KR100992111B1 - 영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 방법은 영상 센서부로부터 싱크 프레임을 전송받는 단계, 상기 싱크 프레임을 이용하여 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 단계, 및 상기 동기화된 전송 타이밍 및 전송률에 따라 영상 데이터를 전송받는 단계를 포함하며, 상기 싱크 프레임은 시간 동기화를 하는 동기화 패턴 필드 및 상기 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드를 포함한다.

영상 센서, 이미지 센서, CMOS, 동기화, MCU

Description

영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템{Method and system of fast synchronization for CMOS image sensor.}

본 발명은 영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상 센서를 고속으로 동기화(synchronization)시켜 영상 센서의 효율을 높이는 영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템에 관한 것이다.

초소형, 저전력의 영상 센서 모듈에 대하여 최근 활발하게 연구되어 지고, 이를 이용한 시스템 온 칩(System on Chip; SoC) 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 예를 들어, 영상 센서로는 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor)를 들 수 있다.

영상 센서 모듈은 초소형, 저전력으로 인하여 센서 네트워크, 무선 네트워크, 로봇 등에 장착되어 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 영상 센서에 의하여는 저전력 하에서 작동하며, 비교적 큰 크기의 이미지 데이터를 연속적으로 일정한 품질로 전송하는 것이 필요하다.

예를 들어, 저전력, 저가격 기반에서 신뢰성 있게 작동하면서 효율적으로 데이터를 전송하기 위하는 영상 센서로부터 데이터를 수신 하기 전에 가능한 짧은 시 간 내에 동기화를 맞출 필요가 있다. 동기화가 수행되기 전에는, 실질적인 데이터를 전송할 수 없으므로, 동기화를 먼저 수행하여야 한다.

영상을 획득하는 영상 센서부와 제어부 사이의 동기화 및 동기화 실패로 인하여 재동기화로 인하여 많은 시간이 지연될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 영상 센서부 및 제어부 사이의 동기화 시간을 싱크 프레임을 이용하여 줄일 수 있는 영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 소정의 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드를 이용하여 영상 센서의 전송률 인식 및 시간 동기화를 이룰 수 있는 영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 영상 센서의 고속 동기화 방법의 일 양태(Aspect)는 영상 센서부로부터 싱크 프레임을 전송받는 단계; 상기 싱크 프레임을 이용하여 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 단계; 및 상기 동기화된 전송 타이밍 및 전송률에 따라 영상 데이터를 전송받는 단계를 포함하며, 상기 싱크 프레임은 시간 동기화를 하는 동기화 패턴 필드 및 상기 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드를 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 영상 센서의 고속 동기화 시스템의 다른 양태(Aspect)는 싱크 프레임을 전송하는 영상 센서부; 및 상기 싱크 프레임을 이용하여 상기 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 제어부를 포함하며, 상기 싱크 프레임은 시간 동기화를 하는 동기화 패턴 필드 및 상기 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 센서부 및 제어부 사이의 동기화 시간을 싱크 프레임을 이용하여 줄일 수 있다.

이와 함께, 전송률 패턴 필드를 이용하여 영상 센서부의 전송률 인식 및 시간 동기화에 소요되는 시간을 줄여 영상 센서부의 동작 및 영상 획득을 효율성을 높일 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 방법 및 시스템을 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

본 실시예에서 사용되는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템의 블록도를 보여준다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템은 영상 센서부(100), 제어부(200) 및 데이터 처리부(300)를 포함할 수 있다.

영상 센서부(100)는 외부로부터 영상을 획득하는 역할을 한다. 예를 들어, 영상 센서부는 외부로부터 빛을 집광하는 렌즈(미도시)를 통하여 영상을 촬상할 수 있다. 영상 센서부(100)는 외부로부터 영상광을 입사시켜 촬상시키는 이미지 센서 모듈(110) 및 촬상된 이미지 데이터를 압축시키는 데이터 압축 모듈(120)을 포함할 수 있다. 다만, 데이터 압축은 영상 센서부(100)가 아닌 다른 구성요소에서 수행될 수도 있다.

