이를 추출할 수 있다. Subsequently, the
이때, 이미지 센서(230)는 렌즈(210)에서 집광되어 광 셔터(220)를 통과한 빛의 세기 및 위상을 센싱한다. 이미지 센서(230)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서 또는 CCD(charge coupled device)를 포함할 수 있다.At this time, the
이어서, 제어부(300)는 이미지 센서(230)에서 센싱한 빛의 세기 및 위상을 기초로 대상체(TG)의 깊이 정보를 산출할 수 있다.Subsequently, the
제어부(300)는 센서 제어부(310)와 깊이 계산부(320)를 포함한다.The
구체적으로, 센서 제어부(310)는 대상체(TG)로부터 반사되어 측정된 광의 세기(Light intensity)(즉, 광량)를 기초로, 수광부(200)의 노출시간(Texp) 또는 발광부(100)의 출력(Ps)을 조절한다. In detail, the
수광부(200)에 수광되는 빛의 세기가 적정범위 내에 있지 않는 경우, 대상체(TG)의 깊이 정보가 제대로 측정되지 않을 수 있다. When the intensity of light received by the
이를 보정하기 위하여, 센서 제어부(310)는 수신된 광량이 과다한 경우, 수광부(200)의 노출시간(Texp) 또는 발광부(100)의 출력(Ps)을 감소시킨다. To correct this, the
반대로, 센서 제어부(310)는 수신된 광량이 부족한 경우, 수광부(200)의 노출시간(Texp) 또는 발광부(100)의 출력(Ps)을 증가시킨다. On the contrary, when the received light amount is insufficient, the
이에 대한 자세한 설명은 이하에서 후술하도록 한다.Detailed description thereof will be described later.
한편, 깊이 계산부(320)는 대상체(TG)로부터 반사되어 측정된 광의 위상차를 계산하고, 이를 기초로 대상체(TG)에 대한 각 픽셀의 깊이 정보를 산출한다.Meanwhile, the
즉, 제어부(300)는 외부 광원이나 대상체(TG)의 반사율에 의해 적절한 광량이 확보되지 않아 대상체(TG)의 일부 영역의 깊이가 측정되지 않는 경우, 정확한 깊이 정보가 측정될 수 있도록 광의 세기를 자동으로 조절할 수 있다.That is, when the depth of some regions of the object TG is not measured because an appropriate amount of light is not secured by the external light source or the reflectance of the object TG, the
참고로, 본 발명의 깊이 센서 제어 시스템(1000)은 대상체(TG)의 깊이 정보를 사용자에게 시각적으로 나타낼 수 있는 디스플레이부(400)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다For reference, the depth
또한, 도면에 명확히 도시되지는 않았으나, 깊이 센서 제어 시스템(1000)은 인터페이스부(미도시)를 이용하여 제어부(300)에 동작 명령을 전달할 수 있다. In addition, although not clearly shown in the drawings, the depth
예를 들어, 인터페이스부(미도시)에는 디스플레이부(400) 상에 구비된 터치 패널, 사용자의 음성 명령을 수신하는 마이크, 사용자의 제스쳐를 인식하는 장치 등이 포함될 수 있다.For example, the interface unit (not shown) may include a touch panel provided on the
도 5는 도 3의 센서 제어부에서 이용하는 히스토그램을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 5 is a graph for explaining a histogram used by the sensor controller of FIG. 3.
도 5를 참조하면, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp) 또는 발광부(100)의 출력(Ps)을 조절하는데 수광된 광의 세기를 기초로 생성된 히스토그램(Histogram)을 이용한다. Referring to FIG. 5, the
구체적으로, 센서 제어부(310)는 수광부(200)에 입사되는 적외선의 세기에 대하여 히스토그램(Histogram)을 생성한다. In detail, the
여기에서, 히스토그램(Histogram)의 X 축은 적외선의 세기(IR intensity)를 나타내고, Y축은 픽셀의 숫자(Number of pixel)을 나타낸다. 참고로, 히스토그램(Histogram)에 대한 X 축 및 Y축의 범주는 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.Here, the X axis of the histogram represents the IR intensity, and the Y axis represents the number of pixels. For reference, the categories of the X axis and the Y axis for the histogram may be implemented in various modifications.
