KR100808493B1 - 렌즈 셰이딩 보상 장치, 보상 방법 및 이를 이용한 이미지프로세서 - Google Patents

렌즈 셰이딩 보상 장치, 보상 방법 및 이를 이용한 이미지프로세서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 픽셀 위치에 따른 신호 크기의 감소를 보상하여 원시 이미지의 품질을 유지할 수 있는 이미지 센서의 렌즈 셰이딩 보상 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보간 처리부의 다음 단에 위치하여 픽셀값 분석부, 자동 노출값 설정부, 중심 픽셀 검출부, 테이블 생성부, 픽셀 위치 계산부, 마스크 이미지 생성부 및 보상 수행부를 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 장치에 관한 것이다. 적색, 녹색 및 청색 각각에 대하여 색상 보간 후에 색상별로 렌즈 셰이딩 곡선의 특성에 맞춰 렌즈 셰이딩 보상을 할 수 있다. 또한, 다른 색상에 대한 고려없이 또는 간섭없이 렌즈 셰이딩 현상에 대하여 분석하고 보상할 수 있어 그 보상에 대한 제어가 간단하고 명확하다.
Figure R1020050131622
이미지 센서, 렌즈 셰이딩, 기울기, 마스크 이미지

Description

렌즈 셰이딩 보상 장치, 보상 방법 및 이를 이용한 이미지 프로세서{Lens shading compensation apparatus and method, and image processor using it}
도 1은 렌즈의 중심 부분과 외곽 부분의 투과율의 차이를 나타낸 도면.
도 2는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각 색상별로 형성된 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 및 렌즈 셰이딩 이미지의 특성을 나타낸 도면.
도 3은 종래 동일한 휘도를 갖도록 하기 위한 이미지 처리 방법 중 하나의 흐름도.
도 4는 다른 예에 따른 렌즈 셰이딩 이미지를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 장치의 구성 블록도.
도 6은 렌즈 셰이딩 보상부(523)의 세부 구성 블록도.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀 검출 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기 검출 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 보상 테이블의 생성 방법을 나타낸 도면.
도 10은 렌즈 셰이딩 현상이 보상되어 평활한 투과율을 가지도록 설정하는 방법을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 셰이딩 현상 보상 방법의 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
523 : 렌즈 셰이딩 보상부
610 : 픽셀값 분석부
620 : 자동 노출값 설정부
630 : 중심 픽셀 검출부
640 : 기울기 검출부
650 : 테이블 생성부
660 : 픽셀 위치 계산부
670 : 마스크 이미지 생성부
680 : 보상 수행부
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 픽셀 위치에 따른 신호 크기의 감소를 보상하여 원시 이미지의 품질을 유지할 수 있는 이미지 센서의 렌즈 셰이딩 보상 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 이미지 센서를 구비한 휴대용 장치(예를 들어, 디지털 카메라, 이동 통신 단말기 등)가 개발되어 판매되고 있다. 이미지 센서는 픽셀(pixel)들 또는 포토사이트(photosite)들로 불리는 작은 감광 다이오드들의 어레이로서 구성된다. 픽셀들 자체는 보통 광으로부터 컬러를 추출하지 않으며, 넓은 스펙트럼 밴드로부터의 광자들을 전자들로 변환할 뿐이다. 단일 센서를 가지고 컬러 이미지들을 기록하기 위해서, 센서는 상이한 픽셀들이 상이한 컬러 조명을 수신하도록 필터링된다. 이러한 타입의 센서는 컬러 필터 어레이(CFA; Color Filter Array)로 알려져 있다. 상이한 컬러 필터들이 센서를 가로질러 미리 정의된 패턴으로 배열된다.
이 중에서 가장 일반적인 패턴은 베이어 패턴(Bayer pattern)이다. 컬러 이미지의 컬러 필터 어레이는 일반적으로 베이어 패턴을 따른다. 즉, 픽셀들의 전체 개수의 절반은 녹색(G)이며, 전체 개수의 각 4분의 1은 적색(R)과 청색(B)에 할당된다. 컬러 정보를 얻기 위해, 컬러 이미지 픽셀들은 적색, 녹색 또는 청색 필터의 반복 패턴으로 이루어진다. 예를 들어, 베이어 패턴의 경우 2 x 2 배열이라 할 수 있다.
베이어 패턴은 사람의 눈이 화면의 녹색 내용으로부터 휘도(luminance) 데이터의 대부분을 도출한다는 전제에 기초한다. 따라서, 픽셀들 중 보다 많은 픽셀이 녹색이 되도록 함으로써 적색, 녹색 및 청색 픽셀들이 동일한 개수인 상태에서 교번하는 RGB 컬러 필터에 비해 높은 해상도 이미지가 생성될 수 있다.
그러나, 최근 개발되어 판매되는 휴대용 장치에 구비된 이미지 센서는 픽셀 어레이 구성의 기하학적 배열에 의한 이미지 왜곡을 가지는 문제점이 있었다. 이는 작은 외부 렌즈와 큰 f 번호(number)를 가지기 때문이다.
도 1은 렌즈의 중심 부분과 외곽 부분의 투과율의 차이를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 이미지 센서의 컬러 필터 어레이의 중앙부의 픽셀들과 외곽의 픽셀들은 서로 다른 위치에서 광원에 노출된다. 이러한 미세한 위치 차이는 조도(illumination) 차이를 유발하며, 조도 차이는 빛의 파장 차이와 렌즈들의 굴절률 차이에 의해 색상에도 영향을 준다. 그 결과, 색상 왜곡과 픽셀의 위치에 의존한 신호 크기의 감소가 필연적으로 발생하며, 이는 원시 이미지의 품질을 저하시키는 원인이 된다. 이러한 현상을 렌즈 셰이딩(lens shading) 현상이라고 한다.
도 2는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각 색상별로 형성된 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 및 렌즈 셰이딩 이미지의 특성을 나타낸 도면이다. 이미지 센서의 픽셀 어레이(200) 상에서 렌즈를 투과한 적색광, 녹색광 및 청색광 별로 형성되는 렌즈 셰이딩 이미지(203, 206 및 209)는 그 중심(213, 216 및 219)이 픽셀 어레이(200)의 중심(210)과도 차이가 나며 서로 각각 다르다(도 2의 (a) 참조). 그리고 렌즈 셰이딩 이미지의 특성도 다르다(도 2의 (b)의 223, 226 및 229 참조)는 것을 알 수 있다.
렌즈 셰이딩 현상을 보상하기 위해 백색 영역의 이미지를 촬영하였을 때 픽셀 어레이의 모든 픽셀들이 전체적으로 동일한 휘도를 갖도록 하는 방법이 있었다. 도 3은 종래 동일한 휘도를 갖도록 하기 위한 이미지 처리 방법 중 하나의 흐름도 이다.
