KR20220101452A - 영상 처리 방법 및 이를 지원하는 전자 장치 - Google Patents

영상 처리 방법 및 이를 지원하는 전자 장치 Download PDF

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KR20220101452A
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강인구
박재희
원종훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 전자 장치는 이미지 센서, 메모리, 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 이미지 센서를 이용하여, 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 복수의 제1 영상들을 획득하고, 상기 복수의 제1 영상들 각각에 대해 제2 비트수를 기준으로 비트화 하여 복수의 제2 영상들을 생성하고, 상기 복수의 제2 영상들 중 제1 시간의 기준 영상을 기반으로 상기 복수의 제2 영상들을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상을 생성하고, 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 제1 시간에 획득된 원본 영상과, 상기 제3 영상을 HDR(high dynamic range) 합성하여 제4 영상을 생성할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시예가 가능하다.

Description

영상 처리 방법 및 이를 지원하는 전자 장치{Method for processing the image and the electronic device supporting the same}
본 문서에서 개시되는 다양한 실시예들은 영상 처리 방법 및 이를 지원하는 전자 장치와 관련된다.
스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 전자 장치는 카메라 모듈을 포함하여, 사진 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 또한, DSLR, 미러리스 디지털 카메라 등 다양한 형태의 영상 촬영 장치가 출시되고 있다. 상기 전자 장치 또는 영상 촬영 장치는 다양한 촬영 모드에 따른 이미지 변환 효과를 제공하고 있다. 사용자는 촬영 환경에 따라 촬영 모드를 선택할 수 있고, 다양한 이미지 효과가 적용된 이미지를 촬영할 수 있다.
전자 장치에서 제공하는 이미지 처리 효과 중 HDR(high dynamic range)은, 암부와 명부에 대한 계조(dynamic range)를 확장하여 사람의 인지(perception)와 비슷한 영상을 획득하는 기술이다. HDR을 통해, 영상의 암부의 표현력이 향상되고, 영상의 명부의 포화가 억제될 수 있다.
전자 장치는 HDR(high dynamic range)을 적용하는 경우, 노광이 다른 복수의 영상들을 이용하여 HDR 합성하거나, 1장의 영상에서 부분별로 노광을 다르게 하여 얻어진 영상을 이용하여 HDR 합성할 수 있다. 이 경우, 모션 블러나 사용자의 손떨림에 의한 핸드 블러로 인한 잔상(ghost) 현상이 발생할 수 있다.
전자 장치는 1장의 원본 영상에서 서로 다른 밝기 분포를 갖는 복수의 영상들을 생성하여 HDR 합성할 수 있다. 이 경우, 암부 영상에 대한 변환 작업에 의해 노이즈가 발생할 수 있다.
다양한 실시예는 복수의 제1 영상들로부터 비트화 과정을 통해 생성한 복수의 제2 영상들을 이용하여 HDR 합성을 수행하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는 이미지 센서, 메모리, 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 이미지 센서를 이용하여, 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 복수의 제1 영상들을 획득하고, 상기 복수의 제1 영상들 각각에 대해 제2 비트수를 기준으로 비트화 하여 복수의 제2 영상들을 생성하고, 상기 복수의 제2 영상들 중 제1 시간의 기준 영상을 기반으로 상기 복수의 제2 영상들을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상을 생성하고, 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 제1 시간에 획득된 원본 영상과, 상기 제3 영상을 HDR(high dynamic range) 합성하여 제4 영상을 생성할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 동일 시간에서 획득된 밝기가 다른 2개의 영상을 합성하여, 잔상 효과(Ghost side-effect)가 없는 HDR 영상을 생성할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 비트화 과정 및 멀티 프레임 합성을 통해 노이즈가 제거된 HDR 영상을 생성할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도 이다.
도 2a 는 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
도 2b는 다양한 실시 예에 따른 전처리부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 HDR 합성 과정을 나타낸다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 도 4의 이미지 처리 과정을 나타내는 이미지 예시도이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 제2 비트화 과정을 통한 복수의 제2 영상들의 생성을 나타낸다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 제2 비트화 과정에 따른 픽셀값 맵핑 예시도이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 HDR 영상 생성을 나타내는 예시도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2a는 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
도 2a를 참조하면, 전자 장치(201)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 외부의 피사체로부터 반사되는 빛을 수집하여 사진 또는 동영상을 촬영하는 장치일 수 있다. 전자 장치(201)는 렌즈부(210), 셔터부(220), 이미지 센서(또는 촬상 소자부)(230), 센서 인터페이스(235), 영상 처리부(240), 메모리(270) 및 디스플레이(280)를 포함할 수 있다.
렌즈부(210)은 피사체에서 장치에 도달한 빛을 수집할 수 있다. 수집된 빛은 이미지 센서(230)에 결상될 수 있다.