히스토그램(Histogram)에는 정확한 깊이 측정을 위한 적외선의 적정 세기에 대한 범위(R)(이하, 적정범위(R))가 설정된다. In the histogram, a range R (hereinafter, appropriate range R) for a proper intensity of infrared rays for accurate depth measurement is set.
히스토그램(Histogram)의 적정범위(R)는 사전에 실험을 통해 깊이가 가장 안정적으로 나올 수 있는 영역으로 지정되고, 제어부(300)의 메모리에 미리 저장되어 이용될 수 있다. The appropriate range R of the histogram is designated as an area where the depth can be most stably obtained through experiments, and may be stored in advance in the memory of the
예를 들어, 히스토그램(Histogram)의 적정범위(R)는 적외선의 세기가 75 이상 180 이하의 범위로 설정될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the appropriate range R of the histogram may be set to a range of 75 to 180 degrees of infrared intensity, but the present invention is not limited thereto.
깊이 계산부(320)가 대상체(TG)에 대한 깊이 측정을 정확히 하기 위해서는 히스토그램(Histogram)에서 적정범위(R)에 속한 광의 세기에 대한 비율이 미리 정해진 기준비율범위 내에 위치해야 한다.In order for the
이때, 기준비율범위는 사전에 실험적으로 생성되어 저장된 룩업테이블(Look-up table)을 기초로 설정될 수 있다. 룩업테이블(Look-up table)은 제어부(300)의 메모리부에 미리 저장되어 센서 제어부(310)에서 이용될 수 있다.In this case, the reference ratio range may be set based on a look-up table that is experimentally generated and stored in advance. The look-up table may be previously stored in the memory of the
적정범위(R)에 속한 광의 세기와 전체 광의 세기의 비율이 기준비율범위 내에 위치하지 않은 경우, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 조절한다.When the ratio between the intensity of light belonging to the appropriate range R and the intensity of the entire light is not within the reference ratio range, the
적정범위(R)에 속한 광의 세기에 대한 비율이 기준비율범위의 상한보다 큰 경우 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 감소시키고, 기준비율범위의 하한보다 작은 경우 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 증가시킨다.If the ratio of the light intensity belonging to the appropriate range (R) is greater than the upper limit of the reference ratio range, the exposure time (Texp) of the
예를 들어, 기준비율범위가 70 퍼센트에서 80 퍼센트인 것을 전제로, 적정범위(R)에 속한 광의 세기에 대한 비율이 60퍼센트인 경우 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 증가시킨다. 반대로, 적정범위(R)에 속한 광의 세기에 대한 비율이 90퍼센트인 경우 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 감소시킨다.For example, assuming that the reference ratio range is 70 percent to 80 percent, when the ratio of the light intensity within the appropriate range R is 60 percent, the
참고로, 본 발명의 다른 실시예에서, 기준비율범위에는 특정 기준값 만이 존재할 수 있다.For reference, in another embodiment of the present invention, only a specific reference value may exist in the reference ratio range.
이 경우, 센서 제어부(310)는 적정범위(R)에 속한 광의 세기와 전체 광의 세기의 비율이 기준비율범위 이하인 경우, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 조절한다.In this case, the
예를 들어, 기준비율범위가 75 퍼센트이고 적정범위(R)에 속한 광의 세기에 대한 비율이 70퍼센트인 경우, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 증가시킨다.For example, when the reference ratio range is 75 percent and the ratio of the light intensity within the appropriate range R is 70 percent, the
한편, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 적정 노출시간의 범위에서만 조절할 수 있다.On the other hand, the