이미지 센서 모듈(110)은 피사체에서 입사된 광을 전기적인 이미지 신호로 변환하여 영상을 생성해 내는 촬상 소자를 칭할 수 있다. 예를 들어, 그 제작 공정 및 응용 방식에 따라 크게 전하 결합 소자(CCD; Charge Coupled Device) 이미지 센서와 금속 산화물 반도체(CMOS; Complementary　Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등으로 분류될 수 있다. 피사체로부터의 영상광은 렌즈 및 조리개(미도시)를 통하여 이미지 센서 모듈(110)에 입사될 수 있다.

이미지 센서 모듈(100)은 촬상된 화상의 아날로그 신호를 디지털 영상 신호를 변환시키는 컨버터 모듈(미도시)을 더 포함시킬 수도 있다. 영상 센서부(100)는 변환된 디지털 영상 신호를 후술할 제어부(200)에 전송할 수 있다.

제어부(200)는 영상 센서부(100) 및 후술할 데이터 처리부(300)를 제어하는 역할을 한다. 제어부(200)는 영상 센서부(100)로부터 싱크 프레임을 전송받아 동기화를 수행할 수 있다. 여기서, 동기화는 영상 센서부(100) 및 제어부(200) 사이에 공통 클럭을 공유하여 공통된 클럭으로 작동하도록 시간 타이밍을 맞추는 것을 말한다. 예를 들어, 주어진 시간 동안 영상 센서부(100)로부터 영상 데이터를 수신하는 제어부(200)는 수신하는 비트가 "00"을 표현하는지 "000"을 표현하는지를 인식할 필요가 있다. 이와 함께, 데이터 단위가 어디서 시작하며 어디서 멈추는 지에 대하여도 인식할 필요가 있다. 따라서, 영상 센서부(100) 및 제어부(200)는 공통 클럭을 공유하여 시간 타이밍을 동기화 함으로써, 제어부(200)는 영상 센서부(100)로부터 전송되는 영상 데이터를 인식할 수 있다.

제어부(200)는 주요한 연산을 수행하는 MCU(Micro Controller Unit) 모듈(210) 및 영상 데이터를 임시로 저장하는 버퍼 모듈(220)을 포함할 수 있다. MCU 모듈(210)은 단순한 처리 기능에서 특수한 기능에 이르기까지 다양한 연산 및 데이터 전송을 수행하는 역할을 한다. 예를 들어, MCU 모듈(210)은 영상 센서부(100)로부터 싱크 프레임을 전송 받아 영상 센서부(100)로부터의 데이터 전송에 대한 전송률 결정 및 동기화를 수행할 수 있다. 다른 예로서, MCU 모듈(210)은 영상 센서부(100)로부터 전송 받은 영상 데이터를 후술할 데이터 처리부(300)에 전송하는 역할을 할 수 있다.

버퍼 모듈(220)은 영상 센서부(100)로부터 전송 받은 영상 데이터를 임시로 저정하는 역할을 한다. 버퍼 모듈(220)은 예를 들어, 롬(ROM), 피롬(PROM), 이피 롬(EPROM), 이이피롬(EEPROM), 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 램(RAM)과 같은 휘발성 메모리 소자, 하드 디스크, 광 디스크와 같은 저장 매체 등으로 구현될 수 있다.

데이터 처리부(300)는 제어부(200)로부터 영상 데이터를 전달 받아, 영상 데이터를 처리하는 역할을 한다. 데이터 처리부(300)는 전달 받은 영상 데이터를 전달받는 데이터 처리 모듈(310) 및 영상 데이터를 통합하여 저장하는 저장 모듈(320)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(300)는 영상 처리를 수행하는 그래픽 보드 또는 영상을 디스플레이 하기 전에 영상을 처리하는 소정의 온보드 형태로 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템이 동기화를 수행하는 흐름도를 보여준다.

