KR100594973B1 - 플리커 현상 방지를 위한 영상기록재생장치 및영상기록재생방법 - Google Patents

플리커 현상 방지를 위한 영상기록재생장치 및영상기록재생방법 Download PDF

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Abstract

플리커 현상 방지를 위한 영상기록재생장치 및 영상기록재생방법이 개시된다. 본 발명에 따른 영상기록재생장치는 입력된 영상을 소정의 영상신호로 처리하는 이미지 획득부, 이미지 획득부로부터 출력되는 복수의 인접한 필드 단위 영상이 나타내는 광량의 변화를 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝의 발생 여부를 확인하는 플리커 감지부, 플리커 현상 및 카메라 패닝에 의한 각 필드 단위 영상간의 광량의 차이를 제거하기 위한 제어값을 연산하는 플리커 연산부 및 제어값을 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝으로 왜곡된 영상을 보정하기 위한 보정치를 산출하는 플리커 보정부를 포함한다. 이로써 사용자가 원하는 영상을 구현할 수 있다.
플리커 현상, 카메라 패닝, 제어값

Description

플리커 현상 방지를 위한 영상기록재생장치 및 영상기록재생방법{Apparatus and method for preventing flicker thereof imager}
도 1은 플리커 현상을 설명하기 위해 영상의 각 필드의 광량의 변화를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상기록재생장치의 기능을 설명하기 위한 블럭도,
도 3은 플리커 현상 발생시 카메라 패닝에 따른 오차를 도식적으로 나타낸 도면,
도 4는 플리커 현상 발생시 카메라 패닝에 따른 광량의 차이를 나타내기 위한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상기록재생방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 플리커 현상 방지를 위한 영상기록재생장치 및 영상기록재생방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 패닝으로 인한 오차를 고려하여 출력되는 영상의 플리커 현상을 제거함으로써 사용자가 원하는 영상을 구현할 수 있는 영상기록재생장치 및 영상기록재생방법에 관한 것이다.
여기서, 영상기록재생장치는 촬상부를 통해 촬상된 영상신호를 기록매체에 기록할 수 있는 장치로서 캠코더 등이 그 예가 될 수 있다.
일반적으로 텔레비젼방식은 각나라에 따라서 차이가 있다. 텔레비젼방식의 주된 방식에는 NTSC(National Television System Committee)방식, PAL(Phase Alternation Line)방식 및 SECAM(Sequential Couleur a Memoire)방식 등이 있다. 각 방식의 차이는 프레임주파수, 1 프레임당 주사선의 수 및 컬러화상방식의 차이에 있다. NTSC방식을 사용하는 지역은 60HZ의 전원주파수를 사용하고, PAL방식을 사용하는 지역은 50HZ의 전원주파수를 사용한다. 현재 사용되고 있는 캠코더 또는 방송용 카메라에서는 NTSC방식, PAL방식과 같은 방송 방식에 따른 사용전원의 주파수와 세트의 주파수가 서로 다르게 될 경우 플리커(flicker) 현상이 발생한다.
도 1은 플리커 현상을 설명하기 위해 영상의 각 필드의 광량의 변화를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 유럽이나 일본과 같이 50Hz의 전원 시스템을 갖는 지역에서 일반적인 전원의 변화는 A의 경우와 같이 나타나지만, 형광등과 같은 광원의 경우에 있어 광량의 변화는 B의 경우와 같이 나타난다.
한편, C는 한국이나 미국과 같이 NTSC규격인 60field/s의 출력속도로 영상을 저장하는 경우의 필드출력을 도안화한 것이다. B와 같은 광원하에서 C와 같은 영상출력속도로 영상을 저장하는 경우, D와 같이 3필드마다 주기적인 광량의 변화가 생 긴다.
도 1에 도시하지는 않았지만, 60Hz의 전원 시스템하에서 PAL규격인 50field/s의 출력속도로 영상을 저장하는 경우는 5필드마다 주기적인 광량의 변화가 생기게 된다.
흔히, 플리커 현상은 텔레비젼의 수상 화면이나 형광등의 깜박임과 같은 광도의 주기적인 변화가 시각으로 느껴지는 것을 말한다. 즉, NTSC용 세트를 가지고 PAL 지역에서 사용할 경우 또는 PAL용 세트를 가지고 NTSC지역에서 촬영할 경우 20HZ의 플리커 현상이 발생한다.