여기에서, 적정 노출시간범위는 깊이 센서 제어 시스템(1000)에서 적절한 응답속도와 깊이 정확도를 확보할 수 있는 노출시간의 범위를 의미한다.Here, the appropriate exposure time range means a range of exposure time that can ensure a proper response speed and depth accuracy in the depth
즉, 수광부(200)의 노출시간(Texp)은 적정 노출시간범위의 상한 경계값(T1)과 하한 경계값(T2) 사이에서만 조절될 수 있다.That is, the exposure time Texp of the
만약, 수광부(200)의 노출시간(Texp)이 상한 경계값(T1) 또는 하한 경계값(T2)에 위치하도록 조정되는 경우, 센서 제어부(310)는 노출시간(Texp)을 대신하여 발광부(100)의 출력(Ps)을 조정한다.If the exposure time Texp of the
이하에서는, 센서 제어부(310)에서 적정한 광량을 확보하기 위하여 노출시간(Texp)을 대신하여 발광부(100)의 출력(Ps)을 조정하는 방법에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of adjusting the output Ps of the
도 6은 도 3의 깊이 센서 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart for describing an operation of the depth sensor control system of FIG. 3.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 깊이 센서 제어 시스템의 동작은 우선, 발광부(100)는 대상체(TG)에 적외선을 방출한다(S110). 방출된 적외선은 대상체(TG)로부터 반사되어 수광부(200)에 수광된다.Referring to FIG. 6, in operation of the depth sensor control system according to an exemplary embodiment of the present invention, the
이어서, 수광부(200)는 대상체(TG)로부터 반사되는 적외선을 감지한다(S120). 이때, 수광부(200)에 수광되는 적외선의 세기(IR intensity)는 외부 광원 또는 대상체(TG)의 반사율에 따라 달라질 수 있다.Subsequently, the
이어서, 센서 제어부(310)는 수광부(200)에 수광된 적외선의 세기(IR intensity)를 기초로 적외선 히스토그램(Histogram)을 생성한다(S130). 이때, 히스토그램(Histogram)에는 정확한 깊이 측정을 위한 적외선의 적정범위(R)가 설정된다. 여기에서, 히스토그램(Histogram)의 적정범위(R)는 사전에 실험을 통해 깊이가 가장 안정적으로 나올 수 있는 영역으로 지정되며, 제어부(300)의 메모리에 미리 저장되어 이용될 수 있다.Subsequently, the
이어서, 센서 제어부(310)는 적정범위(R)에 속한 적외선의 세기와 전체 적외선의 세기에 대한 비율을 계산한다(S140). Subsequently, the
이어서, 센서 제어부(310)는 사전에 실험적으로 생성되어 저장된 룩업테이블(Look-up table)을 기초로 깊이 측정의 신뢰성을 확보하기 위한 기준비율범위를 도출한다.Subsequently, the
이어서, 센서 제어부(310)는 상기 계산된 비율이 기준비율범위 내에 있는지 여부를 판단한다.Subsequently, the
이어서, 계산된 비율이 기준비율범위 내에 포함되는 경우, 깊이 계산부(320)는 수광부(200)에서 센싱된 데이터를 기초로 각 픽셀에 대한 깊이를 산출한다(S190).Subsequently, when the calculated ratio is within the reference ratio range, the
반면, 계산된 비율이 기준비율범위 내에 포함되지 않는 경우, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 조절한다(S160).On the other hand, when the calculated ratio is not included in the reference ratio range, the
구체적으로, 센서 제어부(310)는 적정범위(R)에 속한 적외선의 세기에 대한 비율이 기준비율범위의 상한보다 큰 경우 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 감소시키고, 기준비율범위의 하한보다 작은 경우 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 증가시킨다.Specifically, the
참고로, 본 발명의 다른 실시예에서, 기준비율범위에는 특정 기준값 만이 존재할 수 있다. 이 경우, 센서 제어부(310)는 적정범위(R)에 속한 광의 세기와 전체 광의 세기의 비율이 기준비율범위 이하인 경우, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 증가시킨다.For reference, in another embodiment of the present invention, only a specific reference value may exist in the reference ratio range. In this case, the
한편, 센서 제어부(310)는 수광부(200)의 노출시간(Texp)을 적정 노출시간의 범위에서만 조절할 수 있다. On the other hand, the
이어서, 센서 제어부(310)는 조정된 노출시간(Texp)이 적정 노출시간범위에 포함되는지 여부를 판단한다(S170). 여기에서, 적정 노출시간범위는 깊이 센서 제어 시스템(1000)에서 적절한 응답속도와 깊이 정확도를 확보할 수 있는 노출시간의 범위를 의미한다. Subsequently, the
즉, 수광부(200)의 노출시간(Texp)은 적정 노출시간범위의 상한 경계값(T1)과 하한 경계값(T2) 사이에서만 조절될 수 있다. That is, the exposure time Texp of the
만약, 조정된 노출시간(Texp)이 적정 노출시간범위에 포함되지 않는 경우, 센서 제어부(310)는 발광부(100)의 출력(Ps)을 조정한다(S180).