도 2를 참조하면, 먼저 이미지 센서 모듈(110)은 MCU 모듈(210)로부터 동기화 명령 메시지를 전송한다(S200). 여기서, 동기화 명령 메시지는 영상 획득을 처음으로 시작하거나, 또는 이미지 센서 모듈(110) 및 MCU 모듈(210) 간의 재동기화 시에 전송하는 메시지이다. MCU 모듈(210)은 상기 동기화 명령 메시지를 데이터 처리부(300)로부터 영상 획득하라는 신호를 받거나, 또는 전원 온(On) 신호를 받아, 이미지 센서 모듈(110)로 동기화 명령 메시지를 전송할 수 있다.

이미지 센서 모듈(110)은 동기화 명령 메시지를 전달 받은 후에 싱크 프레임을 전송한다(S220). 싱크 프레임에는 시간 동기화를 하는 동기화 패턴 필드 및 영상 데이터의 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드를 포함할 수 있다. 동기화 패턴 필드 및 전송률 패턴 필드에 대하여는 후술할 도 3을 참고하여 자세히 설명하기로 한다.

이미지 센서 모듈(110)은 소정의 시간 간격 동안 하나 이상의 싱크 프레임을 전송할 수 있다. 예를 들어, 0.1초 동안 j-개의 싱크 프레임을 전송하는 경우를 들 수 있다. 첫번째 싱크 프레임부터 j-번째 싱크 프레임을 순차적으로 MCU 모듈(210)에 전송할 수 있다(S220, S225).

MCU 모듈(210)은 하나 이상의 싱크 프레임을 전송 받은 후에 이미지 센서 모듈(210)로부터의 데이터 전송률을 인식하고, 시간 동기화를 수행한다(S227).

시간 동기화가 이루어지지 않는 경우에는 MCU 모듈(210)은 이미지 센서 모듈(110)에 동기화 응답으로 시간 동기화를 재요청한다(S230). 시간 동기화가 이루어지지 않는 경우에는, 이미지 센서 모듈(110)로부터 데이터를 수신할 수 없으므로 시간 동기화를 다시 요청하여야 한다.

시간 동기화를 재요청 받은 이미지 센서 모듈(110)은 다시 소정의 시간 간격동안 하나 이상의 싱크 프레임을 MCU 모듈(2100에 전송한다(S240, S245). 이 때, 하나 이상의 싱크 프레임에서 첫번째 싱크 프레임을 '1st 싱크 프레임'이라 칭하고, 마지막 싱크 프레임을 'k-th 싱크 프레임'이라 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 이전의 'j'개의 싱크 프레임 전송에서, 재동기화시에는 'k'개의 싱크 프레임을 전송하며, k 는 j 보다 크게 할 수 있다. 예를 들어, k 는 j의 두 배로 하여, 재동기화시에 전송하는 싱크 프레임의 전송 횟수를 두 배로 증가시킬 수 있다. 그리하여, 재동기화시에는 이미지 센서 모듈(110) 및 MCU 모듈(210) 사이에 동기화 성공률을 높일 수 있다.

MCU 모듈(210)은 하나 이상의 싱크 프레임을 재전송 받은 후에 이미지 센서 모듈(110)로부터의 데이터 전송률을 인식하고, 시간 동기화를 수행한다(S247). 이 때, 싱크 프레임을 재전송 받은 후에도 시간 동기화가 이루어지지 않는 경우에는 MCU 모듈(210)이 이미지 센서(110)에게 동기화 응답으로 시간 동기화를 다시 재요청한다(S250).

시간 동기화가 이루어지지 않는 경우에는 MCU 모듈(210)은 이미지 센서 모듈(110)에 동기화 응답으로 시간 동기화를 재요청한다(S250). 시간 동기화가 이루어지지 않는 경우에는, 이미지 센서 모듈(110)로부터 데이터를 수신할 수 없으므로 시간 동기화를 다시 요청하여야 한다.

