KR20230173294A - 조도센서 보상 방법 및 이를 이용한 카메라 장치 - Google Patents

조도센서 보상 방법 및 이를 이용한 카메라 장치 Download PDF

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KR20230173294A
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박현우
김대봉
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한화비전 주식회사
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Abstract

카메라 장치는, 피사체의 조도를 감지하는 조도 센서와, 상기 카메라 장치의 촬상 방향이 기준 방향으로부터 편향된 각도를 측정하고, 상기 편향된 각도에 따라 상기 조도를 보상하는 조도 보상부와, 상기 피사체를 촬상하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서의 촬상 대역을 변경하는 광학 필터와, 상기 이미지 센서의 출력 색상 모드를 변경하는 흑백모드 스위치와, 상기 보상된 조도에 기초하여 광학 필터 및 흑백모드 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부로 이루어진다.

Description

조도센서 보상 방법 및 이를 이용한 카메라 장치{Method for compensating an illuminance sensor in and camera device using the same}
본 발명은 카메라 장치 내의 조도센서를 보상하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상기 카메라 장치가 향하는 방향과 상관없이 특정 환경에서 정확한 조도를 산출하여, 저조도 모드와 고조도 모드 사이의 절환(switching)을 정확하게 수행할 수 있는 카메라 장치에 관한 것이다.
일반적으로 감시 카메라에 사용되는 이미지 센서는 가시광선 대역 이외의 적외선 대역도 일부 받아들이지만, 적외선 영역 대의 빛까지 받아들이게 되면 영상이 붉게 보이며 초점이 제대로 맞지 않는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 보통의 감시 카메라는 가시광선 대역만 주로 받아들이기 위해 이미지 센서 앞에 IR 컷 필터(IR-cut filter)와 같은 광학 필터를 배치한다.
반면에, 설치 환경의 조도가 어두워질 때에는 최대한 광량을 확보하기 위하여 상기 광학 필터를 비활성화 내지 오프(off)하거나 투명 유리로 대체하고, 영상이 붉게 보이는 부분을 회피하기 위하여 영상을 흑백화면으로 변경시킨다.
위와 같은 두가지 상태를 토대로 카메라 설치 환경이 충분히 밝다고 판단될 때에는 상기 광학 필터를 사용하고 영상을 컬러 상태로 출력한다. 반대로, 환경이 어두워졌다고 판단될 때에는 상기 광학 필터를 사용하지 않고 흑백 상태로 출력한다. 즉, 일정 기준에 따라, 광학 필터를 사용하거나, 컬러/흑백 상태의 절환을 수행한다.
또한, 어두운 환경에서 조도 확보를 위하여 IR 램프를 사용하는 카메라의 경우에는 IR 램프가 켜지면 적외선으로 인하여 영상이 밝아지기 때문에 컬러 상태로 절환되는데, 절환 이후에 광학 필터의 활성화로 인해 적외선이 차단되어 어두워지므로 다시 흑백 상태로 절환하는 상황이 반복될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, IR 램프를 사용하는 카메라 전면에는 조도 센서를 배치한다.
이러한 조도센서는 일반적으로 그 표면에 IR-cut 코팅이 되어있어서 가시광에만 반응하며, IR램프가 아닌 실제 가시광의 밝기를 판단해서 상기 모드의 절환을 수행할 수 있다.
이와 같이, 조도센서를 이용해서 설치 환경의 밝기를 판단하는 것은 대체로 유용하지만 현실적인 단점이 있는데, 특히 출력값의 변화가 광원과의 거리와 각도에 민감하다는 것이다. 즉, 조도센서와 광원간의 거리, 조도센서와 빛의 입사각에 따라서 출력값이 크게 차이가 날 수 있다.
실제로, 감시카메라의 설치 환경에서는, 상기 감시카메라가 다양한 각도로 조절되어 설치될 수 있는데, 이에 따라 동일 조도의 설치 환경이라고 하더라도 조도센서 출력값은 제 각각일 수 있다. 예를 들어, 거실이나 방과 같은 특정 공간 내에서 조도는 조명에 따라 하나로 정의되어야 할 것이지만, 상기 감시카메라가 바라보는 방향이 조명과 반대 방향이거나 검은 색상의 물체의 방향인 경우에는, 조도 센서가 상대적으로 낮은 조도라고 판단할 수 있다.