60HZ의 전원은 120번의 깜빡거림이 있고, 50HZ의 전원은 100번의 깜빡거림이 있으므로 50HZ와 60HZ가 매칭되었을때 1/20에서 일치되어 20HZ의 플리커 현상이 발생한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, US6,271,884호(2002.8.7 등록)(이하, '특허문헌1'이라 칭함)와 US5,272,539호(1993.12.21 등록)(이하, '특허문헌2'라 칭함)는 각각 영상의 intergration time이나 AGC의 gain을 조정하거나, 주피사체 영역과 배경 영역으로 나누어 보상을 수행하는 기술을 개시한다.
그러나, 특허문헌1과 특허문헌2에서 개시된 기술은 플리커 현상을 제거함에 있어 광량의 변화에 대한 보정만을 수행한다. 따라서, 촬영시에 파노라마적 효과를 내기 위해 카메라를 회전하거나 이동하는 경우 즉, 카메라 패닝(panning)시에 일어나는 광량의 변화로 인한 오차를 고려하지 않고 있다. 이러한 카메라 패닝에 의한 오차로 인해 플리커 현상에 대한 보정작업을 마친후에도 플리커 현상이 완전히 제 거되지 않는다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 플리커 현상을 제거함에 있어 카메라 패닝시에 일어나는 광량의 변화를 고려하여 사용자가 얻고자 하는 영상을 얻을 수 있는 영상기록재생장치 및 영상기록재생방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 영상기록재생장치는 입력된 영상을 소정의 영상신호로 처리하는 이미지 획득부, 이미지 획득부로부터 출력되는 복수의 인접한 필드 단위 영상이 나타내는 광량의 변화를 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝의 발생 여부를 확인하는 플리커 감지부, 플리커 현상 및 카메라 패닝에 의한 각 필드 단위 영상간의 광량의 차이를 제거하기 위한 제어값을 연산하는 플리커 연산부 및 제어값을 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝으로 왜곡된 영상을 보정하기 위한 보정치를 산출하는 플리커 보정부를 포함한다.
여기서, 제어값은 전원 시스템의 주파수 및 영상의 필드출력 속도에 의해 규정된다.
또한, 전원 시스템의 주파수는 50Hz이고, 영상의 필드출력 속도는 60field/s에서, 플리커 연산부는, 제어값에 해당하는 n번째 및 n+2번째 출력되는 필드에서의 소정칼라에 대한 평균 광량값인 Mn, Mn+2 및 n번째 내지 n+2번째 출력되는 필드의 광량과 n+3번째 내지 n+5번째 출력되는 필드의 광량의 차값인 Δf를 산출한다.
그리고, 전원 시스템의 주파수는 50Hz이고, 영상의 필드출력 속도는 60field/s에서, 상기 플리커 보정부는,
다음의 식에 의해 보정치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112004057941251-pat00001
여기서, X는 보정된 영상의 소정 화소값, Xn+2는 n+2번째 필드의 왜곡된 영상의 소정 화소값, Mn 및 Mn+2는 n번째 및 n+2번째 출력되는 필드에서의 소정칼라에 대한 평균 광량값, Δf는 n번째 내지 n+2번째 출력되는 필드의 광량과 n+3번째 내지 n+5번째 출력되는 필드의 광량의 차값을 나타낸다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 영상기록재생방법은 소정의 영상신호로 출력되는 복수의 인접한 필드 단위 영상이 나타내는 광량의 변화가 비교된 데이터값을 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝의 발생 여부를 확인하는 단계, 플리커 현상 및 카메라 패닝에 의한 각 필드 단위 영상간의 광량의 변화를 제거하기 위한 제어값을 연산하는 단계 및 제어값을 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝으로 왜곡된 영상을 보정한 소정의 화소값인 보정치를 산출하는 단계를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상기록재생장치의 기능을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 영상기록재생장치는 이미지 획득부(110), 플리커 감지부(120), 플리커 연산부(130), 신호 처리부(140), 플리커 보정부(150) 및 인터페이스 부(160)를 구비한다.
이미지 획득부(110)는 피사체를 촬상하여 전기적인 영상신호로 출력한다.
이러한, 이미지 획득부(110)는 렌즈부(112), CCD(114), AGC(116) 및 ADC(118)를 구비한다.
