KR100710378B1 - Auto focus control method in image terminals - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단말기에 관한 것으로, 특히 영상 단말기에서 추출한 외곽선과 이미 입력한 사용자 정보를 비교하여 렌즈의 초점을 조절하는 영상 단말기의 자동 초점 조절 방법에 관한 것이다. 이와 같은 영상 단말기의 자동 초점 조절 방법은 피사체의 외곽선 크기를 추출하는 단계와, 상기 피사체의 외곽선 크기와 단말기에 저장된 기준 데이터를 비교하는 단계와, 상기 비교한 차이값에 따라 렌즈 이동량과 방향을 유추하여 렌즈의 위치를 결정하는 단계로 이루어진다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a terminal, and more particularly, to an auto focus adjusting method of an image terminal for adjusting a focus of a lens by comparing an outline extracted from a video terminal with user information previously input. Such an automatic focus adjustment method of a video terminal includes extracting the outline size of a subject, comparing the outline size of the subject with reference data stored in the terminal, and inferring the amount and direction of lens movement according to the compared difference value. Determining the position of the lens.
CCD(Charge Coupled Device)CCD (Charge Coupled Device)
Description
도 1은 일반적인 영상 단말기의 자동 초점장치를 나타낸 구성도1 is a block diagram showing an auto focusing apparatus of a general video terminal
도 2는 일반적인 영상 단말기의 자동 초점장치를 설명하기 위한 도면2 is a diagram for explaining an auto focusing apparatus of a general video terminal.
도 3을 본 발명에 따른 영상 단말기의 자동 초점 조절 장치를 나타낸 구성도3 is a block diagram showing an apparatus for adjusting an auto focus of a video terminal according to the present invention
도 4는 본 발명에 따른 영상 단말기의 자동 초점 조절 동작을 설명하기 위한 순서도4 is a flowchart illustrating an autofocus control operation of a video terminal according to the present invention.
도 5는 도 4 순서도의 외곽선 검색 시작점 선정을 자세히 설명하기 위한 도면FIG. 5 is a diagram for describing details of selecting an outline search start point of the flowchart of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4 순서도의 외곽선 길이 변화를 이용한 거리변화 유추를 자세히 설명하기 위한 도면6 is a view for explaining the distance change inference using the change in the length of the outline of the flow chart of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 렌즈부 100: lens unit
101 : 렌즈 101: lens
102 : AF(Automatic Focus)모터 구동부102: AF (Automatic Focus) motor drive unit
200 : 추출부200: extraction unit
201 : CCD(Charge Coupled Device) 201: CCD (Charge Coupled Device)
202 : CDS(Correlated Double Sampling)202: Correlated Double Sampling (CDS)
203 : AGC(Automatic Gain Control)203: AGC (Automatic Gain Control)
204 : LPF(Low Pass Filter)204: LPF (Low Pass Filter)
205 : HPF(High Pass Filter)205: HPF (High Pass Filter)
300 : 제어부300: control unit
본 발명은 단말기에 관한 것으로서, 특히 영상 단말기에서 추출한 외곽선과 미리 입력돤 사용자 정보를 비교하여 렌즈의 초점을 조절하는데 적당하도록 한 영상 단말기의 자동 초점 조절 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a terminal, and more particularly, to an automatic focus adjustment method of a video terminal, which is suitable for adjusting a focus of a lens by comparing previously extracted user information with an outline extracted from a video terminal.
일반적으로 렌즈의 초점 조절은 크게 적외선을 투사하여 피사체와의 거리를이용하여 측정하는 방법과, 입력된 이미지 데이터를 영상처리하여 그 결과를 토대로 렌즈의 초점 거리를 재조정하는 방법으로 나눌 수 있다. In general, focus adjustment of a lens may be divided into a method of measuring infrared rays by using a distance from a subject and an image processing of input image data, and a method of adjusting a focal length of a lens based on the result.
