KR20210142398A - 로컬 톤 맵핑 회로, 이미지 센싱 장치 및 그 동작방법 - Google Patents

로컬 톤 맵핑 회로, 이미지 센싱 장치 및 그 동작방법 Download PDF

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KR20210142398A
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Abstract

본 기술은 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값을 계산하는 평균값 계산부; 상기 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산하는 범위 계산부; 상기 평균값 계산부에서 계산된 평균값과 상기 범위 계산부에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하고 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절하는 로컬 톤 강도 조절부를 포함하는 로컬 톤 맵핑 회로를 제공할 수 있다.

Description

로컬 톤 맵핑 회로, 이미지 센싱 장치 및 그 동작방법{LOCAL TONE MAPPING CIRCUIT, IMAGE SENSING DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로컬 톤 맵핑 회로, 이미지 센싱 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 환경에 대한 패러다임(paradigm)이 언제, 어디서나 컴퓨터 시스템을 사용할 수 있도록 하는 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)으로 전환되고 있다. 이로 인해 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치의 사용이 급증하고 있다.
특히, 영상기기의 급속한 발전으로 이미지 센서가 장착된 카메라, 캠코더 등의 이미지 촬영 장치에 대한 개발이 가속화되고 있다. 이러한 이미지 촬영 장치는 이미지를 촬영하여 기록 매체에 기록함과 동시에, 언제든지 재생시킬 수 있어 사용자가 급속하게 증가하고 있다. 이에 따라 성능 및 기능에 대한 사용자의 요구도 점차 높아지고 있으며, 소형, 경량화, 저전력화와 더불어 고성능화 및 다기능화가 추구되고 있다.
HDR(high dynamic range) 이미지는 이미지에 다양한 계조(grayscale)의 변화 (가장 어두운 영역부터 가장 밝은 영역까지의 변화)를 포함하고 있는 이미지이다. HDR 이미지는 높은 정보량을 포함하고 있기 때문에 전용 뷰어를 통해서만 볼 수 있으므로, 상기 HDR 이미지를 다양한 디스플레이 장치로 보기 위해서는 톤 매핑 과정이 필요하다.
톤 맵핑(tone mapping)은 한 세트의 색상들을 다른 것으로 맵핑하기 위해 디지털 이미지의 전체 동적 범위를 조정하기 위해 사용된 하나의 기법이다. 그러나, 톤 맵핑은 다양한 아티팩트(artifact)들 또는 효과들, 그 예로서 어두운 객체들 주위의 헤일로(halo)들 또는 링들, 지나치게 포화된 색상들, 또는 콘트라스트 왜곡들로 인한 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시 예들은 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값을 이용하여 로컬 톤 맵핑 알고리즘에서 발생하는 왜곡현상을 줄일수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 로컬 톤 맵핑 회로, 이미지 센싱 장치 및 그 동작방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 로컬 톤 맵핑 회로는 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값을 계산하는 평균값 계산부; 상기 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산하는 범위 계산부; 및 상기 평균값 계산부에서 계산된 평균값과 상기 범위 계산부에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하고 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절하는 로컬 톤 강도 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로컬 톤 강도 조절부는 각 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 미리 설정된 임계값을 기준으로 상기 가중치를 설정할 수 있다.
또한, 상기 로컬 톤 강도 조절부는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 크고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 작을때, 해당되는 픽셀이 엣지와 먼 위치에 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 줄일수 있다.
또한, 상기 로컬 톤 강도 조절부는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 작고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 클때, 해당되는 픽셀이 엣지와 가깝게 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 증가시킬수 있다.