렌즈부(112)는 줌 렌즈(zoom lens), 포커스 렌즈(focus lens) 및 조리개 등을 포함하고 있다. 줌 렌즈는 줌 모터에 의해 광축 방향으로 전후 이동되어 피사체의 배율이 확대 및 축소되도록 하는 렌즈이고, 포커스 렌즈는 포커스 모터에 의해 광축 방향으로 전후 이동되어 피사체의 포커스가 맞아지도록 하는 렌즈이다. 조리개는 조리개 제어부에 의해 구동되는 조리개 메터에 의해 개폐되어 입사 광량을 조절한다.
CCD(Charge Coupled Device)(114)는 렌즈부(112)를 통과한 피사체의 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력한다. AGC(Auto Gain Control)(116)는 CCD(114)에 의해 변환하여 출력된 전기적 신호를 진폭이 항상 일정하게 유지되도록 이득을 자동으로 조절한다. ADC(Analog to Digital Converter)(118)는 AGC(116)에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환한다.
플리커 감지부(120)는 플리커 현상이 일어나는지 여부를 확인한다. ADC(118)로부터 출력된 데이터는 사전에 셋팅된 전원주파수에 응답하여 필드단위로 순차로 출력된다. 우리나라의 경우 NTSC규격인 60field/s로 영상을 저장하므로, 하나의 필드를 1/60초, 즉, 약 16.67ms를 단위로 하여 순차로 출력한다. 이 과정에서 플리커 현상은 NTSC규격인 60field/s로 영상을 저장하는 한국의 캠코더를 가지고 50Hz 전 원시스템을 사용하는 유럽이나 일본에서 영상을 촬영하는 경우 혹은 PAL규격인 50field/s로 영상을 저장하는 일본이나 유럽의 캠코더를 가지고 60Hz 전원시스템을 사용하는 한국에서 영상을 촬영하는 경우 일어난다.
이와 함께 고려되어져야 하는 것으로는 파노라마적 효과를 연출하기 위해 카메라를 회전하는 카메라 패닝의 경우이다. 플리커 현상을 보정함에 있어서 순차로 출력되는 각각의 필드단위의 영상에 카메라 패닝으로 인한 광량의 변화는 오차를 유발하기 때문이다.
따라서, 플리커 감지부(120)는 플리커 현상이 발생하는지와 함께 카메라 패닝으로 인해 필드단위의 영상에서 일어나는 광량의 변화를 확인한다.
플리커 연산부(130)는 플리커 감지부(120)에서 플리커 현상 및 카메라 패닝으로 인한 광량의 변화를 감지한 경우, 이를 보정하기 위한 제어팩터를 연산한다.
제어팩터는 플리커 현상 및 카메라 패닝으로 인해 생긴 광량 변화를 보상해주는데 필요한 변수들이다. 제어팩터는 왜곡된 영상신호를 정상신호로 최종 출력하기 위한 값인 제어값을 포함하며, 플리커 연산부(130)는 이러한 제어팩터를 연산하는 기능을 수행하는 작은 단위의 제어부라고 할 수 있다.
신호 처리부(140)는 출력된 각 필드의 영상신호를 NTSC또는 PAL방식의 영상신호로 처리한다.
플리커 보정부(150)는 플리커 연산부(130)에서 연산하여 출력한 제어값에 기초하여, 플리커 현상과 카메라 패닝으로 인해 왜곡된 영상을 보정한다.
플리커 보정부(150)는 플리커 연산부(130)에서 산출된 값에 왜곡된 영상 데 이터값을 곱해주는 부분으로서, 위에서 살펴본 ADC(118)와 동일한 기능을 수행한다고 볼 수 있다.
따라서, 플리커 보정부(150)는 이상에서 설명한 것과 같이 각 필드의 영상신호들이 신호 처리부(140)에 의해 NTSC또는 PAL방식의 영상신호로 처리된 후 플리커 현상을 보정할 수도 있지만, 신호 처리부(140)에 의해 일련의 처리과정을 거치기 전에 플리커 현상을 보정할 수도 있을 것이다.
인터페이스부(160)는 외부장치 접속용 포트를 통해 외부장치로의 영상신호 출력을 지원한다.