시간 동기화를 재요청 받은 이미지 센서 모듈(110)은 하나 이상의 싱크 프레임을 MCU 모듈(210)에 다시 전송할 수 있다(S260, S265). 이 때, 전송 받는 싱크 프레임의 개수는 L 개로서, 이는 이전의 전송 받은 싱크 프레임의 개수 k 보다 크다. 따라서, 이전의 동기화 실패에 대하여 보다 증가된 싱크 프레임의 개수를 이용하여 동기화를 함으로써 동기화의 성공 가능성을 높일 수 있다.

MCU 모듈(210)은 전송받은 싱크 프레임을 이용하여 이미지 센서 모듈(110)로부터의 데이터 전송률을 인식하고, 동기화를 수행할 수 있다(S267). 동기화가 이루어지면, MCU 모듈(210)은 이미지 센서 모듈(110)에 ACK 응답 신호를 전송하여, 동기화가 이뤄졌음을 통보한다(S270).

ACK 응답을 받은 이미지 센서 모듈(110)은 획득된 영상 데이터를 MCU 모 듈(210)에 데이터 프레임 단위로 전송한다(S280). MCU 모듈(210)은 소정의 영상 데이터를 전달 받아, 버퍼 모듈(220)에 임시로 저장할 수 있다. MCU 모듈(210)은 임시로 저장된 영상 데이터를 데이터 처리 모듈(310)에 전달할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 동기화 수행 실패 후 재동기화 시에 이전의 동기화 과정에서 이용된 싱크 프레임의 개수를 보다 증가시켜, 후속되는 재동기화 과정에서 동기화 성공률을 높일 수 있다. 이와 함께, 초기 동기화 시에 불필요하게 과도한 개수의 싱크 프레임을 전송할 필요 없이, 최소한의 싱크 프레임을 전송함으로써 동기화 과정을 가장 효과적으로 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 과도한 개수의 싱크 프레임을 일방적으로 전송하는 폴링(Polling) 기법으로 인한 싱크 프레임의 낭비를 줄일 수 있다. 다시 말하면, 인트럽트(Interrupt) 기법을 도입하여 동기화에 소용되는 싱크 프레임의 개수를 적응적으로 조절하여 동기화에 소용되는 시간을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템에서의 싱크 프레임의 데이터 구조를 보여준다. 도 3을 참조하면, 싱크 프레임(330)은 동기화 패턴 필드(350), 전송률 패턴 필드(360) 및 더미 필드(370)를 포함할 수 있다.

동기화 패턴 필드(350)는 소정의 로(low) 및 하이(high) 값으로 이루어진 비트 패턴으로 구성되는 데이터 필드이다. 동기화 패턴 필드(350)는 미리 정해진 소정의 패턴으로 구성되며, 이는 이미지 센서 모듈(110) 또는 표준 규격으로 정해진 비트 패턴일 수 있다.

동기화는 데이터를 수신하는 MCU 모듈(210)에서, 비트 단위의 데이터의 경계를 감지하기 위하여 필요하다. 동기화는 송신부인 이미지 센서 모듈(110) 및 수신부인 MCU 모듈(210) 사이의 클럭을 공유함으로써 이루어 질 수 있다. 따라서, 동기화 패턴 필드(350)는 소정의 정해진 제1 비트 패턴(380)을 전송하고, 이를 수신하는 MCU 모듈(210)은 소정의 정해진 제1 비트 패턴(380)을 수신함으로써 이미지 센서 모듈(110)의 클럭을 동기화 시킬 수 있다. 여기서, 클럭이란 한 비트 마다의 데이터를 전송하는 시간 또는 간격으로 정의할 수 있다. 따라서, 클럭을 동기화한다는 것은 비트 단위의 데이터 전송 시에 전송 시간 즉 전송 간격을 조정하는 것을 말한다. 예를 들어, 한 비트를 0.01초 간격으로 전송하는 경우에 동기화는 0.01초 간격으로 데이터가 수신 또는 송신되는 타이밍을 맞추는 것을 말한다. 이미지 센서 모듈(110) 및 MCU 모듈(210)은 각각 내부적으로 주파수 또는 클럭을 이용하여 소정의 시간 간격을 인식하는 구성(예를 들어, 오실레이터 등)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 3에서와 같이 동기화 패턴 필드(350)의 제1 비트 패턴(380)인 "10001110"의 7비트로 구성될 수 있다. 이와 함께 앞뒤로 시작 및 멈춤(Stop) 비트로 한 비트씩 더 포함할 수 있다. 상기 동기화 패턴 필드(350)의 제1 비트 패턴(380)을 수신하는 MCU 모듈(210)은 제1 비트 패턴(380)을 수신하고, 수신된 제1 비트 패턴(380)이 미리 정해진 패턴인지를 체크한다. MCU 모듈(210)은 상기 제 1 비트 패턴(380)을 수신하더라도, 첫번째 싱크 프레임(330)에서는 상기 제1 비트 패턴(380)의 정확한 비트 패턴을 인식하지 못할 수 있다. 따라서, MCU 모듈(210)은 하나 이상의 싱크 프레임(330)에서 상기 제1 비트 패턴(380)을 인식하고, 인식된 제1 비트 패턴(380)을 이용하여 데이터를 전송하는 시간 또는 타이밍을 동기화 시킬 수 있다.