본 발명의 다른 실시 예들에 따른 이미지 센싱 장치는는 복수의 픽셀을 구비한 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서의 출력신호를 처리하는 이미지 신호 프로세서를 포함하되, 상기 이미지 센서 및 상기 이미지 신호 프로세서중 어느 하나의 내부에 로컬 톤 맵핑 회로가 구현되며, 상기 로컬 톤 맵핑 회로는, 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값을 계산하는 평균값 계산부; 상기 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산하는 범위 계산부; 및
상기 평균값 계산부에서 계산된 평균값과 상기 범위 계산부에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하고 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절하는 로컬 톤 강도 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱 장치를 구동하는 방법은 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값을 계산하는 단계; 상기 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산하는 단계; 상기 평균값 계산부 단계에서 계산된 평균값과 상기 범위를 계산하는 단계에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하는 단계; 및 상기 가중치 할당단계에서 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 로컬 톤 맵핑 회로, 이미지 센싱 장치 및 그 동작방법은 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값을 이용하여 로컬 톤 맵핑 알고리즘에서 발생하는 왜곡현상을 줄일수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 센싱 장치의 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 톤 맵핑 회로의 블록도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 로컬 톤 맵핑 회로에서 5x5 픽셀 사이즈의 커널을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일시예에 따른 이미지 센싱 장치가 적용된 시스템의 일 실시예를 설명하는 블록도를 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 이미지 센싱 장치(10)는 이미지 센서(100) 및 이미지 신호 프로세서(ISP, 400)를 포함할 수 있다.
이미지 센싱 장치(10)는 PC(personal computer) 또는 모바일 컴퓨팅 장치로 구현될 수있다. 상기 이미지 센싱 장치는 랩탑 컴퓨터 (laptop computer), 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, PDA(personal digital assistant), EDA (enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷(internet of things(IoT))장치, 또는 만물 인터넷(internet of everything(IoE)) 장치로 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(200)와 로컬 톤 맵핑 회로(300)를 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(200)는 복수의 픽셀을 구비할 수 있다. 여기서, 픽셀(pixel)은 픽셀 데이터를 의미할 수 있고, RGB 데이터 포맷, YUV 데이터 포맷, 또는 YCbCr 데이터 포맷을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
로컬 톤 맵핑 회로(300)는 복수의 픽셀을 구비한 픽셀 어레이(200)로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 센터 픽셀 데이터와 대응되는 커널내의 주변 픽셀 데이터간의 절대값 차이의 평균값을 계산하고 상기 커널내 픽셀들간의 절대값 차이의 최대값과 최소값 범위를 계산하여 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절할 수 있다.
로컬 톤 맵핑 회로(300)의 구성과 동작은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.
이미지 신호 프로세서(400)는 프로세서의 일 실시 예로서 집적 회로, 시스템 온 칩(system on chip(SoC)), 또는 모바일 AP로 구현될 수 있다. 이미지 신호 프로세서(400)는 상기 이미지 센서(100)의 출력신호를 처리한다. 즉, 이미지 센서(100)내에 구비된 로컬 톤 맵핑 회로(300)에서 로컬 톤의 강도가 조절된 이미지 출력신호를 제공받아 처리한다.
상세하게는, 이미지 신호 프로세서(400)는 픽셀 데이터에 상응하는 베이어 패턴(BAYER)을 처리하여 RGB 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 이미지 신호 프로세서(400)는 이미지 데이터(IDATA)가 디스플레이에서 디스플레이될 수 있도록 베이어 패턴(BAYER)을 가공(또는 처리)하고, 가공(또는 처리)된 이미지 데이터를 인터페이스로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 이미지 센서(100)와 이미지 신호 프로세서(400)는 각각 칩으로 구현되고, 하나의 패키지, 예컨대 멀티-칩 패키지(multi-chip package(MCP))로 구현될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 이미지 센서(100)와 이미지 신호 프로세서(400)는 하나의 칩으로 구현될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 센싱 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 이미지 센싱 장치(10)는 이미지 센서(100) 및 이미지 신호 프로세서(ISP, 400)를 포함할 수 있다.
로컬 톤 맵핑 회로(300)가 이미지 센서(100) 내에 구현되지 않고 이미지 신호 프로세서(400) 내에 구현된 것을 제외하면, 도 2의 이미지 센싱 장치(10)의 구조와 동작은 도 1의 이미지 센싱 장치(10)의 구조와 동작이 실질적으로 동일하거나 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
이하 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 톤 맵핑 회로를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 톤 맵핑 회로의 블록도를 나타내며, 도 4는 도 3에 도시된 로컬 톤 맵핑 회로에서 5x5 픽셀 사이즈의 커널을 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 로컬 톤 맵핑 회로(300)는 평균값 계산부(310), 범위 계산부(320) 및 로컬 톤 강도 조절부(330)를 포함한다.