셔터부(220)는 슬릿 주행을 함으로써 이미지 센서(210)로의 노광량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 셔터부(220)는 기구적 형태를 가지는 셔터로 구성될 수도 있고, 센서의 컨트롤을 통한 전자 셔터로 구성될 수도 있다. 다른 예를 들어, 셔터부(220)는 선막(전면 셔터막)만 전자적으로 구성하는 셔터일 수도 있다.
이미지 센서(230)는 광전 전환 효과로 빛을 전자적인 영상 신호로 변환할 수 있다. 영상 신호는 센서 인터페이스(235)를 통해서 영상 처리부(240)에 전달될 수 있다. 이미지 센서(230)는 2차원 배치되는 화소군을 포함할 수 있고, 각각의 화소에서 빛을 전자적인 영상 데이터로 변환할 수 있다. 이미지 센서(230)는 각각의 픽셀에 기록된 광전 전환 효과에 따른 전자적인 영상 데이터를 읽을 수 있다(read-out).
다양한 실시 예에 따르면, 이미지 센서(230)는 영상 처리부(240)에서 정해진 노광 시간으로 셔터부(220)를 조절 해서 이미지 센서(230)에 전달되는 빛의 양(노광량)을 조절할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 결상되는 빛이 도달 하기 전 광량을 조절하는 조리개 역할의 기구물을 더 포함할 수 있다.
센서 인터페이스(235)는 이미지 센서(230)와 영상 처리부(240) 사이의 인터페이스를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 인터페이스(235)는 전자 장치(201)의 구성에 따라 영상 처리부(240) 내부의 전처리부(250)의 앞이나 뒤에 위치 할 수 있다.
영상 처리부(240)는 이미지 센서(230)에서 수집한 영상 데이터를 다양한 과정으로 처리하여, 메모리(270)에 저장하거나 디스플레이(280)에 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영상 처리부(240)는 전자 장치(201) 내부의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))일 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 영상 처리부(240)는 전자 장치(201) 내부의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))와 별개일 수 있고, 영상 처리부(240)에서 수행되는 기능의 적어도 일부는 전자 장치(201) 내부의 프로세서(120)에서 수행될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 영상처리부(240)는 전처리부(예: Pre ISP)(250) 및 메인 처리부(예: image signal processor; ISP)(260)을 포함할 수 있다.
전처리부(예: Pre ISP)(250)는 이미지 센서(230)을 통해 획득한 영상(또는 이미지 프레임)을 저장할 수 있다. 전처리부(250)는 저장된 영상을 로드하여 이미지 처리하거나 변환할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전처리부(250)는 이미지 센서(230)을 통해 획득한 동일한 노출의 복수의 제1 영상들을 이용하여 HDR 합성을 수행할 수 있다.
메인 처리부(260)(예: AP 또는 ISP)는 전처리부(250)를 통해 처리된 영상 신호에 대한 디지털 신호 처리를 수행할 수 있다. 메인 처리부(260)는 전처리부(250)로부터 수신한 신호를 보정 또는 합성하여 이미지 신호를 생성할 수 있다. 메인 처리부(260)는 생성된 이미지 신호를 디스플레이(250)를 통하여 표시하게 할 수 있다. 메인 처리부(260)는 이미지 데이터 신호의 증폭, 변환, 처리와 같은 변환을 수행할 수 있다.
저장부(270)(예: 도 1의 메모리(130))는 현재의 이미지 또는 촬영 장치 제어를 위해 필요한 정보 등을 저장할 수 있다.
디스플레이(280)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))는 영상 처리부(240)에서 처리된 영상 데이터를 이용하여 이미지를 출력할 수 있다.
도 2b는 다양한 실시 예에 따른 전처리부의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2b는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2b를 참조하면, 이미지 센서(230)는 각각의 픽셀에 기록된 광전 전환 효과에 따른 전자적인 영상 데이터를 읽을 수 있다(read-out). 전처리부(250)은 이미지 센서(230)를 통해 획득한 영상 데이터를 프레임 단위로 프레임 메모리(frame memory)(315)에 저장될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 이미지 센서(230)는 행(또는 열) 단위로 영상 데이터를 읽을 수 있다. 예를 들어, 1~N열을 포함하는 프레임에서, 1회의 리드 아웃으로 제1 행(또는 열)의 데이터를 읽고, 마지막의 리드 아웃으로 N행(또는 열)의 데이터를 읽어서, 하나의 프레임에 대한 영상 데이터를 저장할 수 있다.
전처리부(250)는 복수의 영상들의 영상 데이터를 프레임 메모리(frame memory)(315)에 저장하고, 저장된 영상 데이터를 로드하여 처리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전처리부(250)는 HDR 영상을 생성할 수 있다.
전처리부(250)은 데이터 제어부(310), 프레임 메모리(315), 이미지 결합부(320) 및 감마 모듈(330)을 포함할 수 있다.