도 3을 참조하면, 이미지 센서로부터 촬영된 원시 이미지를 입력받고(S310), 블랙 레벨 보상(black level compensation; S320) 및 노이즈 제거 과정(S330)을 거친다. 그리고 렌즈 셰이딩 보상을 하고(S340), 색상 보간(color interpolation)을 한다(S350). 그리고 색 조정, 감마 변환, 포맷 변환 등을 통해 이미지 품질을 향상시키고(S360) 이미지 데이터를 최종적으로 표시부 등을 통해 출력한다(S370).
여기서, 렌즈 셰이딩 보상(S340)은 적색, 녹색 및 청색에 대한 렌즈 셰이딩 이미지의 전체적인 모양이나 중심이 같다는 가정하에서 하나의 보상 테이블을 가지고 전체에 적용하는 형태이다. 색상 보간(S350) 이전에는 픽셀 어레이의 각 픽셀들이 베이어 패턴에 따라 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 성분에 대한 픽셀값만을 가지고 있으며, 이웃하는 픽셀들이 서로 다른 색상 성분을 가지고 있어 각 색상별로 다른 색상의 간섭 없이 렌즈 셰이딩 이미지를 찾아 보상을 하기는 어려운 문제점이 있다.
도 4는 다른 예에 따른 렌즈 셰이딩 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 픽셀 어레이(400)의 중심(410)에 대해 렌즈 셰이딩 이미지(405)의 중심(415)은 좌측으로 치우쳐 있다. 그리고 도 4의 (b)를 참조하면, 픽셀 어레이(400)의 상하 방향에 대하여 기울기를 가지지 않거나(420) 일정 크기의 기울기를 가지는 경우(425)가 발생한다. 또한, 도 4의 (c)를 참조하면, 픽셀 어레이(400)의 좌우 방향에 대해서도 렌즈 셰이딩 이미지(405)가 기울기를 가지지 않거나(430) 일정 크기의 기울기를 가지는 경우(435)가 발생한다. 상하 또는 좌우 방향 으로 기울기를 가지는 경우(425 또는 435)에는 렌즈 셰이딩 이미지(405)가 전체적으로 일정 방향에 대해 어두워지거나 밝아지는 특성을 가지게 된다. 기울기를 가지는 렌즈 셰이딩 이미지(425 또는 435)에 대해서 기울기 특성을 보상할 수 있는 방법은 아직 없는 실정이다.
따라서, 본 발명은 적색, 녹색 및 청색 각각에 대하여 색상 보간 후에 색상별로 렌즈 셰이딩 이미지의 특성에 맞춰 렌즈 셰이딩 보상을 하는 이미지 프로세서, 렌즈 셰이딩 보상 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 다른 색상에 대한 고려없이 또는 간섭없이 렌즈 셰이딩 현상에 대하여 분석하고 보상할 수 있어 그 보상에 대한 제어가 간단하고 명확한 이미지 프로세서, 렌즈 셰이딩 보상 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상에서 하로, 하에서 상으로, 좌에서 우로 또는 우에서 좌로 기울기를 갖는 렌즈 셰이딩 이미지에 대한 보상이 가능하도록 하는 이미지 프로세서, 렌즈 셰이딩 보상 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 렌즈 셰이딩 현상을 보상하는 렌즈 셰이딩 보상 장치에 있어서, 색상 보간 처리되어 각 픽셀들이 적색, 녹색 및 청색 성분을 가지는 원시 이미지 데이터에 대해 각 색상별로 휘도 정보를 생성하는 픽셀값 분석부; 상기 휘도 정보를 통해 픽셀 어레이의 제1 중심 픽셀을 중심으로 소정 크기를 가지는 영역의 평균 밝기를 측정하여 자동 노출값으로 설정하는 자동 노출값 설정부; 상기 휘도 정보에 상응하는 렌즈 셰이딩 이미지에서 제2 중심 픽셀을 검출하는 중심 픽셀 검출부; 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 블록을 구분하여 상기 자동 노출값에 상응하는 블록별 보상값을 생성하고 저장하는 테이블 생성부; 임의의 보상 대상 픽셀과 상기 제2 중심 픽셀간의 거리를 산출하는 픽셀 위치 계산부; 상기 거리에 상응하는 블록별 보상값을 이용하여 상기 보상 대상 픽셀에 상응하는 보상값을 생성하고 색상별 셰이딩 마스크 이미지를 생성하는 마스크 이미지 생성부; 및 상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지를 조합하여 보상 픽셀 정보를 생성하는 보상 수행부를 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 중심 픽셀 검출부는 상기 픽셀 어레이의 각 픽셀들의 휘도 정보 중 최대값과 최소값 내에 포함되도록 설정된 제1 휘도 경계값 및 제2 휘도 경계값에 의한 곡선과, 상기 제1 중심 픽셀을 지나는 상기 픽셀 어레이의 수평 중심선 및 수직 중심선과의 교점 픽셀을 이용하여 상기 제2 중심 픽셀을 검출할 수 있다.
또한, 상기 자동 노출값 설정부는 상기 자동 노출값을 중간값으로 가지고 소정 간격을 가지도록 자동 노출 상한 및 자동 노출 하한을 설정할 수 있다.
그리고 상기 테이블 생성부는 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 소정 크기를 가지는 블록을 구분하고, 상기 블록에 포함되는 픽셀에 임의의 보상값을 적용하여 상기 자동 노출 상한과 상기 자동 노출 하한 사이의 값을 가지는 픽셀의 수가 가장 많을 때의 보상값을 각 블록별로 상기 블록별 보상값으로 저장할 수 있다.
또한, 일정 방향으로 기울기를 가지는 상기 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출하는 기울기 검출부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 마스크 이미지 생성부는 상기 기울기를 보상하는 기울기 마스크 이미지를 생성하고, 상기 보상 수행부는 상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지 및 상기 기울기 마스크 이미지를 조합하여 상기 보상 픽셀 정보를 생성할 수 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 렌즈 셰이딩 현상을 보상하는 이미지 장치의 이미지 프로세서에 있어서-여기서, 상기 이미지 장치는 센서부, 상기 이미지 프로세서 및 표시부를 포함함-, 상기 센서부로부터 입력되는 디지털 영상 신호를 색상 보간 처리하여 픽셀 어레이의 모든 픽셀들이 적색, 녹색 및 청색 성분을 가지도록 하는 보간 처리부; 상기 보간 처리부에서 색상 보간 처리된 픽셀 어레이의 모든 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 성분에 대하여 각 색상 성분별로 휘도 정보를 분석하고, 상기 픽셀 어레이의 제1 중심 픽셀을 중심으로 소정 크기를 가지는 영역의 밝기를 측정하여 자동 노출값으로 설정하며, 상기 휘도 정보에 상응하는 렌즈 셰이딩 이미지에서의 제2 중심 픽셀을 검출하고, 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 블록을 구분하여 상기 자동 노출값에 상응하는 블록별 보상값을 생성하고 보상 테이블로 저장하며, 임의의 보상 대상 픽셀과 상기 제2 중심 픽셀간의 거리를 산출하여 상기 거리에 상응하는 블록별 보상값을 이용하여 상기 보상 대상 픽셀에서의 보상값을 산출하여 색상별 셰이딩 마스크 이미지를 생성하고, 상기 휘도 정보에 상기 셰이딩 마스크 이미지를 조합하여 보상 픽셀 정보를 생성하고 출력하는 렌즈 셰이딩 보상부; 및 상기 보상 픽셀 정보가 상기 표시부를 통해 디스플레이될 수 있도록 처리하는 후속 처리부를 포함하는 이미지 프로세서가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 중심 픽셀은 상기 픽셀 어레이의 각 픽셀들의 휘도 정보 중 최대값과 최소값 내에 포함되도록 설정된 제1 휘도 경계값 및 제2 휘도 경계값에 의한 곡선과, 상기 제1 중심 픽셀을 지나는 상기 픽셀 어레이의 수평 중심선 및 수직 중심선과의 교점 픽셀을 이용하여 검출될 수 있다.