평균값 계산부(310)는 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터(Pcenter)와 주변 픽셀 데이터(P1,1-P5,5)간의 차이의 절대값의 평균값을 계산할 수 있다.
이때, 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값은 하기 수식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00001
'dif_aver'는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값을 나타내고, 'N'은 커널 크기를 나타내며, 'abs
Figure pat00002
'는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터의 차이의 절대값을 나타내고, 'Pcenter'는 커널내 센터에 위치하는 픽셀 데이터를 나타내며, 'Px,y'는 x,y 좌표의 픽셀 데이터를 나타낸다. 본 실시예에서는 'N'는 '5'의 값을 갖을수 있으며, 'Px,y'는 도 4에 도시된 커널내 1,1의 픽셀 좌표부터 5,5의 픽셀 좌표에 해당되는 데이터를 나타낼 수 있다.
범위 계산부(320)는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값을 계산할 수 있다.
이때, 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값은 하기 수식 2와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
'
Figure pat00005
'는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값을 나타내고, '
Figure pat00006
'는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최소값을 나타내며, 'abs
Figure pat00007
'는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터의 차이의 절대값을 나타내고, Pcenter'는 커널내 센터에 위치하는 픽셀 데이터를 나타내며, 'Px,y'는 커널내 x,y 좌표에 해당되는 픽셀 데이터를 나타낸다.
로컬 톤 강도 조절부(330)는 상기 평균값 계산부에서 계산된 평균값과 상기 범위 계산부에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하고 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절할 수 있다.
이때, 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다르게 할당되는 가중치는 하기 수식 3과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00008
'dweight'는 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따른 가중치를 나타내고, 'dif_aver'는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값을 나타내며, '
Figure pat00009
'는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값을 나타내고, '
Figure pat00010
'는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최소값을 나타낸다.
또한, 로컬 톤 강도 조절부(330)는 각 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 미리 설정된 임계값을 기준으로 가중치를 설정할 수 있다.
로컬 톤 강도 조절부(330)는 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 크고 평균값이 작을때에는 해당되는 픽셀이 엣지와 먼 위치에 배치된 것으로 판단하여 로컬 톤의 강도를 줄일수 있다. 이와 같이 로컬 톤의 강도가 줄어들게 되면 엣지 성분이 로우 프리퀀시(Low Frequency)에 영향을 미치는 것을 줄일 수 있다.
또한, 로컬 톤 강도 조절부(330)는 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 작고 평균값이 클때에는, 해당되는 픽셀이 엣지와 가깝게 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 증가시킬 수 있다. 이를 통해 왜곡성분(Halo Artifact)이 넓게 퍼지는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 시시예에 따른 이미지 센싱 장치의 동작을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 동작은 평균값 계산 단계(S1000), 범위 계산 단계(S2000), 가중치를 할당하는 단계(S3000) 및 로컬톤 강도를 조절하는 단계(S4000)를 포함한다.
평균값 계산 단계(S1000)에서는 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 센터 픽셀 데이터와 해당 커널내의 주변 픽셀 데이터간 차이의 절대값의 평균값을 계산할 수 있다.
이때, 센터 픽셀 데이터와 커널내의 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값은 앞서 언급한 수식 1과 같이 계산될 수 있다.
범위 계산 단계(S2000)에서는 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산할 수 있다.
이때, 센터 픽셀 데이터와 커널내의 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값은 앞서 언급한 수식 2와 같이 계산될 수 있다.
가중치를 할당하는 단계(S3000)에서는 상기 평균값 계산 단계(S1000)에서 계산된 평균값과 상기 범위를 계산하는 단계(S2000)에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당할 수 있다.
가중치를 할당하는 단계(S3000)에서는, 각 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 미리 설정된 임계값을 기준으로 기준으로 가중치를 설정할 수 있다.
예를들어, 상기 가중치는 앞서 언급한 수식 3에 따라 설정될 수 있다.
로컬톤 강도를 조절하는 단계(S3000)에서는 서로 다르게 할당된 가중치에 따라 로컬톤 강도를 조절할 수 있다.