최근에서는 CCD(Charge Coupled Device 이하, CCD라 칭함)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor 이하, CMOS라 칭함) 소자의 이용도가 높아지고, 영상 칩(Chip)의 가격 하락과, 성능 향상이 이루어지면서 소형전자제품의 경우, 적외선 소자를 이용하는 방법보다 영상처리를 이용하여 초점조절하는 방식이 보다 많이 이용되고 있다. In recent years, as the utilization of CCD (Charge Coupled Device, or CCD) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, or CMOS) devices has increased, the price of image chips has decreased, and performance has improved. In the case of a product, a method of focusing by using image processing is more widely used than using an infrared device.
도 1은 일반적인 영상 단말기의 자동초점 장치를 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram showing an autofocus apparatus of a general video terminal.
도 1를 참조하면, 광학적인 영상신호를 통과시키는 렌즈(10)와, 상기 렌즈(10)를 통한 광학적인 영상신호의 초점을 맞추는 AF(Automatic Focus 이하, AF라 칭함)모터 구동부(11)와, 상기 렌즈(10)를 통해 얻어진 광학적 영상신호를 전기적 영상신호로 변환하는 CCD(Charge Coupled Device 이하, CCD라 칭함)(12)부와, 상기 렌즈(10)을 통한 영상 신호에 포함된 잡음신호를 제거하는 CDS(13)부와, 상기 CCD(12)부와 CDS(13)부에서 촬상된 영상신호의 이득(Gain)을 자동제어하는 AGC(Automatic Gain Control)(14)와, 상기 영상신호의 고주파수 성분을 제거하는 LPF((Low Pass Filter)부(15)와, 상기 LPF(15)부를 통과한 영상을 이용하여 피사체의 경계 부분을 추출하는 HPF(High Pass Filter)(16)부와, 상기 피사체 경계정보를 이용하여 초점 조절 방향을 결정하고 상기 AF 모터구동부(11)를 제어하는 마이컴 제어부(17)로 구성된다. Referring to FIG. 1, a
상기와 같이 구성된 장치를 도 2와 함께 설명하면 다음과 같다.The apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. 2.
상기 렌즈(10)를 전후로 이동시키며, 각 위치에 대한 초점 신호값을 계산하고, 상기 초점신호 값이 최대가 되는 렌즈의 위치를 초점렌즈 위치로 판단한다. The
그리고, 상기 CCD부(12)와, CDS부(13), 그리고 AGC부(14)를 거쳐 어느 정도 수정이 가해진 입력영상(휘도영상)에 대해 상기 LPF부(15)와 HPF부(16)의 필터링을 순차적으로 수행하여 경계선을 추출한다. In addition, the
이때, 상기와 같은 뚜렷한 경계선을 이용하여 초점신호값을 계산한다. At this time, the focus signal value is calculated by using the distinct boundary line as described above.
이와 같이 영상단말기의 자동초점은 렌즈 위치에서의 입력영상에 대해 저역/고역통과 필터링 처리를 수행하고, 이를 통해 추출한 피사체의 경계 정보를 이용하 여 초점신호값을 계산한 후, 각 위치에서의 초점신호값을 비교해야하므로 알고리즘 자체는 단순하지만 반복 연산에 따른 시간지연 문제가 발생하며, 그리고 렌즈에 이물질이 묻은 경우, 실제 초점렌즈 위치가 아닌 곳을 초점위치로 판단하여 피사체의 초점을 흐리게 하는 단점이 있다. As described above, the auto focus of the video terminal performs low pass / high pass filtering on the input image at the lens position, calculates a focus signal value using the boundary information of the extracted subject, and then focuses the signal at each position. Algorithm itself is simple because the values must be compared, but there is a time delay problem due to iterative operation, and if there is a foreign object on the lens, the focus point is judged as the focus position, not the actual focus lens position. have.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 영상 외곽선의 크기를 판단하여 단말기에 저장된 데이터와 비교하므로 시간을 단축하고 초점을 선명하게 하는 단말기의 자동초점 방법을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, it provides an automatic focusing method of the terminal to shorten the time and sharpen the focus since it determines the size of the image outline and compares it with the data stored in the terminal. It is to.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 피사체의 외곽선 크기를 추출하는 단계와, 상기 피사체의 외곽선 크기와 단말기에 저장된 기준 데이터를 비교하는 단계와, 상기 비교한 차이값에 따라 렌즈 이동량과 방향을 유추하여 렌즈의 위치를 결정하는 단계로 이루어진다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, extracting the outline size of the subject, comparing the outline size of the subject and the reference data stored in the terminal, according to the comparison value Inferring the lens movement amount and direction to determine the position of the lens.