그리고 상기 블록별 보상값은 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 소정 크기를 가지는 블록을 구분하고, 상기 블록에 포함되는 픽셀에 임의의 보상값을 적용하여 자동 노출 상한과 상기 자동 노출 하한 사이의 값을 가지는 픽셀의 수가 가장 많을 때의 보상값을 저장하여 결정되되, 상지 자동 노출 상한 및 상기 자동 노출 하한은 상기 자동 노출값을 중간값으로 가지고 소정 간격을 가지도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 렌즈 셰이딩 보상부는 일정 방향으로 기울기를 가지는 상기 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출하고, 상기 기울기를 보상하는 기울기 마스크 이미 지를 생성하고, 상기 휘도 정보에 상기 기울기 마스크 이미지를 조합하여 상기 보상 픽셀 정보를 생성할 수 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이미지 센서에서의 렌즈 셰이딩 현상을 보상하는 방법에 있어서, (a) 색상 보간 처리되어 각 픽셀들이 적색, 녹색 및 청색 성분을 가지는 원시 이미지 데이터에 대해 각 색상별로 휘도 정보를 생성하는 단계; (b) 상기 휘도 정보를 통해 픽셀 어레이의 제1 중심 픽셀을 중심으로 소정 크기를 가지는 영역의 평균 밝기를 측정하여 자동 노출값으로 설정하는 단계; (c) 상기 휘도 정보에 상응하는 렌즈 셰이딩 이미지에서 제2 중심 픽셀을 검출하는 단계; (d) 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 블록을 구분하여 상기 자동 노출값에 상응하는 블록별 보상값을 생성하고 저장하는 단계; (e) 임의의 보상 대상 픽셀과 상기 제2 중심 픽셀간의 거리를 산출하는 단계; (f) 상기 거리에 상응하는 블록별 보상값을 이용하여 상기 보상 대상 픽셀에 상응하는 보상값을 생성하고 색상별 셰이딩 마스크 이미지를 생성하는 단계; 및 (g) 상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지를 조합하여 보상 픽셀 정보를 생성하고 출력하는 단계를 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 방법이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (c)는 상기 픽셀 어레이의 각 픽셀들의 휘도 정보 중 최대값과 최소값 내에 포함되도록 제1 휘도 경계값 및 제2 휘도 경계값을 설정하는 단계; 상기 제1 휘도 경계값 및 상기 제2 휘도 경계값에 의한 곡선과, 상기 제1 중심 픽셀을 지나는 상기 픽셀 어레이의 수평 중심선 및 수직 중심선과의 교점 픽셀을 검출하는 단계; 및 상기 교점 픽셀을 이용하여 상기 제2 중심 픽셀을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 단계 (b)는 상기 자동 노출값을 중간값으로 가지고 소정 간격을 가지도록 자동 노출 상한 및 자동 노출 하한을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 (d)는 (d-1) 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 소정 크기를 가지는 블록을 구분하는 단계; (d-2) 상기 블록에 포함되는 픽셀에 임의의 보상값을 적용하여 상기 자동 노출 상한과 상기 자동 노출 하한 사이의 값을 가지는 픽셀의 수를 카운트하는 단계; 및 (d-3) 상기 카운트 값이 가장 클 때의 보상값을 상기 블록의 보상값으로 저장하는 단계를 포함하되, 상기 원시 이미지 데이터의 전체 영역에 대해서 상기 단계 (d-1) 내지 (d-3)을 반복적으로 수행할 수 있다.
또한, 상기 단계 (b)와 단계 (c) 사이에, 일정 방향으로 기울기를 가지는 상기 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단계 (f)와 단계 (g) 사이에, 상기 기울기를 보상하는 기울기 마스크 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하되, 상기 단계 (g)는 상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지 및 상기 기울기 마스크 이미지를 조합하여 상기 보상 픽셀 정보를 생성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 렌즈 셰이딩 보상 장치 및 방법, 이를 이용한 이미지 프로세서의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명 을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
본 발명에서 렌즈 셰이딩 현상을 보상하기 위해 백색 영역의 이미지를 촬영하였을 때 픽셀 어레이의 모든 픽셀들이 전체적으로 동일한 휘도를 갖도록 하는 방법을 이용한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 장치의 구성 블록도이다.
도 5를 참조하면, 이미지 장치(500)는 센서부(510), 이미지 프로세싱부(520), 표시부(530)를 포함한다. 물론, 이외에도 키 입력부, 메모리 등을 더 포함할 수 있으나, 이는 본 발명의 요지와는 무관한 사항이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
센서부(510)는 컬러 필터 어레이(CFA, 512) 및 A/D 컨버터(514)를 포함한다. 물론, 센서부(510)는 렌즈(미도시)를 더 포함할 수 있다.
컬러 필터 어레이(512)는 렌즈를 통해 입력되는 광학적 피사체 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 이때, 컬러 필터 어레이(512)는 베이어 패턴 등 다양한 패턴의 사용이 가능하며, 각 픽셀마다 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색 정보를 가지는 영상 신호가 출력된다. 즉, R(red) 패턴에 해당하는 픽셀에서는 적 색 정보만을 가지는 영상 신호가 출력되고, G(green) 패턴에 해당하는 픽셀에서는 녹색 정보만을 가지는 영상 신호가 출력되며, B(blue) 패턴에 해당하는 픽셀에서는 청색 정보만을 가지는 영상 신호가 출력된다. 베이어 패턴 등을 가지는 컬러 필터 어레이(512)를 통해 얻어진 각 픽셀의 값은 보간 처리(Interpolation, 예를 들어 좌우의 2 픽셀의 값을 평균하거나, 상하좌우의 4 픽셀을 평균하여 결핍된 색 정보를 유추하는 등)하여 완전한 색 정보를 얻는다. 보간 처리는 보간 처리부(522)에 의해 수행된다.
A/D 컨버터(514)는 컬러 필터 어레이(512)에 의해 변환된 영상 신호를 디지털 신호로 변환하여 보간 처리부(522)로 전달한다.