데이터 제어부(310)는 이미지 센서(230)에서 획득한 영상 데이터를 주변의 전처리부(250)의 내부 구성에 전송할 수 있다. 예를 들어, 데이터 제어부(310)는 영상 데이터를 프레임 단위로 프레임 메모리(315)로 저장할 수 있다.
프레임 메모리(frame memory)(315)는 이미지 센서(230)에서 리드 아웃된 영상 데이터를 저장할 수 있다. 프레임 메모리(315)는 현재 시점에서 리드 아웃된 프레임 데이터 및 이전의 연속된 프레임 데이터를 저장할 수 있다. 프레임 메모리(315)에 저장된 영상 데이터는 이미지 결합부(320)에 의해 로드되어 처리될 수 있다.
이미지 결합부(320)는 프레임 메모리(315)에 저장된 영상 데이터를 로드할 수 있다. 이미지 결합부(320)는 로드한 영상 데이터를 변환하거나 결합하여 HDR 영상을 생성할 수 있다. HDR 영상은 원본 영상을 구성하는 픽셀의 다이나믹 레인지(dynamic range;DR)가 확장된 이미지일 수 있다.
감마 모듈(330)은, 이미지 결합부(320)의 연산에 의해 생성된 결합 이미지의 픽셀 별 비트 폭을 DR감소 없이 축소시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전처리부(240)의 동작의 적어도 일부는 도 2a의 메인 처리부(260)에서 수행될 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 동작 350에서, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 또는 영상 처리부(예: 도 2a 의 영상 처리부(240))는 이미지 센서(예: 도 2a의 이미지 센서(230))를 통해 복수의 제1 영상들(또는 제1 이미지 그룹)을 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들은 서로 동일한 노광 시간(노출값)을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들 각각은 제1 비트수의 비트 뎁스(bit-depth)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 비트수는 12비트일 수 있고, 제1 영상을 구성하는 각각의 픽셀은, 0 내지 4095(=212 -1)의 값 중 하나를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들은 지정된 시간 간격으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 상기 시간 간격은 0.01초일 수 있다. 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 지정된 시간 간격으로 동일한 노출을 가지는 복수의 제1 영상들을 획득하여, 프레임 메모리(예: 도 1의 메모리(130) 또는 도 2b의 프레임 메모리(315))에 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들은 노출값이 지정된 값 이하(또는 미만)으로 설정된 상태에서 획득될 수 있다. 복수의 제1 영상들은 상대적으로 어두운 영상일 수 있고, 포화된 픽셀이 없거나 최소화된 영상일 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 영상들은 HDR 촬영 모드로 진입하여 촬영된 영상일 수 있다.
동작 360에서, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 복수의 제1 영상들 각각에 대한 제2 비트수를 기준으로 비트화하는 과정(이하, 제2 비트화 과정)을 통해 복수의 제2 영상들(또는 제2 이미지 그룹)을 생성할 수 있다. 제2 비트수는 동작 350에서의 제1 비트수보다 작은 값일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 비트화 과정에서, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제1 영상의 픽셀들의 비트 뎁스를 제1 비트수(예: 12 bit)에서 제2 비트수(예: 10 bit)로 축소하고(clipping), 지정된 디지털 이득(예: 4배)을 반영하여 제2 영상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 비트수가 12bit이고, 제2 비트수가 10bit 인 경우, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제1 영상의 픽셀 중 0 내지 1023(=210 -1) 중 하나를 가지는 픽셀에 대해 지정된 디지털 이득(예: 4배)을 반영하고, 제1 영상의 픽셀 중 1024 이상의 값을 가지는 픽셀을 제1 비트수의 최대값 4095(=212 - 1)로 맵핑하여 제2 영상을 생성할 수 있다. 생성된 제2 영상은 제1 영상보다 2 단계(2 ev) 밝은 영상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 복수의 제1 영상들 각각에 대해 제2 비트화 과정을 수행하여, 복수의 제1 영상들과 동일한 개수의 복수의 제2 영상들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 영상들이 N장인 경우, 제2 비트화 과정을 통해 N장의 복수의 제2 영상들이 생성될 수 있다. 복수의 제1 영상들과 복수의 제2 영상들은 1대 1로 매칭될 수 있다.
동작 370에서, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 복수의 제2 영상들 중 제1 시간에 대응하는 영상(이하, 기준 영상)을 기반으로 상기 복수의 제2 영상들 중 적어도 2개 이상의 이미지를 합성하여 제3 영상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 기준 영상을 기반으로 복수의 제2 영상들을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상을 생성할 수 있다. 멀티 프레임 합성을 통해, 기준 영상에서 노이즈가 제거되거나 엣지가 강조된 제3 영상이 생성될 수 있다. 제3 영상은 기준 영상과 동일한 비트 뎁스를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기준 영상은 복수의 제1 영상들 중 첫번째로 획득된 영상에 대응하는 영상일 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 기준 영상은 복수의 제1 영상들 중 지정된 조건(예: 지정된 밝기 이하)에 따라 결정되는 영상에 대응할 수 있다.