만약 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 크고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 작은 경우에는, 해당되는 픽셀이 엣지와 먼 위치에 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 줄일 수 있다.
만약 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 작고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 큰 경우에는, 해당되는 픽셀이 엣지와 가깝게 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일시예에 따른 이미지 센싱 장치가 적용된 시스템의 일 실시예를 설명한다. 도 6은 본 발명의 일시예에 따른 이미지 센싱 장치가 적용된 시스템의 일 실시예를 설명하는 블록도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 시스템은 퍼스널 컴퓨터 시스템, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 또는 노트북 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스, 셀룰러 폰, 스마트폰, 모바일 폰, 워크스테이션, 네트워크 컴퓨터, 소비자 디바이스, 애플리케이션 서버, 저장 디바이스, 지능형 디스플레이, 주변장치 디바이스 그 예로서 스위치, 모뎀, 라우터, 기타 등등, 또는 일반적으로 임의의 유형의 컴퓨팅 디바이스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 유형들의 컴퓨팅 디바이스 중 어느 것일 수 있다.
일 예시 실시예에 따라서, 도 6에 예시된 시스템은 시스템-온-칩(system-on-a-chip, SOC)을 나타낼 수 있다. 이름에서 암시되는 바와 같이, SOC(1000)의 컴포넌트들은 집적 회로 "칩"처럼 단일 반도체 기판 상에 집적될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컴포넌트들은 시스템에서 둘 이상의 별개의 칩 상에 구현될 수 있다. SOC(1000)는 본 명세서에서 예시로서 사용될 것이다.
예시된 실시예에서, SOC(1000)의 컴포넌트들은 중앙 프로세싱 유닛(CPU) 컴플렉스(1020), 온-칩 주변장치 컴포넌트들(1040A 및 1040B)(보다 간략하게, "주변장치들"), 메모리 제어기(MC)(1030), 이미지 신호 프로세서(400) 및 통신 패브릭(fabric)(1010)을 포함할 수 있다.
SOC(1000)는 또한 추가 컴포넌트들에, 그 예로서 메모리(1800) 및 이미지 센서(100)에 결합될 수 있다. 컴포넌트들(1020, 1030, 1040A 및 1040B, 그리고 200) 모두는 통신 패브릭(1010)에 결합될 수 있다. 메모리 제어기(1030)는 사용 중에 메모리(1800)에 결합될 수 있고, 주변장치(1040B)는 사용 중에 외부 인터페이스(1900)에 결합될 수 있다.
예시되는 실시예에서, CPU 컴플렉스(1020)는 하나 이상의 프로세서(1024) 및 레벨 2(L2) 캐시(1022)를 포함할 수 있다. 주변장치들(1040A 및 1040B)은 SOC(1000)에 포함된 추가 하드웨어 기능성의 임의의 세트일 수 있다. 예를들어, 주변장치들(1040A 및 1040B)은 하나 이상의 디스플레이 디바이스들 상에 비디오 데이터를 디스플레잉하도록 구성된 디스플레이 제어기들, 그래픽 프로세싱 유닛(GPU)들, 비디오 인코더/디코더들, 스케일러(scaler)들, 로테이터(rotator)들, 블렌더(blender)들, 기타 등등을 포함할 수 있다.
이미지 신호 프로세서(400)는 이미지 센서(100)(또는 다른 이미지 센서)로부터 이미지 캡처 데이터를 프로세싱할 수 있다. 이미지 신호 프로세서(400) 및 이미지 센서(100)는 도 1 내지 도 5에 도시된 이미지 신호 프로세서(400)와 이미지 센서(100)의 구성 및 동작이 적용될 수 있다.
주변장치들은 또한 오디오 주변장치들 그 예로서 마이크로폰들, 스피커들, 마이크로폰들 및 스피커들에 대한 인터페이스들, 오디오 프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 믹서들, 기타 등등을 포함할 수 있다. 주변장치들은, 인터페이스들 그 예로서 범용 직렬 버스(USB), PCI 익스프레스(PCIe)를 포함한 주변장치 컴포넌트 인터커넥트(PCI), 직렬 및 병렬 포트들, 기타 등등을 포함한 SOC(1000) 외부의 다양한 인터페이스들(1900)에 대한 주변장치 인터페이스제어기들(예컨대, 주변장치(1040B))을 포함할 수 있다. 주변장치들은 네트워킹 주변장치들 그 예로서 미디어 액세스 제어기(MAC)들을 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 임의의 세트의 하드웨어가 다양한 실시예들에따라서, 포함될 수 있다.