전송률 패턴 필드(360)는 이미지 센서 모듈(110)의 전송률에 따라 서로 다른 비트 패턴으로 구성되는 데이터 필드이다. 전송률 패턴 필드(360)는 이미지 센서 모듈(110)이 전송하려는 전송률에 따라 서로 다른 패턴의 제2 비트 패턴(390)을 MCU 모듈(210)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 전송률이 14400 bps(bit per second), 28800 bps, 33600 bps 등의 복수의 전송률에 따라 서로 다른 제2 비트 패턴(390)이 사용될 수 있다. 다른 예로서, baud rate 는 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꿔주는 속도를 말하는 것으로, 영상 데이터를 소정의 비트 패턴을 가지는 아날로그 신호를 변조하여 회선을 통하여 MCU 모듈(210)에 전송할 수 있다. 이와 같이, baud rate 또는 bps 등과 같이 데이터 전송률을 아는 것은, 데이터의 전송 속도를 미리 알 수 있기에 동기화를 용이하게 할 수 있다.

예를 들어, 도 4에서와 같이 전송률 패턴 필드(360)의 제2 비트 패턴(390)인 "11101100"의 7비트로 구성될 수 있다. 상기 전송률 패턴 필드(360)는 싱크 프레임(330)에 포함되어, 동기화 패턴 필드(350)와 함께 전송률 패턴 필드(360)가 동시에 전송될 수 있다. "11101100"의 제2 비트 패턴(390)에 대하여 14400 baud rate으로 정해져 있다면, MCU 모듈(210)은 상기 제2 비트 패턴(390)을 인식하여 이미지 센서 모듈(110)로부터의 데이터 전송률이 14400 baud rate임을 인식할 수 있다.

다만, 전송률 패턴 필드(360)이 전송될 때에는 전송 동기화가 이루어지기 전까지는 0 및 1에 대한 인식만 가능하기에, 상기 0 및 1로 이루어진 제2 비트 패턴 을 대략적으로 인식할 수 있다. 예를 들어, 7 비트로 이루어진 전송률 패턴 필드(360)에 대하여 소정의 패턴(다시 말하면, 아날로그 데이터의 하이(high) 및 로(low) 값의 패턴)을 인식함으로써 전송률을 인식할 수 있다. 다시 말하면, 전송률 패턴 필드(360)에 대하여는 복수의 비트에 의한 소정의 패턴으로 인식하여, 전송률을 인식할 수 있다. 왜냐하면, 전송률은 기본 전송률에 복수배로 커지기 때문에, 소정의 전송률에 따라 전송률 패턴 필드(360)를 구분하기 용이하도록 제2 비트 패턴(390)을 조정함으로써 MCU 모듈(210)이 전송률 패턴 필드(360)를 용이하게 인식할 수 있다.