동작 380에서, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 복수의 제1 영상들 중 제1 시간에 획득된 영상(이하, 원본 영상)과 제3 영상(이하, 변환 영상)을 HDR 합성하여 제4 영상(이하, HDR 영상)을 생성할 수 있다.
변환 영상의 생성시에 이용된 기준 영상은 원본 영상을 변환하여 생성된 영상일 수 있다. 기준 영상과 원본 영상은 모두 동일한 제1 시간에 대응할 수 있다. 이에 따라, 원본 영상과 변환 영상을 결합하여 생성된 HDR 영상은 모션 발생에 따른 잔상(ghost)이 없을 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 HDR 합성 과정을 나타낸다. 도 4는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 또는 영상 처리부(예: 도 2a 의 영상 처리부(240))는 이미지 센서(예: 도 2a 의 이미지 센서(230))를 통해 복수의 제1 영상들(410)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 t1 시간에서 tn 시간 동안 N장의 이미지 프레임들(410-1 내지 410-N)을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들(410)을 구성하는 이미지 프레임들(410-1 내지 410-N)은 서로 동일한 노광 시간(또는 노출값)을 가질 수 있다.
복수의 제1 영상들(410)을 구성하는 이미지 프레임들(410-1 내지 410-N) 각각은 제1 비트수의 비트 뎁스(bit-depth)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 비트수는 12비트일 수 있고, 이미지 프레임들(410-1 내지 410-N)을 구성하는 픽셀은, 0 내지 4095 (=212 -1) 중 하나의 값을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들(410)은 프레임 메모리(예: 도 1의 메모리(130) 또는 도 2b의 프레임 메모리(315))에 저장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들(410)을 구성하는 이미지 프레임들(410-1 내지 410-N)은 지정된 시간 이내(예: 1초)에 획득된 영상 이거나, 지정된 촬영 모드(예: HDR 촬영 모드)에서 촬영된 영상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들(410)은 노출값이 지정된 값 이하(또는 미만)으로 설정된 상태에서 획득될 수 있다. 복수의 제1 영상들(410)은 상대적으로 어두운 영상일 수 있고, 포화된 픽셀이 없거나 최소화된 영상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 제1 영상들(410)은 제2 비트화 과정(415)을 통해 복수의 제2 영상들(420)로 변환될 수 있다. 복수의 제1 영상들(410)은 복수의 제2 영상들(420)과 1대 1로 매칭될 수 있다. 복수의 제1 영상들(410)이 N개의 이미지 프레임을 포함하는 경우, 복수의 제2 영상들(420)도 N개의 이미지 프레임을 포함할 수 있다.
예를 들어, 복수의 제1 영상들(410) 중 제1 시간(t1)에 촬영된 제1 이미지 프레임(410-1)은 복수의 제2 영상들(420)의 제1 이미지 프레임(420-1)으로 변경될 수 있다. 복수의 제1 영상들(410) 중 제2 시간(t2)에 촬영된 제2 이미지 프레임(410-2)은 복수의 제2 영상들(420)의 제2 이미지 프레임(420-2)으로 변경될 수 있다. 유사한 방식으로, 복수의 제1 영상들(410) 중 제N 시간(tn)에 촬영된 제N 이미지 프레임(410-N)은 복수의 제2 영상들(420)의 제N 이미지 프레임(420-N)으로 변경될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 다양한 방법의 제2 비트화 과정(415)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제2 비트화 과정(415)은 복수의 제1 영상들(410) 각각에 대해 비트 뎁스를 지정된 비트수로 축소하여 클리핑하고, 지정된 디지털 이득(예: 4배)을 반영하는 과정일 수 있다. 제2 비트화 과정(415)을 통해 생성된 복수의 제2 영상들(420) 각각은 대응하는 제1 영상보다 밝은 영상일 수 있다. 제2 비트화 과정(415)에 대한 추가 정보는 도 6 및 도 7을 통해 제공될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 제2 영상들(420)은 하나의 기준 영상(420-1)을 기반으로 멀티 프레임 합성되어, 하나의 변환 영상(430)으로 변환될 수 있다. 기준 영상(420-1)은 HDR 합성(425)에 이용되는 원본 영상(410-1)을 제2 비트화(415)하여 생성된 영상일 수 있다. 멀티 프레임 합성 과정을 통해 생성된 변환 영상(430)은 기준 영상(420-1)과 동일한 비트 뎁스를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 멀티 프레임 합성 과정은, 기준 영상(420-1)에 나머지 (N-1) 장의 이미지 프레임들(420-2 내지 420-N)을 합성하는 동작을 포함할 수 있다. 이를 통해, 노이즈 감소, 엣지 영역 강조의 효과가 발생할 수 있다. 복수의 제1 영상들(410)을 구성하는 이미지 프레임들(410-1 내지 410-N)이 동일 노출인 경우, 멀티 프레임 합성 과정을 통한 노이즈 제거 효과 또는 엣지 영역이 강조되는(또는 엣지 검출) 효과가 높아질 수 있다.