이미지 프로세싱부(520)는 보간 처리부(521), 보간용 메모리(522), 렌즈 셰이딩 보상부(523), 보상 테이블 레지스터(524), 색 조정부(525), 감마 변환부(526), 감마 테이블(527), 포맷 변환부(528), 포맷 변환 테이블(529)를 포함한다. 또한, 이미지 프로세싱부(520)는 컬러 필터 어레이(512)의 구동에 이용된 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 화소 클락(PCLK)으로부터 각종 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 발생부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
보간 처리부(521)는 각 픽셀마다 적색, 녹색, 청색의 픽셀 신호를 생성한다. 컬러 필터 어레이(512)에서 출력되는 영상 신호가 베이어 패턴을 가지는 경우, 적색(R)에 대응하는 픽셀에서는 녹색(G)이나 청색(B)의 픽셀 신호를 얻을 수 없다. 따라서, 보간 처리부(521)는 주위 픽셀의 신호를 보간 연산함으로써 적색(R)의 컬러 필터 픽셀에도 녹색(G)이나 청색(B)의 픽셀 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 보간용 메모리(522)에는 주위 픽셀의 픽셀 신호가 일시적으로 기록되며, 보간 처리부(521)는 보간용 메모리(522) 내에 일시적으로 기록되어 있는 주위 픽셀의 픽셀 신호를 이용하여 보간 연산을 수행한다.
렌즈 셰이딩 보상부(523)는 각 픽셀마다의 픽셀 신호의 휘도 분석, 레벨(level) 분석, 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀 검출, 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기 검출 등을 수행하며, 미리 지정된 방식에 따라 렌즈 셰이딩 현상을 보상할 수 있는 마스크 이미지를 생성한다.
레벨 분석, 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀 검출, 기울기 검출을 통한 보상은 자동 노출값(auto exposure) 설정을 통해 이루어진다. 레벨(level)은 각 픽셀의 밝기에 관계되는 것으로, 예를 들어 프레임 내의 모든 픽셀의 레벨이 10이라 할 때 화면 전체의 밝기가 10이라 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 셰이딩 보상부(523)는 자동 노출값 설정에 의한 레벨 값에 상응하도록 한 프레임에 해당하는 픽셀 어레이의 전체 픽셀의 영상 신호 즉, 적색, 녹색 및 청색의 픽셀 신호를 보상함으로써 원시 이미지 데이터의 품질을 저하시키지 않는 효과가 있다. 렌즈 셰이딩 보상부(523)의 구성 및 기능에 대해서는 추후 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
보상 테이블 레지스터(524)는 휘도 성분에 의해 생성되며, 적색, 녹색 및 청색에 대하여 각각 하나씩 생성되는 것이 바람직하다. 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀 및/또는 기울기에 따라 생성된다. 보상 테이블 레지스터(524)에 저장되는 보상 테이블은 각 픽셀이 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀로부터 떨어진 거리에 따라 형성된 블록(Block) 단위(예를 들어, 16 픽셀, 32 픽셀, 64 픽셀 등)로 값을 가진다. 블록을 형성하는 간격을 넓게 할수록 블록값 경계의 문제로 인해 렌즈 셰이딩 보상이 정확치 않은 문제점이 발생된다. 실질적으로 16 픽셀로 하는 경우 정확한 렌즈 셰이딩 보상을 할 수 있으나 레지스터가 많이 포함되어야 하므로, 32 픽셀이 일반적으로 사용된다. 그리고, 일정 픽셀 단위로 블록을 형성하는 이유는 시프트(Shift) 연산을 하여 렌즈 셰이딩 보상시 나누기(÷) 연산을 생략하기 위한 것이다.
색 조정부(525)는 색조(예를 들어, 푸르스름한 청색 등)를 조정하는 수단이고, 감마 변환부(526)는 표시부(530, 예를 들어, LCD, CRT 등)에 이미지를 출력하기 위해 이미지 데이터를 표시부(530)의 디바이스 특성(감마 특성)에 맞추는 수단이다. 감마 테이블(527)에는 표시부(530)의 화상 출력 디바이스의 감마 특성으로 변환하기 위한 변환 테이블이 저장된다.
포맷 변환부(528)는 표시부(530)에 적합한 화상 신호의 포맷으로 변환하는 수단으로, 픽셀 신호를 NTSC나 YUV, YCbCr 등 디지털 성분의 포맷으로 변환하여 출력한다. 포맷 변환 테이블(529)은 NTSC나 YUV 등의 표시 신호 포맷으로 변환하기 위한 테이블이다.
도 6은 렌즈 셰이딩 보상부(523)의 세부 구성 블록도이다. 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀 검출 방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기 검출 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 보상 테이블의 생성 방법을 나타낸 도면이고, 도 10은 렌즈 셰이딩 현상이 보상되어 평활한 투과율을 가지도록 설정하는 방법을 나타낸 도면이다.
렌즈 셰이딩 보상부(523)는 보간 처리부(521)를 통해 색상 보간 처리되어 전체 픽셀에 대하여 적색, 녹색 및 청색의 픽셀 신호를 가지는 이미지 데이터를 이용하여 각 색상별로 렌즈 셰이딩 이미지를 생성하고 이를 보상하기 위한 마스크 이미지를 생성한다. 적색, 녹색, 청색의 각 색상별로 서로 다른 렌즈 셰이딩 보상부(523)를 가질 수 있지만, 공통되는 부분에 대해서는 공유하면 되므로 하드웨어 리소스가 많이 증가하지는 않는다. 이하에서는 각 픽셀의 색 성분 중에서 적색 신호에 대한 렌즈 셰이딩 이미지에 대해 마스크 이미지를 생성하여 렌즈 셰이딩 현상을 보상하는 것을 중심으로 설명한다. 녹색 신호 및 청색 신호에 대해서도 동일한 내용이 적용 가능함은 물론이다.
도 6을 참조하면, 렌즈 셰이딩 보상부(523)는 픽셀값 분석부(610), 자동 노출값 설정부(620), 중심 픽셀 검출부(630), 기울기 검출부(640), 테이블 생성부(650), 픽셀 위치 계산부(660), 마스크 이미지 생성부(670) 및 보상 수행부(680)를 포함한다.
픽셀값 분석부(610)는 보간 처리부(521)로부터 색상 보간된 디지털 영상 신호인 이미지 데이터를 수신한다. 그리고 각 픽셀에 상응하는 휘도 정보, 레벨 정보를 분석하는 기능을 수행한다. 픽셀값 분석부(610)는 이미지 데이터의 분석을 라인 단위로 수행하거나 전체 프레임에 대한 분석을 수행하거나 중심 라인에 대해서만 샘플링을 통한 분석을 수행할 수도 있다. 또한, 픽셀값 분석부(610)가 입력되는 영 상 신호의 비트 정보(예를 들어, 10 비트 또는 8 비트)에 상응하여 다른 옵션을 적용할 수 있음은 자명하다.