그런데, 저조도 및 고조도 모드 사이의 절환, 예를 들어, 상술한 컬러-흑백 상태에 대한 절환 및 광학 필터 온/오프 전환은 제품 개발 시에 특정 조건에 따라 이루어지므로, 상기와 같은 상황에서는 의도한 시점에 절환되지 않을 수 있다. 예를 들어, 사람의 눈으로 보기에는 충분히 밝아진 상황일때에는 고조도 모드로 절환되어야 함에도 불구하고, 카메라의 조도센서의 출력값은 아직 기준값에 도달하지 못해 흑백 상태로 유지되는 현상이 발생될 수 있다.
PCT특허공개공보 2021/104648호 (2021.6.3 공개)
이러한 문제점을 고려하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 카메라 장치가 향하는 방향과 상관없이 특정 환경에서 정확한 조도를 산출하여, 저조도 모드와 고조도 모드 사이의 절환(switching)을 정확하게 수행할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 프로세서와, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함하는 카메라 장치는, 피사체의 조도를 감지하는 조도 센서; 상기 카메라 장치의 촬상 방향이 기준 방향으로부터 편향된 각도를 측정하고, 상기 편향된 각도에 따라 상기 조도를 보상하는 조도 보상부; 상기 피사체를 촬상하는 이미지 센서; 상기 이미지 센서의 촬상 대역을 변경하는 광학 필터; 상기 이미지 센서의 출력 색상 모드를 변경하는 흑백모드 스위치; 및 상기 보상된 조도에 기초하여 광학 필터 및 흑백모드 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 조도 보상부는, 램버트 코사인 법칙을 이용해서, 각도에 따른 조도 감쇄율에 기초하여 상기 조도를 보상한다.
상기 조도 보상부는, 스토리지에 저장된 매핑 테이블을 참조하여 상기 각도에 따른 조도 감쇄율을 산출한다.
상기 기준 방향은, 이미지 센서에 의해 촬상되는 영상이 포화될 때의 상기 카메라 장치의 촬상 방향이다.
상기 기준 방향은, 상기 카메라 장치가 가동할 수 있는 팬/틸트 제어 범위 내에서, 최대 휘도가 발생될 때의 상기 카메라 장치의 촬상 방향이다.
상기 제어부는, 상기 보상된 조도가 제1 기준값 미만에서 상기 제1 기준값 이상으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 켜지고 상기 흑백모드 스위치가 꺼지도록 제어한다.
상기 제어부는, 상기 광학 필터가 켜지고 상기 흑백모드 스위치가 컬러 모드로 변경되도록 제어한 후에, 상기 보상된 조도가 제2 기준값 이상에서 상기 제2 기준값 미만으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치가 켜지도록 제어하되, 상기 제2 기준값은 상기 제1 기준값보다 낮다.
상기 제어부는, 상기 보상된 조도가 제1 기준값 이상에서 상기 제1 기준값 미만으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치가 켜지도록 제어한다.
상기 제어부는, 상기 광학 필터가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치가 흑백 모드로 변경되도록 제어한 후에, 상기 보상된 조도가 제3 기준값 미만에서 상기 제3 기준값 이상으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 켜지고 상기 흑백모드 스위치가 꺼지도록 제어하되, 상기 제3 기준값은 상기 제1 기준값보다 높다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 프로세서와, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함하는 카메라 장치에서, 상기 인스트럭션들에 의해 수행되는 조도센서 보상 방법은, 피사체의 조도를 감지하는 단계; 상기 카메라 장치의 촬상 방향이 기준 방향으로부터 편향된 각도를 측정하는 단계; 상기 편향된 각도에 따라 상기 조도를 보상하는 단계; 상기 보상된 조도에 기초하여 광학 필터 및 흑백모드 스위치의 온/오프를 제어하는 단계; 및 상기 온/오프가 제어된 광학 필터 및 흑백모드 스위치를 이미지 센서에 적용하여 상기 피사체를 촬상하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 카메라 장치가 향하는 방향과 상관없이 특정 환경에서 정확한 조도를 산출하여, 저조도 모드와 고조도 모드 사이의 절환을 정확하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저조도 모드와 고조도 모드의 절환이 단시간 내에 너무 자주 발생하는 문제를 해소할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 조명의 위치 대비, 카메라 장치의 촬상 방향을 예시하는 도면이다.
도 3은 조명에 대해 카메라 장치가 편향된 각도에 따른 조도 감쇄율의 변화를 예시하는 도면이다.