바람직하게, 상기 피사체의 외곽선 크기를 추출하는 단계에서, 상기 피사체는 일반적으로 렌즈의 정면에 위치한다는 점과 초기 단말기에 입력된 사용자의 얼굴 크기를 바탕으로 외곽선의 검색 시작점을 결정한다. Preferably, in the step of extracting the outline size of the subject, the search start point of the outline is determined based on the fact that the subject is generally located in front of the lens and the size of the face of the user input to the initial terminal.
그리고, 상기 검색 시작점을 통하여 검색된 단말기 사용자의 얼굴인지 판단하는 것은 외곽선의 곡선(Curvature)변화율을 이용하여 결정한다. In addition, whether the face of the terminal user searched through the search start point is determined by using a curve change rate of an outline.
또한, 상기 거리 변화량과 방향 유추는 렌즈와 피사체간 거리가 증가함에 따라 피사체의 크기가 반비례하여 작아진다. In addition, the distance change amount and the direction analogy decrease in inverse proportion to the size of the subject as the distance between the lens and the subject increases.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration and an operation according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 영상 단말기의 자동 초점 조절 장치를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating an apparatus for adjusting auto focus of a video terminal according to the present invention.
도 3을 참조하면 영상 신호를 통과시키는 렌즈부(100)와, 상기 통과된 영상신호의 피사체 경계선을 추출하는 추출부(200)와, 상기 추출된 경계선 형상의 외곽선 크기를 계산하여 이미 저장된 영상 신호의 경계선 데이터와의 차이값으로, 단말기와 거리 변화를 추정하고 렌즈위치를 제어하는 제어부(300)로 구성된다. Referring to FIG. 3, a
상기와 같이 구성된 자동 초점 조절 장치의 렌즈부(100)는 광학적인 영상신호를 통과시키는 렌즈(101)와, 상기 렌즈(101)를 통한 광학적인 영상신호의 초점을 맞추는 AF(Automatic Focus 이하, AF라 칭함)모터 구동부(102)로 구성된다. The
그리고, 상기 추출부(200)는 상기 렌즈(101)를 통해 얻어진 광학적 영상신호를 전기적 영상신호로 변환하는 CCD(Charge Coupled Device 이하, CCD라 칭함)(201)와, 상기 렌즈(101)을 통한 영상 신호에 포함된 잡음신호를 제거하는 CDS(Correlated Double Sampling 이하, CDS라 칭함)(202)와, 상기 CCD(201)와 CDS(202)에서 촬상된 영상신호의 이득(Gain)을 자동 제어하는 AGC(Automatic Gain Control)(203)와, 상기 영상신호의 고주파수 성분을 제거하는 LPF((Low Pass Filter)(204)와, 상기 LPF(204)를 통과한 영상을 이용하여 피사체의 경계 부분을 추출하는 HPF(High Pass Filter)(205)로 구성된다.
In addition, the
상기 렌즈(101)와 AF 모터구동부(102)는, 상기 제어부(300)의 제어에 따라 피사체의 초점을 맞추고 광학적인 영상신호를 통과시킨다. The
이때, 상기 제어부(300)는 사용자가 이미 저장한 영상신호의 외곽선의 데이터를 이용하여. 상기 사용자가 통화시, 이 사용자의 영상신호 외곽선 크기를 계산하여, 상기 저장한 영상신호 외곽선과 비교하므로 단말기의 거리 변화를 추정한다. 그리고, 상기 단말기와의 거리 변화로 렌즈의 초점을 자동으로 조절한다. At this time, the
도 4는 본 발명에 따른 영상 단말기의 자동 초점 조절을 설명하기 위한 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating auto focus adjustment of a video terminal according to the present invention.