도 4에서는 t1 시간에 획득한 이미지 프레임(420-1)이 기준 영상인 경우를 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 시간에 획득된 이미지 프레임이 기준 영상으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 영상들(410) 중 제3 이미지 프레임(410-3)이 원본 영상인 경우, 복수의 제2 영상들(420) 중 제3 이미지 프레임(420-3)이 기준 영상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 멀티 프레임 합성 과정을 통해 생성된 변환 영상(430)은 원본 영상(410-1)과 HDR 합성(425)될 수 있다. 원본 영상(410-1)은 멀티 프레임 합성 과정에 이용된 기준 영상(420-1)에 대응할 수 있다. 원본 영상(410-1)을 제2 비트화(415)하여 기준 영상(420-1)이 생성될 수 있고, 기준 영상(420-1)을 기반으로 변환 영상(430)이 생성될 수 있다. 이에 따라, 변환 영상(430)과 원본 영상(410-1)을 이용하여 HDR 영상(440)을 생성하는 경우, 객체의 모션 발생에 의한 잔상 효과가 발생하지 않을 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 도 4의 이미지 처리 과정을 나타내는 이미지 예시도이다. 도 5에서는 5장의 제1 영상들을 이용하여 HDR 합성을 수행하는 과정을 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 또는 영상 처리부(예: 도 2a 의 영상 처리부(240))는 이미지 센서(예: 도 2a 의 이미지 센서(230))를 통해 5장의 제1 영상들(410-1 내지 410-5)을 획득할 수 있다. 제1 영상들(410-1 내지 410-5)이 획득되는 시간 사이에는 시간 차이가 발생할 수 있고, 객체(401)의 움직임이 발생할 수 있다.
제1 내지 제5 이미지 프레임들(410-1 내지 410-5)은 서로 동일한 노광 시간(또는 노출값)을 가질 수 있다. 제1 내지 제5 이미지 프레임들(410-1 내지 410-5)의 노출값은 상대적으로 짧게 설정될 수 있다.
제1 영상들(410-1 내지 410-5)은 제2 비트화 과정을 통해 제2 영상들(420-1 내지 420-5)로 각각 변환될 수 있다. 제1 영상들(410-1 내지 410-5)은 제2 비트화를 통해 변환되는 제2 영상들(420-1 내지 420-5)보다 어두운 영상일 수 있고, 포화 픽셀이 없거나 최소화된 영상일 수 있다. 제2 비트화를 통해 생성된 제2 영상들(420-1 내지 420-5)은 제1 영상들(410-1 내지 410-5) 보다 밝은 영상일 수 있고, 포화 픽셀이 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 영상들(420-1 내지 420-5)은 하나의 기준 영상(420-1)을 기반으로 멀티 프레임 합성되어, 변환 영상(430)으로 변환될 수 있다. 기준 영상(420-1)은 HDR 합성(425)에 이용되는 원본 영상(410-1)을 제2 비트화하여 생성된 영상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 멀티 프레임 합성 과정을 통해 생성된 변환 영상(430)은 원본 영상(410-1)과 HDR 합성될 수 있다. 원본 영상(410-1)은 멀티 프레임 합성 과정에 이용된 기준 영상(420-1)에 대응할 수 있다. 원본 영상(410-1)을 제2 비트화(415)하여 기준 영상(420-1)이 생성될 수 있고, 기준 영상(420-1)을 기반으로 변환 영상(430)이 생성될 수 있다. 이에 따라, 변환 영상(430)과 원본 영상(410-1)을 이용하여 HDR 영상(440)을 생성하는 경우, 객체(401)에 모션 차이가 발생하지 않을 수 있고, 이에 따른 잔상 효과가 발생하지 않을 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 제2 비트화 과정을 통한 복수의 제2 영상들의 생성을 나타낸다. 도 7은 다양한 실시예에 따른 제2 비트화 과정에 따른 픽셀값 맵핑 예시도이다. 도 6 및 도 7은 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 또는 영상 처리부(예: 도 2a 의 영상 처리부(240))는 제1 영상(610)에 대한 제2 비트화 과정(예: 도 4의 제2 비트화 과정(415))을 통해 제2 영상(620)을 생성할 수 있다. 제1 영상(610)이 제1 비트 값의 비트 뎁스를 가지는 경우, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제1 비트 값 보다 작은 제2 비트 값을 임계값으로 하여, 임계값 보다 작은 픽셀 값을 일정 비율로 확대하여 제2 영상(620)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 영상(610)의 비트 뎁스가 12 bit 인 경우, 제1 영상을 구성하는 각각의 픽셀은 0 내지 4095 (= 212 - 1) 중 하나의 값을 가질 수 있다. 제1 영상(610)은 짧은 노출 시간에 의해 포화 픽셀이 포함되지 않은 어두운 영상일 수 있다.