도 4a는 조도 센서에 의해 감지된 조도가 상승했다가 하강하는 경우를, 도 4b는 상기 감지된 조도가 하강했다가 상승하는 경우를 예시한 도면들이다.
도 5는 도 1의 카메라 장치를 실현하는 컴퓨팅 장치의 하드웨어 구성을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 장치에서 수행되는 조도 센서 보상 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 카메라 장치(100)는 프로세서와, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함하는 컴퓨팅 장치로서, 이미지 센서(110), 조도 센서(120), 흑백모드 스위치(130), 광학 필터(140), 제어부(150), 스토리지(155), 조도 보상부(160), 기준 방향 설정부(170) 및 각도 측정부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제어부(150)는 카메라 장치(100)의 다른 구성요소를 전반적으로 제어하는 역할을 하며, 스토리지(155)는 제어부(150)의 처리를 위해 필요한 일시적 데이터 또는 이미지 센서(110)에 의해 촬상된 영상을 장시간 저장하기 위해 사용될 수 있다.
이미지 센서(110)는 피사체를 촬상한다. 이미지 센서(110)는 카메라 렌즈로 들어온 빛을 디지털 신호로 변환해 이미지로 보여주는 반도체 소자로서, CCD(charge coupled device), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등으로 구성될 수 있다.
조도 센서(120)는 피사체의 조도를 감지한다. 조도 센서(120)로서는 여러 가지 광전지를 이용할 수 있지만, 매우 낮은 조도의 측정에는 광전관이 사용될 수도 있다.
흑백모드 스위치(130)는 상기 이미지 센서(110)의 출력 색상 모드를 변경하는 기능을 갖는다. 구체적으로, 이미지 센서(110)의 기능을 제어할 수 있는 옵션 스위치로서, 흑백 모드 스위치(130)가 비활성화(off)된 경우에 이미지 센서(110)는 컬러(단위 픽셀당 높은 비트수)로 영상을 출력하고, 흑백 모드 스위치(130)가 활성화(on)된 경우에 이미지 센서(110)는 흑백(단위 픽셀당 1비트)으로 출력한다.
광학 필터(140)는 이미지 센서(110)를 필터링하여, 이미지 센서(110)가 특정 주파수 대역의 광만을 캡쳐하게 하거나(밴드 패스 필터), 특정 주파수 대역 이외의 광만을 캡쳐하게 할 수 있다(밴드 스탑 필터). 광학 필터(140)는 예를 들어, 전체 대역의 광 중에서 IR 광을 차단하여 이미지 센서(110)가 가시광만을 캡쳐하게 하는 IR-cut 필터일 수 있다. 따라서, 이러한 광학 필터(140)를 온/오프 제어함에 의해 이미지 센서의 촬상 대역이 변경될 수 있다.
기준 방향 설정부(170)는 상기 카메라 장치(100)의 기준 방향을 설정한다. 이러한 기준 방향은 카메라 장치(100)의 가동 범위 내에서 가장 밝은 휘도의 영상을 얻을 수 있는 촬상 방향을 의미한다.
일 실시예에서, 이러한 기준 방향은, 이미지 센서(110)에 의해 촬상되는 영상 내에 조명이 포함되었을 때, 즉, 영상이 포화될 때의 상기 카메라 장치(100)의 촬상 방향으로 정의될 수 있다. 구체적으로, 영상 전체를 일정 크기(가로(H)*세로(V))의 블록으로 분할한 다음, 각 블록의 밝기 평균이 기준 휘도 이상이 되는 블록의 개수가 기준 개수 이상인 경우에, 해당 영상은 포화되었다고 판단될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 영상 내에 8비트 RGB 기준으로 {255, 255, 255}의 화소값을 갖는 블록이 5개 이상 존재할 경우 상기 영상은 포화된 것으로 판단될 수 있다.
그런데, 카메라 장치(100)가 팬/틸트 동작에 의해 가동할 수 있는 범위 내에 반드시 조명이 포함된다고 볼 수는 없으므로, 다른 실시예로서, 상기 기준 방향은 카메라 장치(100)에서 최대 휘도가 발생되는 촬상 방향으로 정의될 수도 있다. 이 경우에, 상기 기준 방향은, 상기 카메라 장치(100)가 가동할 수 있는 팬/틸트 제어 범위 내에서, 최대 휘도가 발생될 때의 상기 카메라 장치(100)의 촬상 방향으로 정의될 것이다.