도 4를 참조하면, 먼저 본 발명의 영상 단말기의 자동 초점 조절을 설명하기 위한 순서도의 적용 전제 조건은 첫째, 영상 단말기 소유자에 대한 사전 정보(얼굴 크기)를 이용하므로 상기 소유자와 얼굴 크기가 크게 다른 사용자가 이용할 경우에는 효과적인 초점조절이 이루어지지 않을 수도 있으므로 상기 영상 단말기 사용자 1인이 이용하는 것을 전제로 한다. Referring to FIG. 4, first of all, a precondition for applying a flowchart for explaining auto focusing of a video terminal of the present invention is that the face size is significantly different from that of the owner because it uses advance information (face size) of the video terminal owner. If the user uses it, effective focusing may not be performed. Therefore, it is assumed that one user of the video terminal uses the same.
둘째, 다수의 피사체가 영상에 존재할 경우 가장 큰 얼굴의 위치를 기준으로 초점을 조정하는 것을 전제로 한다. Second, if a plurality of subjects are present in the image, the focus is adjusted based on the position of the largest face.
셋째, 상기 피사체가 사람이 아니라고 판단되는 경우, 초점을 무한대로 처리하여 일반적인 영상을 전송하도록 한다. 이는 사용자의 일정 버튼(원경 또는 근접 촬영 버튼)조작을 인식하여 처리할 수도 있고, 영상 인식의 결과 이용자의 머리 형태가 인식되지 않을 때, 자동 실행되도록 처리한다. Third, if it is determined that the subject is not a person, the focus is infinitely transmitted to transmit a general image. This may be handled by recognizing a user's operation of a certain button (a telescope or a close-up photographing button), and automatically executed when a user's head shape is not recognized as a result of image recognition.
마지막으로, 영상 단말기 소유자에 대한 기본 정보 습득은 단말기 구입 초기 1회 실시하도록 한다. Finally, the basic information acquisition for the owner of the video terminal is to be carried out once at the beginning of the terminal purchase.
상기 기본 정보 습득은 영상 단말기 메뉴에 '자동초점기능 기준값 설정' 이라는 항목을 추가하여, 상기 영상 단말기 소유자가 상기 자동초점기능 기준값 설정이라는 명령을 실행하면 제어부는 렌즈의 위치를 근경(Near)위치에서 원경(Far)위치로 천천히 이동하면서 렌즈를 통해 입력된 영상을 상기 영상 단말기의 표시부를 통해 사용자에게 보여준다. The basic information acquisition is added to the menu item 'auto focus function reference value setting' in the video terminal menu, and when the owner of the video terminal executes the command of setting the auto focus function reference value, the control unit changes the lens position at the near position. While slowly moving to the far position, the image input through the lens is displayed to the user through the display unit of the video terminal.
이때, 사용자는 초점이 가장 또렷하게 보이는 시점을 일정 버튼 조작을 통해 제어부에 통보하고, 상기 제어부는 이 렌즈 위치에서 사용자 얼굴의 크기를 추출하여 초점렌즈 위치와 함께 이를 메모리에 저장하여 자동초점기능의 기준값으로 삼는다. At this time, the user notifies the controller of the point of time when the focus is clearly seen through a button operation, and the controller extracts the size of the user's face from the lens position and stores it in the memory along with the focus lens position to reference the value of the autofocus function. Make it.
도 4의 단말기의 자동 초점 조절을 설명하기 위한 순서도는 제어부의 소프트웨어 처리에 관한 것으로, 먼저 단말기 사용자가 통화를 개시한다.(S100)4 is a flowchart illustrating the automatic focus adjustment of the terminal, which relates to software processing of the control unit. First, the terminal user initiates a call.