프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제1 영상(610)의 픽셀을 암부에 대응하는 제1 구간(611) 및 명부에 대응하는 제2 구간(612)로 구분할 수 있다. 예를 들어, 10 비트화 과정의 경우, 제1 구간(611)은 0 내지 1023(=210 - 1)으로 설정될 수 있다. 제2 구간(612)은 1024(=210) 내지 4095(=212 - 1)으로 설정될 수 있다.
프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제1 구간(611)의 픽셀을 비례적으로 확장하여 제2 영상(620)의 제1 구간(621)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제1 구간(611)의 픽셀값에 디지털 이득(G)(예: 12비트를 10비트화 할 경우 4배)을 적용하여 10bit의 제1 구간(611)를 12bit로 확장할 수 있다. 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제2 구간(612)의 픽셀에 대해 별도의 디지털 이득 없이 최대값(4095)으로 맵핑하여 제2 영상(620)의 제2 구간(622)을 생성할 수 있다.
제2 영상(620)의 비트 뎁스는 제1 영상(610)과 동일한 값(예: 12bit)일 수 있다. 제1 영상(610)의 암부에 대응하는 제1 구간(611)에 디지털 이득(G)(예: 4배)이 적용되어, 제2 영상(620)의 제1 구간(621)의 픽셀은 제1 영상(610)의 제1 구간(611) 보다 2 단계(2 ev) 밝아질 수 있다. 제1 영상(610)의 명부에 대응하는 제2 구간(612)의 픽셀들은 포화 픽셀로 변환될 수 있다.
제2 비트화 과정을 통해 제1 영상과 제2 영상 사이의 픽셀값이 일정한 비율로 변환될 수 있고, 감마 또는 톤을 조정하여 영상의 밝기를 변경시키는 방법 보다 HDR 효과가 향상될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 HDR 영상 생성을 나타내는 예시도이다.
도 8을 참조하면, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 또는 영상 처리부(예: 도 2a 의 영상 처리부(240))는 제1 영상(또는 원본 영상)(810)에 대한 제2 비트화 과정(예: 도 4의 제2 비트화 과정(415))을 통해 제2 영상(820)을 생성할 수 있다. 제1 영상(810)이 제1 비트 값(예: 8bit)의 비트 뎁스를 가지는 경우, 프로세서(120) 또는 영상 처리부(240)는 제1 비트 값 보다 작은 제2 비트 값(예: 6bit)을 임계값으로 하여, 임계값 보다 작은 픽셀 값을 일정 비율로 확대하여 제2 영상(820)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 영상(810)의 비트 뎁스가 8 bit 인 경우, 제1 영상을 구성하는 각각의 픽셀은 0 내지 255(=28 - 1) 중 하나의 값을 가질 수 있다. 제1 영상(810)은 상대적으로 짧은 노출 시간에 의해 포화 픽셀이 포함되지 않은 영상일 수 있다.
제1 영상(810)의 히스토그램(810a)은 암부에 대응하는 제1 구간(811) 및 명부에 대응하는 제2 구간(812)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 6 비트화 과정의 경우, 제1 구간(811)은 0 내지 63(=26 - 1) 사이의 값으로 설정될 수 있다. 제2 구간(812)은 64(=28) 내지 255(=28 - 1)으로 설정될 수 있다. 제1 영상(810)은 짧은 노출 시간에 의해 포화 픽셀이 포함되지 않는 어두운 영상일 수 있고, 제1 구간(811)의 픽셀들이 상대적으로 많고, 제2 구간(812)의 픽셀들은 상대적으로 적을 수 있다.
제1 영상(810)은 제2 비트화 과정을 통해 제2 영상(또는 기준 영상)(820)으로 변경될 수 있다. 제2 영상(820)의 비트 뎁스는 제1 영상(810)과 동일한 값(예: 8bit)일 수 있다.
제2 영상(820)의 히스토그램(820a)은 제1 영상(810)의 제1 구간(811)에 디지털 이득(G)(예: 4배)이 적용되어 전체적으로 펼쳐진 제1 구간(821), 및 제1 영상(810)의 제2 구간(821)이 최대값 255로 매칭된 포화 픽셀(822)을 포함할 수 있다.
제2 영상(820)의 제1 구간(821)의 픽셀은 제1 영상(810)의 제1 구간(811) 보다 2 단계(2 ev) 밝아질 수 있고, 제1 영상(810)의 명부에 대응하는 제2 구간(812)의 픽셀들은 포화 픽셀(822)로 변환될 수 있다. 이에 따라, 최대값으로 변경되는 픽셀의 개수가 증가할 수 있다.
제2 영상(820)을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상(또는 변환 영상)(830)이 생성될 수 있다. 제3 영상(830)은 제2 영상(820)에서 노이즈 감소 또는 엣지 영역이 강조(또는 엣지 검출)된 영상일 수 있다.