If the adjusted exposure time Texp is not included in the appropriate exposure time range, the
구체적으로, 조정된 노출시간(Texp)이 적정 노출시간범위의 상한 경계값에 해당하는 경우, 센서 제어부(310)는 발광부(100)의 출력을 증가시킨다. 반대로, 조정된 노출시간(Texp)이 적정 노출시간범위의 하한 경계값에 해당하는 경우, 센서 제어부(310)는 발광부(100)의 출력을 감소시킨다.
In detail, when the adjusted exposure time Texp corresponds to an upper boundary value of the appropriate exposure time range, the
이어서, 센서 제어부(310)는 앞에서 설명한 S110 단계 내지 S170 단계를 반복해서 수행한다.
Subsequently, the
한편,
조정된 노출시간(Texp)이 적정 노출시간범위에 포함되는 경우에도, 센서 제어부(310)는 앞에서 설명한 S110 단계 내지 S150 단계를 반복해서 수행한다.Meanwhile,
Even when the adjusted exposure time Texp is included in the appropriate exposure time range, the
이를 통해, 센서 제어부(310)는 수광부(200)에 입사되는 적정한 적외선의 세기를 얻을 때까지, 수광부(200)의 노출시간(Texp)과 발광부(100)의 출력(Ps)을 조정할 수 있고, 깊이 계산부(320)에서 산출하는 대상체(TG)에 대한 깊이의 정확도는 향상될 수 있다.Through this, the
또한, 본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템(1000)은, 수광부(200)에서 측정한 적외선의 세기를 기초로 작성된 히스토그램(Histogram)을 이용하여 수광부(200)의 노출시간(Texp)과 발광부(100)의 출력(Ps)을 제어함으로써, 사물의 깊이 정보를 정확히 측정하기 위한 광량 조절에 대하여 빠른 응답시간을 확보할 수 있다.
In addition, the depth
이를 통해, 깊이 센서를 이용하는 깊이 센서 제어 시스템(1000)의 전체적인 반응속도는 향상될 수 있으며, 해당 기기를 이용하는 사용자의 만족도도 향상될 수 있다.Through this, the overall reaction speed of the depth
또한, 본 발명에 따른 깊이 센서 제어 시스템(1000)은, 깊이 센서에 내장된 적외선 세기의 측정 기능을 이용하여 입사되는 광량을 조절함으로써, 광량 제어를 위해 구성요소를 추가하지 않고도 대상 사물에 대한 정확한 깊이를 측정할 수 있다. 이를 통해, 깊이 센서의 제조비용은 감소될 수 있으며, 제조사의 이익은 증가될 수 있다.In addition, the depth
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that the foregoing embodiments are illustrative in all respects and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the claims that follow, rather than the foregoing detailed description. And it should be construed that the meaning and scope of the claims to be described later, as well as all changes and modifications derived from the equivalent concept are included in the scope of the present invention.
100: 발광부
200: 수광부
210: 렌즈
220: 광 셔터
230: 이미지 센서
300: 제어부
310: 센서 제어부
320: 깊이 계산부100: light emitting unit 200: light receiving unit
210: lens 220: optical shutter
230: image sensor 300: control unit
310: sensor control unit 320: depth calculation unit
Claims (9)
상기 대상체로부터 반사된 광을 센싱하는 수광부;
상기 수광부에서 센싱한 데이터를 기초로 픽셀의 깊이를 산출하는 깊이 계산부; 및
상기 수광부에서 센싱한 데이터를 기초로 상기 수광부 또는 상기 발광부의 동작을 제어하는 센서 제어부를 포함하되,
상기 센서 제어부는,
상기 수광부에서 센싱한 광의 세기(intensity)에 대한 적정범위의 비율이 미리 정해진 기준비율범위를 벗어나는 경우, 상기 수광부의 노출시간과 상기 발광부의 출력을 제어하는
깊이 센서 제어 시스템.
Light emitting unit for irradiating light to the object;
A light receiving unit configured to sense light reflected from the object;
A depth calculator configured to calculate a depth of a pixel based on the data sensed by the light receiver; And
A sensor controller configured to control an operation of the light receiver or the light emitter based on the data sensed by the light receiver,
The sensor control unit,
When the ratio of the proper range to the intensity of the light sensed by the light receiving unit is out of a predetermined reference ratio range, controlling the exposure time of the light receiving unit and the output of the light emitting unit
Depth sensor control system.