그리고, 상기 통화를 개시한 후(S100), 자동으로 바로 이전 통화시, 기억된 렌즈의 기준위치로 초점이 이동한다.(S101)Then, after starting the call (S100), the focus shifts to the reference position of the stored lens automatically at the time of the immediately previous call. (S101)
상기 기준위치로 렌즈를 이동한 후(S101), 상기 렌즈를 통하여 입력된 영상의 잡음을 제거하고 필터링을 순차적으로 처리하며, 경계선을 추출하는 입력 휘도 영상에 대한 영상을 처리한다.(S102) After moving the lens to the reference position (S101), the noise of the image input through the lens is removed, the filtering is sequentially processed, and the image of the input luminance image extracting the boundary line is processed (S102).
상기 영상을 처리한 후(S102), 현재 사용자의 얼굴형상 외곽선을 검색하고 얼굴이라 판단되는 최종 외곽선의 전체 크기를 계산하여 얼굴 크기를 추출한다.(S103) After processing the image (S102), the face shape outline of the current user is searched and the face size is extracted by calculating the total size of the final outline determined as the face (S103).
여기서, 상기 입력 휘도 영상에 대한 영상 처리는 CCD/CMOS를 소자를 통해 피사체인 단말기 사용자의 얼굴 외곽선을 추출한다. 상기 얼굴 외곽선 추출은 테두리 검출(edge detection), 세선화(thinning), 외곽선 투사(contour tracing)와 같은 일련의 영상처리 기법을 이용한다.Here, the image processing of the input luminance image extracts the outline of the face of the terminal user who is the subject through the CCD / CMOS device. The facial outline extraction uses a series of image processing techniques such as edge detection, thinning, and contour tracing.
상기 얼굴 크기 추출을 도 5을 통하여 자세히 설명하면, 통화시 영상 단말기 사용자는 일반적으로 렌즈의 정면에 위치한다는 점과, 초기 단말기에 입력된 사용자의 얼굴 크기를 바탕으로 얼굴형상 외곽선의 검색시작점(A)을 결정한다. The face size extraction will be described in detail with reference to FIG. 5, wherein a video terminal user is generally located in front of a lens during a call, and a search start point of a face outline based on the size of the face input of the user at the initial terminal (A). Is determined.
도 5에서 상기 단말기 사용자의 얼굴형상 외곽선 검색은 A점에서 시작하고, 상기 A점 위치에 경계선 성분이 없을 경우, 검색 위치를 상기 A점 기준 좌우로 이동하며 경계선 성분의 여부를 확인한다. In FIG. 5, the face shape outline search of the terminal user starts at point A, and when there is no boundary component at the point A, the search position is shifted left and right based on the point A to check whether there is a boundary component.
상기 경계선 성분을 발견한 경우는, 상기 A점을 얼굴 형상 외곽선의 시작점으로 설정하고 추적을 수행한다. When the boundary component is found, the point A is set as the starting point of the face outline and tracking is performed.
상기 추적한 얼굴이 단말기 사용자의 얼굴인지 판별하는 기준은, 추적하고 있는 상기 경계선의 곡선(Curvature)변화율을 이용하며, 상기 얼굴의 외곽선은 보통사람의 경우 달걀형태의 곡선모양을 보이므로, 곡선값이 크게 변하는 경우가 없이 거의 일정한 값을 보이게 된다. The criterion for determining whether the tracked face is the face of the terminal user is based on the rate of change of the curvature of the boundary tracked, and the outline of the face is curved in the shape of an egg in the case of an ordinary person. This value is almost constant and does not change significantly.
상기 외곽선 추적중 곡선 변화율이 크게 변하는 경우는, 얼굴형상 외곽선이라 판단할 수 있으므로, 이 경우에는 검색 시작점을 재설정하고 외곽선 추적을 다시 수행한다. If the rate of change of the curve changes significantly during the tracking of the outline, it can be determined as a face shape outline. In this case, the search start point is reset and the outline tracking is performed again.