CPU 컴플렉스(1020)는 SOC(1000)의 CPU 역할을 하는 하나 이상의 CPU 프로세서들(1024)을 포함할 수 있다. 시스템의 CPU는 시스템, 그 예로서 운영체제의 메인 제어 소프트웨어를 실행하는 프로세서(들)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 사용 중 CPU에 의해 실행되는 소프트웨어는 시스템의 다른 컴포넌트들을 제어하여 소기의 시스템의 기능성을 실현할 수 있다. 프로세서들(1024)은 또한 다른 소프트웨어, 그 예로서 애플리케이션 프로그램들을 실행할 수 있다. 애플리케이션 프로그램들은 사용자 기능성을 제공할 수 있고, 저 레벨 디바이스 제어를 위해 운영체제에 의존할 수 있다. 따라서, 프로세서들(1024)은 또한 애플리케이션 프로세서들로 지칭될 수 있다.
CPU 컴플렉스(1020)는 다른 하드웨어, 그 예로서 L2 캐시(1022) 및/또는 시스템의 다른 컴포넌트들에 대한 인터페이스(예컨대, 통신 패브릭(1010)에 대한 인터페이스)를 더 포함할 수 있다.
일반적으로, 프로세서는 프로세서에 의해 구현된 명령어 세트 아키텍처에 정의된 명령어들을 실행하도록 구성된 임의의 회로 및/또는 마이크로코드를 포함할 수 있다. 명령어들을 실행시키는 것에 응답하여 프로세서들 상에 의해 동작되는 명령어들 및 데이터는 메모리(1800)에 일반적으로 저장될 수 있지만, 소정의 명령어들 역시 주변장치들로의 직접적인 프로세서 액세스에 대해 정의될 수 있다. 프로세서들은 시스템 온 칩(SOC(1000)) 또는 다른 레벨들의 통합부로서 다른 컴포넌트들과 함께 집적 회로 상에서 구현된 프로세서 코어들을 망라할 수 있다. 프로세서들은 별개의 마이크로프로세서들, 프로세서 코어들 및/또는 멀티칩 모듈 구현부들 내에 집적화된 마이크로프로세서들, 다수의 집적 회로들로서 구현된 프로세서들, 기타 등등을 더 망라할 수 있다.
메모리 제어기(1030)는 일반적으로 SOC(1000)의 다른 컴포넌트들로부터 메모리 동작들을 수신하고, 메모리(1800)에 액세스하여 메모리 동작들을 완수하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 메모리 제어기(1030)는 임의의 유형의 메모리(1800)에 액세스하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(1800)는 SRAM(static random accessmemory), DRAM(dynamic RAM), 그 예로서 더블 데이터 레이트(DDR, DDR2, DDR3 기타 등등) DRAM을 포함하는 SDRAM(synchronous DRAM)일 수 있다. 저전력/모바일 버전들의 DDR DRAM(예컨대, LPDDR, mDDR 기타 등등)이 지원될 수 있다. 메모리 제어기(1030)는 동작들을 지시하고(그리고 잠재적으로 재지시하고) 동작들을 메모리(1800)에 제시하는, 메모리 동작들을 위한 큐들을 포함할 수 있다. 메모리 제어기(1030)는 메모리로의 기입을 기다리는 기입 데이터 및 메모리 동작의 소스로의 복귀를 기다리는 판독 데이터를 저장하는 데이터 버퍼들을 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 메모리 제어기(1030)는 최근에 액세스된 메모리 데이터를 저장하는 메모리 캐시를 포함할 수 있다. SOC 구현예들에서, 예를 들어, 메모리 캐시는, 다시 곧 액세스될 것으로 예상되는 경우에 메모리(1800)로부터의 데이터의 재-액세스를 피함으로써, SOC에서의 전력 비를 감소시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 메모리 캐시는 또한, 소정의 컴포넌트들만을 보조하는 프라이빗 캐시들 그 예로서 프로세서들(1024)의 L2 캐시(1022) 또는 캐시들과 상반되는 것과 같은, 시스템 캐시로서 지칭될 수 있다. 추가적으로, 몇몇 실시예에서, 시스템 캐시는 메모리 제어기(1030) 내에 위치될 필요가 없다.