도 2는 조명의 위치 대비, 카메라 장치(100)의 촬상 방향(d1)을 예시하는 도면이다. 방, 사무실, 병동 등과 같은 소정의 공간(20) 내에 카메라 장치(100)는 상기 공간(20) 내의 일측에 설치된다. 이러한 카메라 장치(100)는 팬/틸트 동작(또는 피치/롤/요 동작)에 의해 소정 각도 범위(mr) 내에서 움직이도록 제어될 수 있다. 상기 공간(20) 내에서 조명(10)은 카메라 장치(100)가 향하는 촬상 방향(d1)과 상이한 지점에 위치한다. 그런데, 카메라 장치(100)가 팬/틸트 동작에 의해 가동할 수 있는 범위(mr) 내에 조명(10)이 들어올 수 있으면 영상이 포화되겠지만, 상기 범위(mr) 내에 조명(10)이 들어올 수 없으면 영상의 포화는 없을 수 있으므로 그 중에서 가장 높은 휘도를 갖는 촬상 방향을 기준 방향(d0)으로 정의할 수 있다.
어쨌든, 상기 기준 방향(d0)은 카메라 장치(100)에 의해 촬상될 수 있는 가장 밝은 영상이므로 이 기준 방향(d0)을 기준으로 편향된 각도(편향 각도)가 클수록 조도 센서(120)에 의해 감지되는 조도는 동일한 조명 환경 내에서도 낮아진다. 따라서, 카메라 장치(100)가 현재 향하는 촬상 방향(d1)이 어느 방향인가에 따라 조도 센서(120)에 의해 감지되는 조도는 상당한 차이가 있을 수 있다.
따라서, 각도 측정부(180)는 상기 카메라 장치(100)의 촬상 방향(d1)이 상기 기준 방향(d0)으로부터 편향된 각도를 측정하고, 조도 보상부(160)는 상기 편향된 각도에 따라 상기 조도를 보상한다. 이러한 편향된 각도에 따른 조도 보상에 관해서는 도 3 및 표 1을 참조하여 보다 자세히 후술하기로 한다.
상기 제어부(150)는 상기 보상된 조도에 기초하여 광학 필터(140) 및 흑백모드 스위치(130)의 온/오프를 제어한다. 결국, 이미지 센서(110)는 상기 온/오프 제어에 의해 서로 다른 모드(저조도 모드 또는 고조도 모드)로 피사체를 촬상하게 된다.
일 실시예로서, 상기 조도 보상부(160)는 램버트 코사인 법칙을 이용해서 각도에 따른 조도 감쇄율에 기초하여 조도를 보상한다. 이러한 각도에 따른 조도 감쇄율은 실시간으로 램버트 코사인 법칙에 의해 연산할 수도 있다. 그러나, 카메라 장치(100)의 부하를 감소시키기 위해, 상기 조도 보상부(160)는 스토리지(155)에 저장됨 매핑 테이블을 참조하여 상기 편향된 각도를 판독할 수도 있다.
도 3은 다양한 편향 각도 기준으로, 램버트 코사인 법칙에 따라 조도 감쇄율을 설명한 도면이다. 먼저, 편향 각도가 0도 이어서 카메라 장치(100)의 촬상 방향과 기준 방향이 동일한 경우에 상기 조도 감쇄율은 0이므로 조도 센서(120)에 의해 감지되는 조도(E)는 최대 조도인 1000w/m2이다. 또한, 편향 각도가 45인 경우에 조도 감쇄율은 0.293 정도이고 상기 감지 조도(E)는 707w/m2 정도이다. 그리고, 편향 각도가 90도인 경우에 조도 감쇄율은 1이고 상기 감지 조도(E)는 0이 된다.
이러한 램버트 코사인 법칙에 따른 조도 감쇄율은 다음의 표 1과 같이 정리될 수 있다. 여기서, 가중치는 조도 감쇄율의 역수이다.