상기 센서 제어부는,
상기 수광부에서 센싱한 광의 세기를 기초로 히스토그램을 생성하고,
상기 생성된 히스토그램에서 미리 정해진 적정범위에 해당하는 상기 광의 세기의 비율을 기초로 상기 수광부의 노출시간을 조절하는
깊이 센서 제어 시스템.
According to claim 1,
The sensor control unit,
A histogram is generated based on the intensity of light sensed by the light receiver;
Adjusting the exposure time of the light receiving unit based on the ratio of the light intensity corresponding to a predetermined appropriate range in the generated histogram
Depth sensor control system.
상기 센서 제어부는,
상기 비율이 상기 기준비율범위의 상한보다 큰 경우, 상기 수광부의 노출시간을 감소시키고,
상기 비율이 상기 기준비율범위의 하한보다 작은 경우, 상기 수광부의 노출시간을 증가시키는
깊이 센서 제어 시스템.
The method of claim 2,
The sensor control unit,
When the ratio is greater than the upper limit of the reference ratio range, the exposure time of the light receiving unit is reduced,
When the ratio is smaller than the lower limit of the reference ratio range, increasing the exposure time of the light receiving portion
Depth sensor control system.
상기 센서 제어부는,
상기 조절된 노출시간이 적정 노출시간범위를 벗어나는 경우, 상기 발광부의 출력을 조절하는
깊이 센서 제어 시스템.
The method of claim 2,
The sensor control unit,
When the adjusted exposure time is out of the appropriate exposure time range, adjusting the output of the light emitting unit
Depth sensor control system.
상기 센서 제어부는,
상기 조절된 노출시간이 상기 적정 노출시간범위의 상한 경계값에 해당하는 경우, 상기 발광부의 출력을 증가시키고,
상기 조절된 노출시간이 상기 적정 노출시간범위의 하한 경계값에 해당하는 경우, 상기 발광부의 출력을 감소시키는
깊이 센서 제어 시스템.
The method of claim 4, wherein
The sensor control unit,
When the adjusted exposure time corresponds to an upper boundary value of the appropriate exposure time range, the output of the light emitting unit is increased,
When the adjusted exposure time corresponds to the lower limit of the appropriate exposure time range, the output of the light emitting unit may be reduced.
Depth sensor control system.
상기 센서 제어부는,
상기 히스토그램에서 상기 적정범위에 해당하는 상기 광의 세기의 비율이 상기 기준비율범위에 포함될 때까지 상기 수광부의 노출시간 또는 상기 발광부의 출력을 반복하여 조절하는
깊이 센서 제어 시스템.
The method of claim 4, wherein
The sensor control unit,
Repeatedly adjusting the exposure time of the light receiving unit or the output of the light emitting unit until the ratio of the light intensity corresponding to the appropriate range in the histogram is included in the reference ratio range.
Depth sensor control system.
상기 발광부는, 상기 대상체에 적외선을 조사하고,
상기 수광부는, 상기 대상체에서 반사된 적외선의 세기(IR intensity) 및 주파수를 측정하는
깊이 센서 제어 시스템.
According to claim 1,
The light emitting unit irradiates infrared rays to the object,
The light receiving unit measures an IR intensity and a frequency of infrared rays reflected from the object.
Depth sensor control system.
상기 센서 제어부는,
상기 적외선의 세기 및 주파수를 기초로, 미리 저장된 룩업테이블(look-up table)을 이용하여 상기 기준비율범위를 결정하는
깊이 센서 제어 시스템.
The method of claim 7, wherein
The sensor control unit,
The reference ratio range is determined using a pre-stored look-up table based on the intensity and frequency of the infrared rays.
Depth sensor control system.
상기 수광부는,
상기 대상체로부터 반사된 광을 수광하는 렌즈와,
상기 광을 인식하는 이미지 센서와,
상기 렌즈와 상기 이미지 센서의 사이에 배치되며, 입사되는 광의 양을 조절하는 광 셔터를 포함하는
깊이 센서 제어 시스템.
According to claim 1,
The light receiving unit,
A lens for receiving light reflected from the object;
An image sensor for recognizing the light;
An optical shutter disposed between the lens and the image sensor and adjusting an amount of incident light;
Depth sensor control system.
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2018
- 2018-04-02 KR KR1020180038376A patent/KR102549434B1/en active IP Right Grant
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