자동 노출값 설정부(620)는 촬영된 이미지의 픽셀 어레이의 중심 영역 중 미리 설정된 크기의 영역(예를 들어, 200×200 픽셀 정도의 영역)을 선택하고, 선택 영역의 평균 휘도(밝기)를 자동 노출값으로 설정한다. 자동 노출값은 자동 노출 상한(Up_limit) 및 자동 노출 하한(Down_limit)의 중간값이 된다. 여기서, 자동 노출 상한과 자동 노출 하한은 이후 중심 픽셀 검출부(630)에서 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀을 검출하기 위한 휘도 간격의 경계값이 된다. 자동 노출 상한과 자동 노출 하한 간의 간격은 미리 설정되며, 이 간격은 사용자가 설정할 수도 있다.
자동 노출값을 이용하여 픽셀 어레이의 중심에서의 휘도를 고정시킨다. 그리고 고정된 중심에서의 휘도를 기준으로 중심 외의 부분에 대한 휘도를 조정할 수 있다. 즉, 자동 노출값이 촬영된 이미지에서 보상하고자 하는 목표값이 된다. 자동 노출값은 보상 테이블 레지스터(524)에 저장되어 추후 테이블 생성부(650)에서 보상 테이블을 생성할 때 사용될 수 있다.
중심 픽셀 검출부(630)는 백색 이미지로부터 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀을 검출한다. 렌즈 셰이딩 이미지의 중심이 픽셀 어레이의 중심과 일치하지 않는 경우에 렌즈 셰이디 이미지의 중심을 기준으로 보상을 하기 위함이다. 또한, 렌즈 셰이딩 이미지의 중심이 맞지 않는 경우에 이미지의 왜곡이 생길 수 있기 때문이다. 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀이 찾아지면 중심 픽셀의 위치를 보상 테이블 레지스터(524)에 저장하고, 그 중심 픽셀을 중심으로 렌즈 셰이딩 보상을 위한 마 스크 이미지가 생성되도록 한다.
도 7에 도시된 도면을 참조하여 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀을 찾는 방법을 설명하면 다음과 같다. 중심 픽셀 검출부(630)는 제1 휘도 경계값을 전체 픽셀 중 가장 밝은 부분의 값보다 작게 하고, 제2 휘도 경계값을 전체 픽셀 중 가장 어두운 부분의 값보다 크도록 제1 및 제2 휘도 경계값을 설정한다. 여기서, 제1 휘도 경계값이 제2 휘도 경계값보다 큰 값이 되도록 한다. 픽셀의 휘도가 제1 휘도 경계값과 제2 휘도 경계값 사이에 해당하는 픽셀에 대해서는 미리 설정된 제1 값(예를 들어, '255'값 설정)으로, 그리고 나머지 픽셀에 대해서는 미리 설정된 제2 값(예를 들어, '0')으로 매핑한다. 제1 값으로 매핑된 픽셀들은 도 7의 (b)에 도시된 것과 같은 2개의 원 또는 타원으로 형성되는 띠를 형성한다.
2개의 동심원으로 형성되는 경우 렌즈 셰이딩 이미지는 상하좌우 어느쪽으로도 기울지 않았음을 알 수 있고, 동심원이 아니거나 타원인 경우에는 상하좌우 중 일정 방향으로 기울어진 기울기를 가지고 있음을 알 수 있다. 기울기를 가진 경우는 추후 설명할 기울기 검출부(640)에서 상세히 설명하며, 이하에서는 기울기가 0인 경우에 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀을 찾는 방법에 대해 설명한다.
픽셀의 휘도가 제1 휘도 경계값 이하이고 제2 휘도 경계값 이상인 경우에 해당하는 픽셀로 이루어진 원형 띠가 생성되며, 원형 띠의 경계선과 픽셀 어레이의 수직 중심선(710a) 및 수평 중심선(710b)과 만나는 8개의 교점 픽셀(721, 723, 725, 727, 731, 733, 735, 737)을 찾는다. 여기서, 픽셀 어레이의 수직 중심선(710a) 및 수평 중심선(710b)은 미리 정해져 있다. 제1 휘도 경계값에 의한 교점 픽셀 중 수직 중심선(710a)과 만나는 교점 픽셀들(721, 723)의 수직 이등분선 및 수평 중심선(710b)과 만나는 교점 픽셀들(725, 727)의 수직 이등분선의 교점이 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀(715)이 된다. 이는 원형 띠의 경계선이 원형이며, 교점 픽셀들(721, 723 또는 725, 727)을 잇는 선분이 원의 현이 되는 바 현의 수직 이등분선은 원의 중심을 지나는 원리에 기인한다. 이는 제2 휘도 경계값에 의한 교점 픽셀(731, 733, 735, 737)에서도 마찬가지이다.
상기의 방법을 이용하여 렌즈 셰이딩 이미지(710)의 중심 픽셀(715)을 찾을 수 있으며, 이 외에도 당업자에 의해 다양한 방법에 의해 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀을 찾을 수 있음은 물론이다. 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀에 대한 보상이 제대로 이루어지지 않는 경우 색수차 현상이 발생하게 되어 전체적으로 이미지의 주변 부위에 다른 색이 나타나는 현상이 일어나고 이후 색 보정을 통해서 제대로 된 색을 찾기가 어려운 바 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀(715)의 검출은 중요하다.
기울기 검출부(640)는 렌즈 셰이딩 이미지가 기울기를 가지고 있을 때 그 기울기를 보상하기 위해 기울기를 검출한다. 도 8을 참조하여 기울기 검출부(640)가 렌즈 셰이딩 이미지(810)의 기울기를 검출하는 방법을 설명한다.
중심 픽셀 검출부(630)에서 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀을 검출하기 위해 소정의 휘도 레벨 내에 해당하는 픽셀들로 띠를 만들었을 때 그 띠의 모양이 2개의 동심원으로 구성되는 것이 아니라 중심이 다른 원 또는 타원으로 구성될 때 렌즈 셰이딩 이미지(810)가 상하좌우 중 일정 방향을 기울기를 가지고 있음을 알 수 있다.
도 8의 (a)에서의 렌즈 셰이딩 이미지(810)는 좌에서 우로 하향하는 경사를 가지고 있다. 이 경우 렌즈 셰이딩 이미지(810)는 전체적으로 좌측이 밝고 우측이 어두운 특성을 가진다. 따라서 좌측에서 우측으로의 휘도 값에 대한 차이만큼을 보상할 수 있는 기울기를 가지는 마스크 이미지를 생성한다. 기울기는 좌우의 밝기 편차와 렌즈 셰이딩 이미지(810)의 중심 픽셀(815)에서의 거리로 구할 수 있다.
또는 중심 픽셀 검출부(630)에서 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀을 검출하는 것과 유사한 방법으로 제1 및 제2 휘도 경계값을 설정하여 도 8의 (b)에 도시된 것과 같은 픽셀 영역(820)을 검색한다. 픽셀 영역(820)에서 우측의 간격(822)이 좌측의 간격(824)보다 더 작은 것으로부터 렌즈 셰이딩 이미지(810)이 우하 방향으로 기울어져 있음을 알 수 있고, 좌측의 간격(824) 크기와 우측의 간격(822) 크기로부터 기울어진 정도를 계산하여 이를 보상하기 위한 마스크 이미지를 생성할 수 있다.