실시예에서, 메모리(1800)는 칩-온-칩 또는 패키지-온-패키지 구성으로 SOC(1000)와 함께 패키징될 수 있다. SOC(1000) 및 메모리(1800)의 멀티칩 모듈 구성 역시 사용될 수 있다. 그러한 구성들은 시스템 내의 다른 컴포넌트들로의(예컨대, 종점들 16A 및 16B로의) 전송들보다 (데이터 관측 면에서) 상대적으로 더 안정적일 수
있다. 따라서, 보호 데이터는 메모리(1800)에 암호화되지 않은 상태로 상주할 수 있는 반면, 보호 데이터는 SOC(1000)와 외부 종점들 사이에서의 교환을 위해 암호화될 수 있다.
통신 패브릭(1010)은 SOC(1000)의 컴포넌트들 중에서 통신을 위한 임의의 통신 인터커넥트 및 프로토콜일 수 있다. 통신 패브릭(1010)은 공유 버스 구성들, 크로스 바(cross bar) 구성들, 및 브릿지를 갖는 계층적 버스들을 포함한 버스에 기반할 수 있다. 통신 패브릭(1010)은 또한 패킷에 기반할 수 있고, 브릿지를 갖는 계층이거나, 크로스 바, 지점 간 연결(point-to-point), 또는 다른 인터커넥트들일 수 있다. 도 6에 도시된 개수보다 많거나 적은 각각의 컴포넌트/서브컴포넌트가 있을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 본 명세서에서 기술된 방법들은 컴퓨터 프로그램 제품, 또는 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 비-일시적인, 컴퓨터-판독가능 저장 매체는 컴퓨터 시스템(또는 다른 전자 디바이스들)을 프로그램하여, 본 명세서에 기술된 기법들 중 몇몇 또는 모두를 수행하기 위해 사용될 수 있는 명령어들을 저장할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 저장 매체는 기계(예컨대, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태(예컨대, 소프트웨어, 프로세싱 애플리케이션)로 정보를 저장하는 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 기계-판독가능 매체는 자기 저장 매체(예컨대, 플로피 디스켓); 광 저장 매체(예컨대, CD-ROM); 광자기 저장 매체; 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 소거 및 프로그램가능 메모리(예컨대, EPROM 및 EEPROM); 플래시 메모리; 전기, 또는 프로그램 명령어들을 저장하기에 적합한 다른 유형들의 매체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 추가로, 프로그램 명령어들은 광, 음향 또는 다른 형태의 전파된 신호(예컨대, 반송파들, 적외선 신호들, 디지털 신호들, 기타 등등)를 사용하여 통신될 수 있다.
컴퓨터 시스템(1000)은 하나 이상의 모듈들, 그 예로서 동일한 컴퓨터 시스템의 메모리(1800)에 저장된 프로그램 명령어들 내에 존재할 수 있거나, 컴퓨터 시스템(1000)과 유사하거나 서로 다른 또 다른 컴퓨터 시스템의 메모리 내에 저장된 프로그램 명령어들 내에 존재할 수 있는, 로컬 톤 맵핑 회로를 실행하도록 구성될 수 있는 프로세서 유닛(1020)(가능하다면 다수의 프로세서들, 싱글-스레드(threaded) 프로세서, 멀티-스레드 프로세서, 멀티-코어 프로세서, 기타 등등을 포함함)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 이미지 센싱 장치
100: 이미지 센서
200: 픽셀 어레이
300: 톤 맵핑 회로
310: 평균값 계산부
320: 범위 계산부
330: 로컬 톤 강도 조절부
400: 이미지 신호 프로세서

Claims (15)

  1. 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값을 계산하는 평균값 계산부;
    상기 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산하는 범위 계산부; 및
    상기 평균값 계산부에서 계산된 평균값과 상기 범위 계산부에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하고 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절하는 로컬 톤 강도 조절부를
    포함하는 로컬 톤 맵핑 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 톤 강도 조절부는 각 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 미리 설정된 임계값을 기준으로 상기 가중치를 설정하는 로컬 톤 맵핑 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가중치는 하기 수식에 따라 설정되며,
    Figure pat00011

    'dweight'는 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따른 가중치를 나타내고, 'dif_aver'는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값을 나타내며, '
    Figure pat00012
    '는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값을 나타내고, '
    Figure pat00013
    '는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최소값을 나타내는 로컬 톤 맵핑 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 톤 강도 조절부는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 크고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 작을때, 해당되는 픽셀이 엣지와 먼 위치에 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 줄이는 로컬 톤 맵핑 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 톤 강도 조절부는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 작고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 클때, 해당되는 픽셀이 엣지와 가깝게 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 증가시키는 로컬 톤 맵핑 회로.