편향 각도(deg) 조도 감쇄율 가중치
0 0 1
10 0.02 1.02
20 0.06 1.06
30 0.13 1.15
40 0.23 1.3
50 0.36 1.56
60 0.5 2
70 0.66 2.94
80 0.83 5.88
83 0.88 8.33
85 0.91 11.11
89 0.98 50
결국, 각도 측정부(180)는 기준 방향으로부터 카메라 장치(100)의 촬상 방향이 편향된 각도(편향 각도)를 측정하고, 조도 보상부(160)는 조도 센서(120)에 의해 감지된 조도를, 상기 편향 각도만큼 발생된 조도 감쇄율을 역으로 보상한다. 따라서, 상기 감지된 조도에 조도 감쇄율을 나누거나, 상기 감지된 조도에 가중치를 곱함으로써 상기 보상된 조도(Ec)를 계산할 수 있다. 상기 측정되는 각도는 팬/틸트 모터의 엔코더 값을 통해 얻을 수도 있고, 별도로 카메라 장치(100)에 내장된 자이로스코프에 의해 얻을 수도 있다.
그런데, 조도 센서(120)가 광도를 거리로 나눈 값, 즉 조도를 측정할 수 있는 센서가 아니라 단순한 광도 만을 측정하는 센서라면, 카메라 장치(100)는 별도의 거리 센싱을 통해 상기 광도로부터 조도를 산출할 수도 있을 것이다. 이 경우에 조도, 광도, 거리 및 편향 각도 간의 관계는 다음의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, E는 조도(lux)이고, I는 광도(luminous intensity)이며, R은 조명과 피사체와의 거리이고, θ는 표면의 법선 방향을 기준으로 한 입사광의 각도(편향 각도)이다.
이와 같이, 상기 제어부(150)는 상기 보상된 조도에 기초하여 저조도 모드와 고조도 모드 사이에서의 절환을 수행한다. 즉, 고조도 모드에서는 광학 필터(140)는 켜지고 흑백모드 스위치(130)는 꺼진다. 반대로, 저조도 모드에서는 광학 필터(140)는 꺼지고 흑백모드 스위치(130)는 켜진다. 따라서, 카메라 장치(100)가 향하는 방향과 상관없이 영역 내에서의 조명 밝기에 근거하여 신속하게 저조도 및 고조도 사이에서의 절환이 이루어질 수 있게 된다.
그런데, 어떠한 이유로든, 특정 조건을 만족하여 최초 절환이 이루어진 후, 상기 조건을 만족하지 않게 되어 반대로 절환이 수시로 이루어진다면, 즉 흑백모드 스위치(130) 및 광학 필터(140)의 온/오프가 너무 자주 일어난다면 이 또한 사용자 편의성을 저해하는 요소가 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 일단 절환이 일어난 후, 다시 반대 방향 절환이 이루어지기 위해서는 보다 엄격한 조건을 부여하여 이러한 너무 잦은 절환 문제를 해소하고자 한다.
도 4a는 조도 센서에 의해 감지된 조도가 상승했다가 하강하는 경우를, 도 4b는 상기 감지된 조도가 하강했다가 상승하는 경우를 예시한 도면들이다.
먼저, 도 4a을 참조하면, 제어부(150)는 조도 보상부(160)에 의해 보상된 조도가 제1 기준값(Tr1) 미만에서 상기 제1 기준값(Tr1) 이상으로 변경될 때(t=ta), 상기 광학 필터(140)가 켜지고 상기 흑백모드 스위치(130)가 꺼지도록 제어하여 고조도 모드로 절환한다.
그 이후, 보상된 조도가 하강하여 다시 제1 기준값(Tr1)에 도달하더라도(t=tb), 제어부(150)는 바로 저조도 모드로 절환하지 않는다. 상기 보상된 조도가 추가적으로 하강하여 제1 기준값(Tr1)보다 낮은 제2 기준값(Tr2)에 도달할 때(t=tc), 제어부(150)는 비로소 상기 광학 필터(140)가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치(130)가 켜지도록 제어하여 저조도 모드로 절환한다.
다음으로, 도 4b를 참조하면, 제어부(150)는 조도 보상부(160)에 의해 보상된 조도가 제1 기준값(Tr1) 이상에서 상기 제1 기준값(Tr1) 미만으로 변경될 때(t=td), 상기 광학 필터(140)가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치(130)가 켜지도록 제어하여 저조도 모드로 절환한다.
그 이후, 보상된 조도가 상승하여 다시 제1 기준값(Tr1)에 도달하더라도(t=te), 제어부(150)는 바로 고조도 모드로 절환하지 않는다. 상기 보상된 조도가 추가적으로 상승하여 제1 기준값(Tr1)보다 높은 제3 기준값(Tr3)에 도달할 때(t=tf), 제어부(150)는 비로소 상기 광학 필터(140)가 켜지고 상기 흑백모드 스위치(130)가 꺼지도록 제어하여 고조도 모드로 절환한다.