도 8에는 도시되지 않았으나 좌우 방향 이외에 상하 방향에 대해서도 역시 같은 방법으로 기울기를 가지는 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출할 수 있고, 이를 보상하기 위한 마스크 이미지를 생성할 수 있다.
테이블 생성부(650)는 픽셀값 분석부(610)에서 분석된 휘도 정보(예를 들어, 각 픽셀의 휘도 정보, 레벨 값 등), 자동 노출값 설정부(620)에서 설정된 자동 노출값, 자동 노출 상한 및 자동 노출 하한, 중심 픽셀 검출부(630)에서 검출한 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀 위치 또는 기울기 검출부(640)에서 검출한 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기로부터 보상 테이블을 생성하고 보상 테이블 레지스터(524)에 저장한다.
렌즈 셰이딩 이미지가 기울기를 가지고 있는 경우에 기울기 검출부(640)에서 검출한 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 보상하여 기울기 특성을 가지지 않는 새로운 렌즈 셰이딩 이미지를 형성한 후 보상 테이블을 생성하는 것이 바람직하다.
도 9를 참조하면, 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀과 다른 픽셀과의 거리는 블록으로 구분된다. 보상값은 예를 들어 블록 단위(예를 들어, 특정 블록 시작 위치 및 특정 블록 종료 위치)에 상응하도록 생성될 수 있다. 블록 A 내지 블록 E에서 설정된 자동 노출값을 가질 수 있도록 하기 위해서는 기존의 셰이딩 곡선에서 각각 (a, b) 내지 (e, f)(여기서, (블록 시작 위치 보상값, 블록 종료 위치 보상값)을 의미함)에 상응하는 보상값이 더 합해져야 한다.
이러한 보상값의 생성을 위해 각 블록별로 자동 노출 상한(Up_limit)과 자동 노출 하한(Down_limit) 사이의 값을 가지는 픽셀 수를 카운트한다. 그리고 보상값을 증가시키거나 감소시킴에 따라 자동 노출 상한과 자동 노출 하한 사이(튜닝 범위)의 값을 가지는 픽셀 수의 변화를 체크하여 가장 많은 픽셀 수를 가질 때의 보상값을 최종적으로 해당 블록에서의 보상값으로 결정한다. 도 9에서는 블록 A의 경우 처음에는 튜닝 범위의 값을 가지는 픽셀이 없었으나, 보상값 a가 더해짐으로 인해 블록 A의 거의 모든 픽셀이 튜닝 범위의 값을 가지게 된다. 이 과정을 이미지의 모든 블록에 대해 수행하면 각 블록별로 보상값이 자동으로 결정된다. 여기서, 자동 노출값이 셰이딩 이미지의 중심 픽셀이 가지는 휘도 값보다 작은 경우에는 셰이 딩 이미지의 중심 픽셀에서의 보상값이 마이너스(-)가 될 수도 있음은 자명하다.
보상 테이블을 생성하고 보상 테이블 레지스터(524)에 저장을 하기 전에 오류 검사를 할 수 있다. 렌즈 셰이딩 이미지는 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀 위치를 축으로 포물선의 형태를 가진다. 따라서 보상값도 역시 포물선의 형태를 가지는 바 ① 해당 블록 보상값이 직전 블록 보상값보다 급격한 상승이 있었는지(예를 들어, 100 이상의 값인지) 및 ② 해당 블록 보상값이 직전 블록 보상값보다 작아졌는지(예를 들어, 블록 C의 보상값 c보다 블록 D의 보상값 d가 작은 경우)에 대하여 검사한다. 상기 조건을 하나라도 만족하지 못하면 보상 테이블에 오류가 있는 것인 바 새로이 보상 테이블을 생성한다.
픽셀 위치 계산부(660)는 중심 픽셀 검출부(630)에서 검출된 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀과 다른 픽셀간의 거리를 계산한다. 예를 들어 보상 처리부(523)는 수평, 수직 방향으로 들어오는 영상 신호를 카운트하며(이는 예를 들어 픽셀값 분석부(610) 또는 별도의 카운팅 수단에 의해 수행될 수 있음), 카운트된 숫자는 미리 설정된 참조표 등에 의해 렌즈 셰이딩 이미지 상에서 상응하는 픽셀의 위치를 나타낸다. 이를 이용하여 픽셀 위치 계산부(660)는 각 픽셀과 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀간의 거리를 계산할 수 있으며, 이는 블록으로서 구분된다(도 9 참조).
또한, 카운트된 숫자는 테이블 생성부(650)에서 생성되어 보상 테이블 레지스터(524)에 저장된 보상값과 각 픽셀이 연동되도록 한다.
마스크 이미지 생성부(670)는 카운트된 숫자에 연동되도록 보상 테이블 레지 스터(524)에 저장된 보상값을 추출하여 임의의 픽셀에 대한 보상값을 산출한다. 보상 테이블 레지스터(524)에 저당된 보상 테이블은 픽셀 어레이의 단위 블록(예를 들어, 16 픽셀, 32 픽셀, 64 픽셀)에 상응하도록 설정되며, 단위 블록 내의 보상값들은 두개의 테이블 값(예를 들어, 블록 시작 위치의 제1 보상값과 블록 종료 위치의 제2 보상값)을 이용하여 생성될 수 있다. 블록 시작 위치와 블록 종료 위치에서의 해당 픽셀의 상대적 위치를 정하고 제1 보상값과 제2 보상값 사이에서 동일 또는 유사한 비율의 위치에 있는 보상값을 해당 픽셀의 보상값으로 하는 선형 보간법에 의하는 것이 일반적이다. 그 외에도 다양한 방법에 의해 각 픽셀의 보상값을 유추할 수 있음은 자명하다.
모든 픽셀에 대해서 상술한 보상값 유추를 실시하면, 렌즈 셰이딩 현상을 보상할 수 있는 마스크 이미지가 생성된다.
여기서, 기울기 검출부(640)에서 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출한 경우에는 기울기를 보상하기 위한 수평 마스크 이미지 및/또는 수직 마스크 이미지(즉, 기울기 마스크 이미지)를 추가적으로 생성하여 렌즈 셰이딩 이미지를 보상하기 위한 셰이딩 마스크 이미지와 조합한다. 여기서, 수평 마스크 이미지는 좌우 방향의 기울기를 보상하기 위한 마스크 이미지이고, 수직 마스크 이미지는 상하 방향의 기울기를 보상하기 위한 마스크 이미지이다.
보상 수행부(680)는 원시 이미지 데이터와, 마스크 이미지 생성부(670)에서 생성된 기울기 마스크 이미지와 셰이딩 마스크 이미지의 결합인 마스크 이미지를 조합하여 렌즈 셰이딩 현상을 보상한 보상 픽셀 정보를 생성하여 색 조정부(525)로 전달한다(도 10 참조).