  6. 복수의 픽셀을 구비한 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서의 출력신호를 처리하는 이미지 신호 프로세서를 포함하되,
    상기 이미지 센서 및 상기 이미지 신호 프로세서중 어느 하나의 내부에 로컬 톤 맵핑 회로가 구현되며,
    상기 로컬 톤 맵핑 회로는,
    픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값을 계산하는 평균값 계산부;
    상기 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산하는 범위 계산부; 및
    상기 평균값 계산부에서 계산된 평균값과 상기 범위 계산부에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하고 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절하는 로컬 톤 강도 조절부를
    포함하는 이미지 센싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로컬 톤 강도 조절부는 각 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 미리 설정된 임계값을 기준으로 상기 가중치를 설정하는 이미지 센싱 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가중치는 하기 수식에 따라 설정되며,
    Figure pat00014

    'dweight'는 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따른 가중치를 나타내고, 'dif_aver'는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값을 나타내며, '
    Figure pat00015
    '는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값을 나타내고, '
    Figure pat00016
    '는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최소값을 나타내는 이미지 센싱 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 로컬 톤 강도 조절부는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 크고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 작을때, 해당되는 픽셀이 엣지와 먼 위치에 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 줄이는 이미지 센싱 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 로컬 톤 강도 조절부는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 작고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 클때, 해당되는 픽셀이 엣지와 가깝게 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 증가시키는 이미지 센싱 장치.
  11. 픽셀 어레이로부터 출력된 각 픽셀 데이터중 커널내의 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값을 계산하는 단계;
    상기 커널내 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위를 계산하는 단계; 및
    상기 평균값 계산부 단계에서 계산된 평균값과 상기 범위를 계산하는 단계에서 계산된 최대값과 최소값 범위를 바탕으로 해당 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 서로 다른 가중치를 할당하는 단계; 및
    상기 가중치 할당단계에서 할당된 가중치에 따라 로컬 톤의 강도를 조절하는 단계를
    포함하는 이미지 센싱 장치를 구동하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가중치 할당단계에서는, 각 픽셀과 엣지간의 거리에 따라 미리 설정된 임계값을 기준으로 기준으로 상기 가중치를 설정하는 이미지 센싱 장치를 구동하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가중치는 하기 수식에 따라 설정되며,
    Figure pat00017

    'dweight'는 커널내 픽셀과 엣지간의 거리에 따른 가중치를 나타내고, 'dif_aver'는 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 평균값을 나타내며, '
    Figure pat00018
    '는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값을 나타내고, '
    Figure pat00019
    '는 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최소값을 나타내는 이미지 센싱 장치를 구동하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 로컬 톤의 강도를 조절하는 단계에서는, 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 크고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 작을때, 해당되는 픽셀이 엣지와 먼 위치에 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 줄이는 이미지 센싱 장치를 구동하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 로컬 톤의 강도를 조절하는 단계에서는, 상기 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차이의 절대값의 최대값과 최소값 범위가 기 설정된 값보다 작고 센터 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터간의 차의 절대값의 평균값은 기 설정된 값보다 클때, 해당되는 픽셀이 엣지와 가깝게 배치된 것으로 판단하여 상기 로컬 톤의 강도를 증가시키는 이미지 센싱 장치를 구동하는 방법.


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