제1 영상(810) 및 제3 영상(830)을 HDR 합성하여 제4 영상(또는 HDR 영상)(840)이 생성될 수 있다. 제1 영상(810)의 히스토그램(810a)와 비교하여, 제4 영상(840)의 히스토그램(840a)은 암부의 픽셀들이 비율이 줄어들고, 픽셀값이 전체적으로 고르게 분포될 수 있다. 이를 통해, 제4 영상(840)은 제1 영상(810)의 암부 또는 명부에 대한 계조(dynamic range)가 확장되어 사람의 인지(perception)와 비슷한 영상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2a의 전자 장치(201))는 이미지 센서(예: 도 2a의 이미지 센서(230)), 메모리(예: 도 1의 메모리(130), 도 2b의 프레임 메모리(315)), 및 프로세서(예: 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2a 의 영상 처리부(240))를 포함하고, 상기 프로세서(예: 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2a 의 영상 처리부(240))는 상기 이미지 센서(예: 도 2a의 이미지 센서(230))를 이용하여, 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 복수의 제1 영상들을 획득하고, 상기 복수의 제1 영상들 각각에 대해 제2 비트수를 기준으로 비트화 하여 복수의 제2 영상들을 생성하고, 상기 복수의 제2 영상들 중 제1 시간의 기준 영상을 기반으로 상기 복수의 제2 영상들을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상을 생성하고, 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 제1 시간에 획득된 원본 영상과, 상기 제3 영상을 HDR(high dynamic range) 합성하여 제4 영상을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 영상들은 동일한 노출값을 가질 수 있다. 상기 복수의 제1 영상들은 포화된 픽셀을 포함하지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(예: 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2a 의 영상 처리부(240))는 HDR 촬영 모드에서 상기 복수의 제1 영상들을 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 비트 수는 상기 제1 비트 수보다 작을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 영상들은 상기 복수의 제1 영상들과 1대 1로 매칭될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(예: 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2a 의 영상 처리부(240))는 상기 제2 비트수를 기준으로 상기 복수의 제1 영상들을 구성하는 픽셀들은 제1 구간 및 제2 구간으로 분리하고, 상기 제1 구간의 픽셀들에 상기 제1 비트수와 상기 제2 비트수의 차이에 기반하여 디지털 이득(gain)을 반영하여 상기 복수의 제2 영상들을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(예: 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2a 의 영상 처리부(240))는 상기 제2 구간의 픽셀들을 상기 제1 비트수에 의한 최대값으로 변경하여 상기 복수의 제2 영상들 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(예: 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2a 의 영상 처리부(240))는 상기 복수의 제1 영상들 중 가장 빠른 시간에 획득된 영상을 상기 원본 영상으로 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 프로세서(예: 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2a 의 영상 처리부(240))는 흔들림, 블러, 밝기, 색상 중의 적어도 하나의 조건에 기반하여 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 원본 영상을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 조건은 전체 픽셀에 대한 지정된 값 이하인 픽셀의 비율에 관한 조건일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 원본 영상은 상기 기준 영상과 동일한 외부 객체를 포함하고, 상기 원본 영상과 상기 기준 영상에서 상기 외부 객체의 배치 영역은 서로 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 영상들은 상기 제1 비트수의 비트 뎁스를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3 영상은 상기 제1 비트수의 비트 뎁스를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따른 영상 처리 방법은 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2a의 전자 장치(201))에 수행되고, 상기 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2a의 전자 장치(201))의 이미지 센서(예: 도 2a의 이미지 센서(230))를 이용하여, 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 복수의 제1 영상들을 획득하는 동작, 상기 복수의 제1 영상들 각각에 대해 제2 비트수를 기준으로 비트화 하여 복수의 제2 영상들을 생성하는 동작, 상기 복수의 제2 영상들 중 제1 시간의 기준 영상을 기반으로 상기 복수의 제2 영상들을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상을 생성하는 동작, 및 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 제1 시간에 획득된 원본 영상과, 상기 제3 영상을 HDR(high dynamic range) 합성하여 제4 영상을 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 영상들은 동일한 노출값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 영상들을 생성하는 동작은 상기 제2 비트수를 기준으로 상기 복수의 제1 영상들을 구성하는 픽셀들은 제1 구간 및 제2 구간으로 분리하는 동작, 상기 제1 구간의 픽셀들에 상기 제1 비트수와 상기 제2 비트수의 차이에 기반하여 디지털 이득(gain)을 반영하는 동작, 및 상기 제2 구간의 픽셀들을 상기 제1 비트수에 의한 최대값으로 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 영상들을 획득하는 동작은 상기 복수의 제1 영상들 중 가장 빠른 시간에 획득된 영상을 상기 원본 영상으로 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3 영상을 획득하는 동작은 상기 복수의 제2 영상들 중 상기 원본 영상에 대응하는 영상을 상기 기준 영상으로 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 제1 영상들을 생성하는 동작은 흔들림, 블러, 밝기, 색상 중의 적어도 하나의 조건에 기반하여 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 원본 영상을 결정하는 동작을 포함하고, 상기 제2 영상을 생성하는 동작은 상기 원본 영상을 기반으로 상기 기준 영상을 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(10))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어™)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    이미지 센서;