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 셰이딩 현상 보상 방법의 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 단계 S1100에서 픽셀값 분석부(610)는 보간 처리부(521)로부터 백색 영역만을 촬영한 백색 원시 이미지에 상응하는 디지털 영상 신호에 대하여 색상 보간을 실시하여 보간 처리된 이미지 데이터를 수신한다. 이때 백색 원시 이미지에 상응하는 이미지 데이터는 렌즈의 기하학적 특성에 따라 촬상면의 중심으로부터 가장자리로 멀어질수록 어두워지는 렌즈 셰이딩 이미지 특성을 가진다. 각 픽셀에 대한 휘도 정보 등을 분석하여 휘도 정보를 생성한다.
단계 S1110에서 자동 노출값 설정부(620)는 라인 단위로 입력되는 디지털 영상 신호를 이용하여 픽셀 어레이의 중심 픽셀을 중심으로 미리 설정된 크기의 영역의 평균 밝기를 측정한다. 그리고 단계 S1120에서 자동 노출값 설정부(620)는 단계 S1110에서 측정된 평균 밝기를 자동 노출값으로 설정한다. 그리고 자동 노출값이 미리 설정된 간격의 튜닝 범위(자동 노출 상한과 자동 노출 하한의 간격)의 중간값이 되도록 자동 노출 상한 및 자동 노출 하한을 결정한다.
단계 S1130에서 기울기 검출부(640)는 도 9에 도시된 바와 같이 렌즈 셰이딩 이미지가 기울기를 가지고 있는 경우에 기울기를 검출한다. 렌즈 셰이딩 이미지가 기울기를 가지고 있지 않은 경우에는 기울기를 검출할 필요가 없다.
단계 S1140에서 중심 픽셀 검출부(630)는 도 8에 도시된 바와 같이 이미지 데이터로부터 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 위치에 해당하는 중심 픽셀을 검출한다.
단계 S1150에서 테이블 생성부(650)는 휘도 정보, 자동 노출값, 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀, 기울기, 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀과 각 픽셀간의 거리(블록으로 구분될 수 있음)를 이용하여 각 픽셀별(또는 각 블록별) 보상값을 생성한다. 그리고 생성된 보상값 및/또는 휘도 정보, 자동 노출값, 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀, 중심 픽셀과 각 픽셀간의 거리(또는 중심 픽셀에서의 각 블록에의 거리)를 보상 테이블 레지스터(524)에 저장한다.
단계 S1160에서 픽셀 위치 계산부(660)는 모든 픽셀에 있어서 각 픽셀 위치를 나타내는 카운트된 숫자를 이용하여 렌즈 셰이딩 이미지의 중심 픽셀과 각 픽셀간의 거리를 산출한다.
단계 S1170에서 마스크 이미지 생성부(670)는 카운트된 숫자와 연동되도록 저장된 보상 테이블 레지스터(524)에서 보상 테이블을 추출하여 해당 픽셀에 상응하는 보상값을 산출한다. 모든 픽셀에 대해서 보상값을 산출하여 마스크 이미지를 생성한다.
단계 S1180에서 보상 수행부(680)는 단계 S1100에서의 휘도 정보에 의한 렌즈 셰이딩 이미지와 단계 S1170에서의 마스크 이미지를 조합하여 보상 픽셀 정보를 생성하고, 단계 S1190로 진행하여 생성된 보상 픽셀 정보를 색 조정부(525)로 전달한다.
상술한 렌즈 셰이딩 보상 방법은 보간 처리부(521)에서 보간 처리되어 적색, 녹색 및 청색 성분을 모두 가지는 이미지 데이터에 대해서 각 색 성분에 대해 렌즈 셰이딩 이미지 및 마스크 이미지를 생성하기 위해 적색, 녹색, 청색에 대해서 각각 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 프로세서, 렌즈 셰이딩 보상 장치 및 그 방법은 적색, 녹색 및 청색 각각에 대하여 색상 보간 후에 색상별로 렌즈 셰이딩 곡선의 특성에 맞춰 렌즈 셰이딩 보상을 할 수 있다.
또한, 다른 색상에 대한 고려없이 또는 간섭없이 렌즈 셰이딩 현상에 대하여 분석하고 보상할 수 있어 그 보상에 대한 제어가 간단하고 명확하다.
또한, 상에서 하로, 하에서 상으로, 좌에서 우로 또는 우에서 좌로 기울기를 갖는 렌즈 셰이딩 곡선에 대한 보상도 가능하도록 한다.
또한, 각 색상별로 렌즈 셰이딩 곡선을 분석하고 보상한다고 하여도 공통적인 하드웨어 블록이 많아 이의 공유가 가능하므로 하드웨어 리소스가 별로 증가하지 않아 부담이 증가하지 않는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 렌즈 셰이딩 현상을 보상하는 렌즈 셰이딩 보상 장치에 있어서,
    색상 보간 처리되어 각 픽셀들이 적색, 녹색 및 청색 성분을 가지는 원시 이미지 데이터에 대해 각 색상별로 휘도 정보를 생성하는 픽셀값 분석부;
    상기 휘도 정보를 통해 픽셀 어레이의 제1 중심 픽셀을 중심으로 소정 크기를 가지는 영역의 평균 밝기를 측정하여 자동 노출값으로 설정하는 자동 노출값 설정부;
    상기 휘도 정보에 상응하는 렌즈 셰이딩 이미지에서 제2 중심 픽셀을 검출하는 중심 픽셀 검출부;
    상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 블록을 구분하여 상기 자동 노출값에 상응하는 블록별 보상값을 생성하고 저장하는 테이블 생성부;
    임의의 보상 대상 픽셀과 상기 제2 중심 픽셀간의 거리를 산출하는 픽셀 위치 계산부;
    상기 산출한 거리에 상응하는 블록별 보상값을 이용하여 상기 보상 대상 픽셀에 상응하는 보상값을 생성하고 색상별 셰이딩 마스크 이미지를 생성하는 마스크 이미지 생성부; 및
    상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지를 조합하여 보상 픽셀 정보를 생성하는 보상 수행부를 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중심 픽셀 검출부는 상기 픽셀 어레이의 각 픽셀들의 휘도 정보 중 최대값과 최소값 내에 포함되도록 설정된 제1 휘도 경계값 및 제2 휘도 경계값에 의한 곡선과, 상기 제1 중심 픽셀을 지나는 상기 픽셀 어레이의 수평 중심선 및 수직 중심선과의 교점 픽셀을 이용하여 상기 제2 중심 픽셀을 검출하는 렌즈 셰이딩 보상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자동 노출값 설정부는 상기 자동 노출값을 중간값으로 가지고 소정 간격을 가지도록 자동 노출 상한 및 자동 노출 하한을 설정하는 렌즈 셰이딩 보상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 테이블 생성부는 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 소정 크기를 가지는 블록을 구분하고, 상기 블록에 포함되는 픽셀에 임의의 보상값을 적용하여 상기 자동 노출 상한과 상기 자동 노출 하한 사이의 값을 가지는 픽셀의 수가 가장 많을 때의 보상값을 각 블록별로 상기 블록별 보상값으로 저장하는 렌즈 셰이딩 보 상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    일정 방향으로 기울기를 가지는 상기 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출하는 기울기 검출부를 더 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마스크 이미지 생성부는 상기 기울기를 보상하는 기울기 마스크 이미지를 생성하고, 상기 보상 수행부는 상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지 및 상기 기울기 마스크 이미지를 조합하여 상기 보상 픽셀 정보를 생성하는 렌즈 셰이딩 보상 장치.