도 3은 플리커 현상 발생시 카메라 패닝에 따른 오차를 도식적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 플리커 현상 발생시 카메라 패닝에 따른 광량의 차이를 나타내기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 화면의 왜곡이 없는 정상적인 영상이 나타난 기준 필드(310)와, 플리커 현상으로 화면의 왜곡이 나타난 제1 필드(320) 및 플리커 현상이 발생하면서 카메라 패닝에 의한 화면의 왜곡이 나타난 제2 필드(330)가 순차적으로 표시되어 있다.
기준 필드(310)에서 광원의 광량을 C, 소정화소에 대한 평균 화소값을 M 및 임의의 화소값을 X라 하고, 제1 필드(320)에서 광원의 광량을 C1, 소정화소에 대한 평균 화소값을 M1 및 임의의 화소값을 X1이라고 한다. 그리고, 제2 필드(330)에서 광원의 광량을 C2, 소정화소에 대한 평균 화소값을 M2 및 임의의 화소값을 X2라고 한다.
각 필드에서 소정화소에 대한 평균 화소값과 광원의 광량사이의 관계를 살펴보면 M=kC, M1=kC1 및 C2=C1+ΔC과 같으므로, 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, k는 비례상수, ΔC는 플리커 현상에 따라 나타난 광량의 차이를 나타내고, Δf는 카메라 패닝에 의한 광량의 차이를 나타낸다.
M2=kC2+Δf=k(C1+ΔC)+Δf
그리고, 각 필드에서 임의의 화소값과 광량사이의 관계는 X=nC 및 X1=nC1이므로, 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, n은 비례상수를 나타낸다.
X2=n(C1+ΔC)
다음 수학식3은 X를 플리커 현상에 따라 광량 변화가 발생한 제1 필드(320)의 X1에 관하여 정리한 것이다.
Figure 112004057941251-pat00002
또한, Δf는 플리커 현상이 일어난 영상의 주기적인 특성을 통해서 계산할 수 있다. 도 4에서와 같이, 50Hz의 주파수를 사용하는 전원 시스템 아래에서 형광등과 같은 광원을 통해 NTSC규격인 60field/s로 영상을 저장할 때, 카메라 패닝에 따른 광량은 3필드를 주기로 변한다.
따라서, 수학식 4는 Δf를 구하는 식으로서, 도 4에서 도시된 바와 같이 Δf 는 연속된 3개의 필드에서 광량의 합과 다음 연속되는 3개의 필드에서 광량의 합의 차를 통해 얻어낼수 있다.
여기서, 영상신호의 필드라는 단위는 아주 작은 단위이기 때문에 카메라 패닝에 의한 광량의 변화를 선형적으로 증가시키거나 감소시킨다고 가정할 수 있다. 따라서, 플리커 연산부(130)에서 산출하는 제어값은 이런한 가정하에 도출해 낸 값이므로, 카메라 패닝에 의한 광량의 변화가 예측할 수 없을 정도로 급변하는 경우에는 적용할 수 없다고 할 수 있다.
Figure 112004057941251-pat00003
한편, X를 플리커 현상 및 카메라 패닝에 의해 광량 변화가 발생한 제2 필드(330)의 X2에 관하여 정리해 보면,
Figure 112004057941251-pat00004
수학식3에서
Figure 112004057941251-pat00005
이므로,
Figure 112004057941251-pat00006
수학식5를 X에 대하여 정리하면,
Figure 112004057941251-pat00007
이고,
수학식1에서 M2=kC2+Δf=k(C1+ΔC)+Δf이므로,
Figure 112004057941251-pat00008
따라서, 플리커 현상과 카메라 패닝에 의해 왜곡된 영상을 최종적으로 보정하기 위하여 필요한 제어값은
Figure 112004057941251-pat00009
이다. 즉, 플리커 현상 및 카메라 패닝에 의해 왜곡된 임의의 화소값에 도 2의 플리커 연산부(130)에서 구해낸 제어값을 적용하면 보정치를 얻어낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상기록재생방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 이미지 획득부(110)에 의해 피사체가 촬상되고 전기적인 영상신호로 출력된다(S410).
플리커 감지부(120)에 의해 필드 단위로 순차 출력되는 영상에 플리커 현상이 발생되는지가 확인된다(S420). 플리커 현상이 발생되는지를 확인함에 있어 카메라 패닝에 의한 광량의 변화가 있는지도 확인된다.
플리커 현상이 발생된 경우(Yes), 플리커 연산부(130)에 의해 플리커 현상 및 카메라 패닝에 의한 광량 변화를 제어하기 위한 제어값을 포함한 제어팩터들이 연산된다(S430).