그리고 상기 추적이 끝난 후에는 그 전체 길이가 얼굴 형상 외곽선이라 판 단하기에 적합한가를 평가한 후, 적합하다고 판단되는 경우, 외곽선 길이를 계산하여 다음 단계로 넘어가고, 그렇지 못한 경우 검색 시작점을 재설정하고 외곽선 추적을 다시 수행한다. After the tracking is over, after evaluating whether the total length is suitable for determining the shape as the outline of the face, if it is determined to be suitable, the length of the outline is calculated, and if not, the starting point of the search is reset. Run the outline trace again.
그리고, 상기 얼굴 크기를 추출한 후(S103), 상기 단말기에 저장된 사용자의 기본 영상 데이터 크기와 상기 추출한 얼굴 크기를 비교하여 차이값을 계산한다.(S104)After extracting the face size (S103), a difference value is calculated by comparing the size of the user's basic image data stored in the terminal with the extracted face size (S104).
상기 계산된 차이값을 바탕으로, 렌즈 이동 거리와 이동 방향을 결정하는 기기준값 대비 단말기와 거리 변화 추정값을 결정한다.(S105)Based on the calculated difference value, the terminal and the distance change estimation value are determined relative to the device reference value for determining the lens moving distance and the moving direction (S105).
상기 거리 변화 추정값 결정을 도 6을 통하여 자세히 설명하면 다음과 같다. The distance change estimation value determination will be described in detail with reference to FIG. 6 as follows.
렌즈와 피사체간 거리가 증가함에 따라 CCD/CMOS 소자가 인식하는 피사체의 크기는 이에 반비례하여 작아지므로, 단말기에 저장된 기준값 대비 외곽선 길이의 변화값을 이용하면 기준위치 대비 피사체의 이동거리를 유추할 수 있으며, CCD/CMOS 소자에 맺히는 상의 크기는 각각 tan α와 tan β에 비례하고, a*α= β*b 의 관계가 성립하므로, 외곽선의 길이변화를 이용하여 거리변화를 유추할 수 있다. As the distance between the lens and the subject increases, the size of the subject perceived by the CCD / CMOS device decreases in inverse proportion. Therefore, by using the change in the outline length compared to the reference value stored in the terminal, the moving distance of the subject relative to the reference position can be inferred. The size of the phase formed in the CCD / CMOS device is proportional to tan α and tan β, respectively, and since a * α = β * b is established, the change in distance can be inferred by using the change in the length of the outline.
상기, 결정된 거리 변화 추정값을 통하여 렌즈의 위치를 이동하여 자동으로 초점을 맞춘다.(S106)The position of the lens is automatically focused through the determined distance change estimate value (S106).
그리고, 상기 초점을 맞추어 통화가 이루어진후, 통화 종료 여부를 판단한다.(S107)Then, after making a call with the focus, it is determined whether or not the call is terminated (S107).
상기 통화 종료 여부를 판단한 결과(S107), 통화를 종료할 경우, 통화를 종 료한다. As a result of determining whether the call is terminated (S107), when the call ends, the call is terminated.
그리고, 상기 통화를 종료하지 않을 경우, 상기 입력 휘도 영상에 대한 영상처리를 계속 진행한다. If the call is not terminated, image processing for the input luminance image is continued.
이상의 설명에서와 같은 본 발명은 저장된 데이터와 추출된 영상 크기의 차이값을 통하여, 렌즈의 초점거리를 맞춤으로 반복 연산에 따른 시간 지연을 피할 수 있고, 또한 전력 소모를 줄이며 정확한 피사체의 초점을 맞추는 효과가 있다. 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.As described above, according to the present invention, the difference between the stored data and the extracted image size allows the lens to adjust the focal length of the lens to avoid time delay due to the repetitive operation, and also to reduce power consumption and focus the correct subject. It works. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the examples, but should be defined by the claims.
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