  7. 렌즈 셰이딩 현상을 보상하는 이미지 장치의 이미지 프로세서에 있어서-여기서, 상기 이미지 장치는 센서부, 상기 이미지 프로세서 및 표시부를 포함함-,
    상기 센서부로부터 입력되는 디지털 영상 신호를 색상 보간 처리하여 픽셀 어레이의 모든 픽셀들이 적색, 녹색 및 청색 성분을 가지도록 하는 보간 처리부;
    상기 보간 처리부에서 색상 보간 처리된 픽셀 어레이의 모든 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 성분에 대하여 각 색상 성분별로 휘도 정보를 분석하고, 상기 픽셀 어레이의 제1 중심 픽셀을 중심으로 소정 크기를 가지는 영역의 밝기를 측정하여 자동 노출값으로 설정하며, 상기 휘도 정보에 상응하는 렌즈 셰이딩 이미지에서의 제2 중심 픽셀을 검출하고, 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 블록을 구분하여 상기 자동 노출값에 상응하는 블록별 보상값을 생성하고 보상 테이블로 저장하며, 임의의 보상 대상 픽셀과 상기 제2 중심 픽셀간의 거리를 산출하여 상기 산출한 거리에 상응하는 블록별 보상값을 이용하여 상기 보상 대상 픽셀에서의 보상값을 산출하여 색상별 셰이딩 마스크 이미지를 생성하고, 상기 휘도 정보에 상기 셰이딩 마스크 이미지를 조합하여 보상 픽셀 정보를 생성하고 출력하는 렌즈 셰이딩 보상부; 및
    상기 보상 픽셀 정보가 상기 표시부를 통해 디스플레이될 수 있도록 처리하는 후속 처리부를 포함하는 이미지 프로세서.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 제2 중심 픽셀은 상기 픽셀 어레이의 각 픽셀들의 휘도 정보 중 최대값과 최소값 내에 포함되도록 설정된 제1 휘도 경계값 및 제2 휘도 경계값에 의한 곡선과, 상기 제1 중심 픽셀을 지나는 상기 픽셀 어레이의 수평 중심선 및 수직 중심선과의 교점 픽셀을 이용하여 검출되는 이미지 프로세서.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제8항에 있어서,
    상기 블록별 보상값은 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 소정 크기를 가지는 블록을 구분하고, 상기 블록에 포함되는 픽셀에 임의의 보상값을 적용하여 자동 노출 상한과 상기 자동 노출 하한 사이의 값을 가지는 픽셀의 수가 가장 많을 때의 보상값을 저장하여 결정되되,
    상지 자동 노출 상한 및 상기 자동 노출 하한은 상기 자동 노출값을 중간값으로 가지고 소정 간격을 가지도록 설정되는 이미지 프로세서.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 렌즈 셰이딩 보상부는 일정 방향으로 기울기를 가지는 상기 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출하고, 상기 기울기를 보상하는 기울기 마스크 이미지를 생성하고, 상기 휘도 정보에 상기 기울기 마스크 이미지를 조합하여 상기 보상 픽셀 정보를 생성하는 이미지 프로세서.
  11. 이미지 센서에서의 렌즈 셰이딩 현상을 보상하는 방법에 있어서,
    (a) 색상 보간 처리되어 각 픽셀들이 적색, 녹색 및 청색 성분을 가지는 원시 이미지 데이터에 대해 각 색상별로 휘도 정보를 생성하는 단계;
    (b) 상기 휘도 정보를 통해 픽셀 어레이의 제1 중심 픽셀을 중심으로 소정 크기를 가지는 영역의 평균 밝기를 측정하여 자동 노출값으로 설정하는 단계;
    (c) 상기 휘도 정보에 상응하는 렌즈 셰이딩 이미지에서 제2 중심 픽셀을 검출하는 단계;
    (d) 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 블록을 구분하여 상기 자동 노출값에 상응하는 블록별 보상값을 생성하고 저장하는 단계;
    (e) 임의의 보상 대상 픽셀과 상기 제2 중심 픽셀간의 거리를 산출하는 단계;
    (f) 상기 산출한 거리에 상응하는 블록별 보상값을 이용하여 상기 보상 대상 픽셀에 상응하는 보상값을 생성하고 색상별 셰이딩 마스크 이미지를 생성하는 단계; 및
    (g) 상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지를 조합하여 보상 픽셀 정보를 생성하고 출력하는 단계를 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (c)는
    상기 픽셀 어레이의 각 픽셀들의 휘도 정보 중 최대값과 최소값 내에 포함되도록 제1 휘도 경계값 및 제2 휘도 경계값을 설정하는 단계;
    상기 제1 휘도 경계값 및 상기 제2 휘도 경계값에 의한 곡선과, 상기 제1 중심 픽셀을 지나는 상기 픽셀 어레이의 수평 중심선 및 수직 중심선과의 교점 픽셀 을 검출하는 단계; 및
    상기 교점 픽셀을 이용하여 상기 제2 중심 픽셀을 검출하는 단계를 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 방법.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제12항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 상기 자동 노출값을 중간값으로 가지고 소정 간격을 가지도록 자동 노출 상한 및 자동 노출 하한을 설정하는 단계를 더 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 방법.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제13항에 있어서,
    상기 단계 (d)는
    (d-1) 상기 제2 중심 픽셀에서의 거리에 따라 소정 크기를 가지는 블록을 구분하는 단계;
    (d-2) 상기 블록에 포함되는 픽셀에 임의의 보상값을 적용하여 상기 자동 노출 상한과 상기 자동 노출 하한 사이의 값을 가지는 픽셀의 수를 카운트하는 단계; 및
    (d-3) 상기 카운트 값이 가장 클 때의 보상값을 상기 블록의 보상값으로 저장하는 단계를 포함하되,
  15. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (b)와 단계 (c) 사이에,
    일정 방향으로 기울기를 가지는 상기 렌즈 셰이딩 이미지의 기울기를 검출하는 단계를 더 포함하는 렌즈 셰이딩 보상 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 단계 (f)와 단계 (g) 사이에,
    상기 기울기를 보상하는 기울기 마스크 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 단계 (g)는 상기 원시 이미지 데이터에 상기 셰이딩 마스크 이미지 및 상기 기울기 마스크 이미지를 조합하여 상기 보상 픽셀 정보를 생성하는 렌즈 셰이딩 보상 방법.
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