여기서, 제어값은 수학식7에서 살펴본 바와 같이,
Figure 112004057941251-pat00010
이다.
플리커 현상이 발생되지 않는 경우(No)는 카메라 패닝에 의한 광량의 변화를 확인할 필요가 없으므로, 바로 정상적인 영상이 출력된다(S450).
그리고, 플리커 연산부(130)에서 연산된 제어값을 기초로 플리커 보정부(150)에 의해 보정치가 산출된다(S440).
한편, 출력된 영상 신호는 신호 처리부(140)에 의해 NTSC또는 PAL방식의 영상신호로 처리된다.
이어, 플리커 연산부(130)에 의해 산출된 보정치는 신호 처리부(140)에 의해 처리된 영상신호를 보정한다.
신호 처리부(140)에 의해 처리된 영상신호는 플리커 현상과 카메라 패닝으로 인해 왜곡된 영상신호로서 보정에 의해 정상적인 영상신호로 출력된다(S450).
이와 같은 방법으로, 플리커 현상을 보정함에 있어 카메라 패닝에 의한 오차까지 고려함으로써 사용자가 얻고자 하는 영상을 얻을 수 있다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 영상기록재생장치 및 영상기록재생방법에 의하면, 출력된 영상신호에서 발생하는 플리커 현상을 보정함에 있어 카 메라 패닝을 고려함으로써 사용자가 원하는 영상을 얻을수 있다는 장점이 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 입력된 영상을 소정의 영상신호로 처리하는 이미지 획득부;
    상기 이미지 획득부로부터 출력되는 복수의 인접한 필드 단위 영상이 나타내는 광량의 변화를 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝의 발생 여부를 확인하는 플리커 감지부;
    상기 플리커 현상 및 상기 카메라 패닝에 의한 각 필드 단위 영상간의 광량의 차이를 제거하기 위한 제어값을 연산하는 플리커 연산부; 및
    상기 제어값을 기초로 상기 플리커 현상 및 상기 카메라 패닝으로 왜곡된 영상을 보정하기 위한 보정치를 산출하는 플리커 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기록재생장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어값은 전원 시스템의 주파수 및 영상의 필드출력 속도에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 영상기록재생장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 플리커 연산부는,
    전원 시스템의 주파수는 50Hz이고, 영상의 필드출력 속도는 60field/s에서,
    상기 제어값에 해당하는 n번째 및 n+2번째 출력되는 필드에서의 소정칼라에 대한 평균 광량값인 Mn, Mn+2 및 n번째 내지 n+2번째 출력되는 필드의 광량과 n+3번째 내지 n+5번째 출력되는 필드의 광량의 차값인 Δf를 산출하는 것을 특징으로 하는 영상기록재생장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 플리커 보정부는,
    전원 시스템의 주파수는 50Hz이고, 영상의 필드출력 속도는 60field/s에서,
    다음의 식에 의해 상기 보정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 영상기록재생장치:
    Figure 112004057941251-pat00011
    여기서, X는 보정된 영상의 소정 화소값, Xn+2는 n+2번째 필드의 왜곡된 영 상의 소정 화소값, Mn 및 Mn+2는 n번째 및 n+2번째 출력되는 필드에서의 소정칼라에 대한 평균 광량값, Δf는 n번째 내지 n+2번째 출력되는 필드의 광량과 n+3번째 내지 n+5번째 출력되는 필드의 광량의 차값을 나타낸다.
  5. 소정의 영상신호로 출력되는 복수의 인접한 필드 단위 영상이 나타내는 광량의 변화가 비교된 데이터값을 기초로 플리커 현상 및 카메라 패닝의 발생 여부를 확인하는 단계;
    상기 플리커 현상 및 상기 카메라 패닝에 의한 각 필드 단위 영상간의 광량의 변화를 제거하기 위한 제어값을 연산하는 단계;
    상기 제어값을 기초로 상기 플리커 현상 및 상기 카메라 패닝으로 왜곡된 영상을 보정하기 위한 소정의 화소값인 보정치를 산출하는 단계를 포함하는 영상기록재생방법.
KR1020040103359A 2004-12-09 2004-12-09 플리커 현상 방지를 위한 영상기록재생장치 및영상기록재생방법 KR100594973B1 (ko)

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