    메모리; 및
    프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 이미지 센서를 이용하여, 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 복수의 제1 영상들을 획득하고,
    상기 복수의 제1 영상들 각각에 대해 제2 비트수를 기준으로 비트화 하여 복수의 제2 영상들을 생성하고,
    상기 복수의 제2 영상들 중 제1 시간의 기준 영상을 기반으로 상기 복수의 제2 영상들을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상을 생성하고,
    상기 복수의 제1 영상들 중 상기 제1 시간에 획득된 원본 영상과, 상기 제3 영상을 HDR(high dynamic range) 합성하여 제4 영상을 생성하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1 영상들은
    동일한 노출값을 가지는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1 영상들은
    포화된 픽셀을 포함하지 않는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    HDR 촬영 모드에서 상기 복수의 제1 영상들을 획득하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 비트 수는
    상기 제1 비트 수보다 작은 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제2 영상들은
    상기 복수의 제1 영상들과 1대 1로 매칭되는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 제2 비트수를 기준으로 상기 복수의 제1 영상들을 구성하는 픽셀들은 제1 구간 및 제2 구간으로 분리하고,
    상기 제1 구간의 픽셀들에 상기 제1 비트수와 상기 제2 비트수의 차이에 기반하는 디지털 이득(gain)을 반영하여 상기 복수의 제2 영상들을 생성하는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 제2 구간의 픽셀들을 상기 제1 비트수에 의한 최대값으로 변경하여 상기 복수의 제2 영상들 생성하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 복수의 제1 영상들 중 가장 빠른 시간에 획득된 영상을 상기 원본 영상으로 결정하는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    흔들림, 블러, 밝기, 색상 중의 적어도 하나의 조건에 기반하여 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 원본 영상을 결정하는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조건은
    전체 픽셀에 대한 지정된 값 이하인 픽셀의 비율에 관한 조건인 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 원본 영상은
    상기 기준 영상과 동일한 외부 객체를 포함하고,
    상기 원본 영상과 상기 기준 영상에서 상기 외부 객체의 배치 영역은 서로 동일한 전자 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제2 영상들은
    상기 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 전자 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제3 영상은
    상기 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 전자 장치.
  15. 전자 장치에 수행되는 영상 처리 방법에 있어서,
    상기 전자 장치의 이미지 센서를 이용하여, 제1 비트수의 비트 뎁스를 가지는 복수의 제1 영상들을 획득하는 동작;
    상기 복수의 제1 영상들 각각에 대해 제2 비트수를 기준으로 비트화 하여 복수의 제2 영상들을 생성하는 동작;
    상기 복수의 제2 영상들 중 제1 시간의 기준 영상을 기반으로 상기 복수의 제2 영상들을 멀티 프레임 합성하여 제3 영상을 생성하는 동작; 및
    상기 복수의 제1 영상들 중 상기 제1 시간에 획득된 원본 영상과, 상기 제3 영상을 HDR(high dynamic range) 합성하여 제4 영상을 생성하는 동작;을 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 복수의 제1 영상들은
    동일한 노출값을 가지는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 복수의 제2 영상들을 생성하는 동작은
    상기 제2 비트수를 기준으로 상기 복수의 제1 영상들을 구성하는 픽셀들은 제1 구간 및 제2 구간으로 분리하는 동작;
    상기 제1 구간의 픽셀들에 상기 제1 비트수와 상기 제2 비트수의 차이에 기반하는 디지털 이득(gain)을 반영하는 동작; 및
    상기 제2 구간의 픽셀들을 상기 제1 비트수에 의한 최대값으로 변경하는 동작;을 포함하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 복수의 제1 영상들을 획득하는 동작은
    상기 복수의 제1 영상들 중 가장 빠른 시간에 획득된 영상을 상기 원본 영상으로 결정하는 동작;을 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3 영상을 획득하는 동작은
    상기 복수의 제2 영상들 중 상기 원본 영상에 대응하는 영상을 상기 기준 영상으로 결정하는 동작;을 포함하는 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 복수의 제1 영상들을 생성하는 동작은
    흔들림, 블러, 밝기, 색상 중의 적어도 하나의 조건에 기반하여 상기 복수의 제1 영상들 중 상기 원본 영상을 결정하는 동작;을 포함하고,
    상기 제2 영상을 생성하는 동작은
    상기 원본 영상을 기반으로 상기 기준 영상을 생성하는 동작;을 포함하는 방법.

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