이상의 도 4a 및 도 4b와 같은 제어를 통해서, 카메라 장치(100)가 짧은 시간 내에 모드 절환을 빈번히 수행하는 문제를 해소할 수 있을 것이다.
도 5는 도 1의 카메라 장치(100)를 실현하는 컴퓨팅 장치(200)의 하드웨어 구성을 예시하는 도면이다.
컴퓨팅 장치(200)는 버스(220), 프로세서(230), 메모리(240), 스토리지(250), 입출력 인터페이스(210) 및 네트워크 인터페이스(260)를 가진다. 버스(220)는 프로세서(230), 메모리(240), 스토리지(250), 입출력 인터페이스(210) 및 네트워크 인터페이스(260)가 서로 데이터를 송수신하기 위한 데이터 전송로이다. 단, 프로세서(230) 등을 서로 접속하는 방법은 버스 연결로 제한되지 않는다. 프로세서(230)는 CPU (Central Processing Unit)나 GPU (Graphics Processing Unit) 등의 연산 처리 장치이다. 메모리(240)는 RAM (Random Access Memory)나 ROM (Read Only Memory) 등의 메모리이다. 스토리지(250)는 하드 디스크, SSD (Solid State Drive), 또는 메모리 카드 등의 저장 장치이다. 또한 스토리지(250)는 RAM 나 ROM 등의 메모리일 수 있다.
입출력 인터페이스(210)는 컴퓨팅 장치(200)와 입출력 디바이스를 접속하기 위한 인터페이스이다. 예를 들면 입출력 인터페이스(210)에는 키보드나 마우스 등이 접속된다.
네트워크 인터페이스(260)는 컴퓨팅 장치(200)을 외부 장치와 통신 가능하게 접속하여 전송 패킷을 송수신하기 위한 인터페이스이다. 네트워크 인터페이스(260)는 유선 회선과 접속하기 위한 네트워크 인터페이스라도 좋고 무선 회선과 접속하기 위한 네트워크 인터페이스라도 좋다. 예를 들면, 컴퓨팅 장치(200)는 네트워크(50)를 통해 다른 컴퓨팅 장치(200-1)와 접속될 수 있다.
스토리지(250)는 컴퓨팅 장치(200)의 각 기능을 구현하는 프로그램 모듈을 기억하고 있다. 프로세서(230)는 이들 각 프로그램 모듈을 실행함으로써, 그 프로그램 모듈에 대응하는 각 기능을 구현한다. 여기서 프로세서(230)는 상기 각 모듈을 실행할 때, 이 모듈들을 메모리(240) 상으로 읽어낸 후 실행할 수 있다.
다만, 컴퓨팅 장치(200)의 하드웨어 구성은 도 8에 나타낸 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들면 각 프로그램 모듈은 메모리(240)에 저장되어도 좋다. 이 경우, 컴퓨팅 장치(200)는 스토리지(250)을 구비하지 않아도 된다.
이와 같이, 카메라 장치(100)는 적어도, 프로세서(230)와 상기 프로세서(230)에 의해 실행 가능한 인스트럭션들(instructions)을 저장하는 메모리(240)를 포함한다. 특히, 도 1의 카메라 장치(100)는 상기 카메라 장치(100)에 포함된 다양한 기능 블록들 내지 단계들을 포함하는 인스트럭션들이 상기 프로세서(230)에 의해 수행됨으로써 동작된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 장치(100)에서 수행되는 조도 센서 보상 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
먼저, 조도 센서(120)는 피사체의 조도를 감지한다(S61).
그 후, 각도 측정부(180)는 상기 카메라 장치의 촬상 방향이 기준 방향으로부터 편향된 각도를 측정하고(S62), 조도 보상부(160)는 상기 편향된 각도에 따라 상기 조도를 보상한다(S63).
제어부(150)는 상기 보상된 조도에 기초하여 광학 필터(140) 및 흑백모드 스위치(130)의 온/오프를 제어한다(S64).
마지막으로, 이미지 센서(110)는 상기 온/오프가 제어된 광학 필터 및 흑백모드 스위치를 이미지 센서에 적용하여(즉 저조도 모드 또는 고조도 모드로), 상기 피사체를 촬상한다(S65).
이 때, 상기 조도 보상부(160)는 램버트 코사인 법칙을 이용해서, 각도에 따른 조도 감쇄율에 기초하여 상기 조도를 보상할 수 있다. 또한, 상기 조도 보상부(160)는 스토리지(155)에 저장됨 매핑 테이블을 참조하여 상기 각도에 따른 조도 감쇄율을 산출할 수도 있다.
기준 방향 설정부(170)는 이미지 센서(110)에 의해 촬상되는 영상이 포화될 때의 상기 카메라 장치(100)의 촬상 방향을 상기 기준 방향으로 설정할 수 있다. 또는, 기준 방향 설정부(170)는 상기 카메라 장치(100)가 가동할 수 있는 팬/틸트 제어 범위 내에서, 최대 휘도가 발생될 때의 상기 카메라 장치(100)의 촬상 방향을 상기 기준 방향으로 설정할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 이해해야 한다.
100: 카메라 장치
110: 이미지 센서
120: 조도 센서
130: 흑백모드 스위치
140: 광학 필터
150: 제어부
155: 스토리지
160: 조도 보상부
170: 기준 방향 설정부
180: 각도 측정부
200: 컴퓨팅 장치
210: 입출력 인터페이스
220: 버스
230: 프로세서
240: 메모리
250: 스토리지
260: 네트워크 인터페이스

Claims (10)

  1. 프로세서와, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함하는 카메라 장치로서,
    피사체의 조도를 감지하는 조도 센서;
    상기 카메라 장치의 촬상 방향이 기준 방향으로부터 편향된 각도를 측정하고, 상기 편향된 각도에 따라 상기 조도를 보상하는 조도 보상부;
    상기 피사체를 촬상하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서의 촬상 대역을 변경하는 광학 필터;
    상기 이미지 센서의 출력 색상 모드를 변경하는 흑백모드 스위치; 및
    상기 보상된 조도에 기초하여 광학 필터 및 흑백모드 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부를 포함하는 카메라 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조도 보상부는
    램버트 코사인 법칙을 이용해서, 각도에 따른 조도 감쇄율에 기초하여 상기 조도를 보상하는, 카메라 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조도 보상부는
    스토리지에 저장된 매핑 테이블을 참조하여 상기 각도에 따른 조도 감쇄율을 산출하는, 카메라 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기준 방향은
    이미지 센서에 의해 촬상되는 영상이 포화될 때의 상기 카메라 장치의 촬상 방향인, 카메라 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기준 방향은
    상기 카메라 장치가 가동할 수 있는 팬/틸트 제어 범위 내에서, 최대 휘도가 발생될 때의 상기 카메라 장치의 촬상 방향인, 카메라 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 보상된 조도가 제1 기준값 미만에서 상기 제1 기준값 이상으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 켜지고 상기 흑백모드 스위치가 꺼지도록 제어하는, 카메라 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는 상기 광학 필터가 켜지고 상기 흑백모드 스위치가 컬러 모드로 변경되도록 제어한 후에,
    상기 보상된 조도가 제2 기준값 이상에서 상기 제2 기준값 미만으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치가 켜지도록 제어하되,
    상기 제2 기준값은 상기 제1 기준값보다 낮은, 카메라 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 보상된 조도가 제1 기준값 이상에서 상기 제1 기준값 미만으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치가 켜지도록 제어하는, 카메라 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는 상기 광학 필터가 꺼지고 상기 흑백모드 스위치가 흑백 모드로 변경되도록 제어한 후에,
    상기 보상된 조도가 제3 기준값 미만에서 상기 제3 기준값 이상으로 변경될 때, 상기 광학 필터가 켜지고 상기 흑백모드 스위치가 꺼지도록 제어하되,
    상기 제3 기준값은 상기 제1 기준값보다 높은, 카메라 장치.
  10. 프로세서와, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함하는 카메라 장치에서, 상기 인스트럭션들에 의해 수행되는 조도센서 보상 방법으로서,
    피사체의 조도를 감지하는 단계;
    상기 카메라 장치의 촬상 방향이 기준 방향으로부터 편향된 각도를 측정하는 단계;
    상기 편향된 각도에 따라 상기 조도를 보상하는 단계;
    상기 보상된 조도에 기초하여 광학 필터 및 흑백모드 스위치의 온/오프를 제어하는 단계; 및
    상기 온/오프가 제어된 광학 필터 및 흑백모드 스위치를 이미지 센서에 적용하여 상기 피사체를 촬상하는 단계를 포함하는 방법.
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