한편, 이미지 센서 모듈(110)은 획득하는 영상의 해상도에 따라 데이터 전송률을 조정할 수 있다. 예를 들어, 저해상도의 영상의 획득시에는 데이터의 크기가 작아지므로 데이터 전송률을 낮추어 전송할 수 있고, 고해상도 영상의 획득시에는 데이터의 전송률을 높여 MCU 모듈(210)에 전송할 수 있다.

MCU 모듈(210)이 전송률 패턴 필드(360)에 의하여 데이터 전송율을 인식하는 경우, MCU 모듈(210)은 동기화에 소용되는 시간을 줄일 수 있다. 데이터 전송률이 정해진 상태에서 MCU 모듈(210)은 동기화 패턴 필드(250)에 포함된 제1 비트 패턴을 용이하게 인식할 수 있다. 왜냐하면, 전송률 인식에 의하여 초당 전송되는 데이터의 비트 수를 알 수 있기 때문에, 소정의 시간 간격동안 전달된 동기화 패턴 필드(250)에 포함된 제1 비트 패턴(380)의 각 비트를 용이하게 파악할 수 있다. 따라서, MCU 모듈(210)은 파악된 제1 비트 패턴(380)의 비트의 수신 간격에 의하여 소정의 타이밍 또는 데이터의 전송 시간 간격을 이미지 센서 모듈(110)과 함께 동기 화 시킬 수 있다.

더미 필드(Dummy field; 370)는 싱크 프레임(370)의 데이터 크기를 충족시키기 위하여 덫붙여지는 데이터 필드를 말한다. 더미 필드(370)는 소정의 간격으로 전송되는 싱크 프레임(370)들을 상호 구분하는 역할도 할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 전송률 패턴 필드(360)에 의하여 이미지 센서 모듈(110)가 전송하는 데이터 전송률을 MCU 모듈(210)이 용이하게 인식할 수 있다. MCU 모듈(210)에 인식된 전송률을 이용하여, 동기화 패턴 필드(350)를 용이하게 인식하여, 동기화에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 따라서, 싱크 프레임(330)을 과도한 횟수로 전송하지 않더라도 동기화를 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템의 영상 데이터 전송의 흐름도를 보여준다.

도 4를 참조하면, 먼저 이미지 센서 모듈(110)이 MCU 모듈(210)에 하나 이상의 싱크 프레임을 전송한다(S410). MCU 모듈(210)은 싱크 프레임을 이용하여 동기화를 수행하고, 이미지 센서 모듈(110)에 동기화가 수행되었음을 알려주는 ACK 신호를 전송한다(S420).

동기화가 수행되었으면, 이미지 센서 모듈(110)은 획득된 N-이미지 데이터를 MCU 모듈(210)에 전송한다(S430). 여기서, N-이미지 데이터는 하나의 이미지에 해당되는 영상 데이터 일 수 있고, 또는 복수의 이미지에 해당되는 영상 데이터 일 수 있다. 상기 N-이미지 데이터는 이미지 센서 모듈(110)로부터 복수회에 걸쳐 MCU 모듈(210)에 전송될 수 있고, 데이터 압축 모듈(120)에 의해 N-이미지 데이터는 압 축된 형태로 전송될 수 있다. MCU 모듈(210)은 수신한 영상 데이터를 버퍼 모듈(220)에 임시로 저장할 수 있다.

MCU 모듈(210)은 데이터 처리 모듈(310)에 영상 데이터를 전송한다(S432). MCU 모듈(210)은 버퍼 모듈(220)에 저장된 영상 데이터를 소정의 데이터 프레임 단위로 전송할 수 있다. 한편, 버퍼 모듈(220)에서는 소정의 데이터 프레임 단위로 전송될 수 있도록 영상 데이터가 프레임 단위만큼 나누어져 저장될 수 있다. 따라서, MCU 모듈(210)은 한 번에 하나 또는 소정 개수의 데이터 프레임 단위로 영상 데이터를 전송할 수 있다.

데이터 처리 모듈(310)은 소정의 프레임 단위로 영상 데이터를 수신 후에, MCU 모듈(210)에 데이터 전송을 요청한다(S435). MCU 모듈(210)은 데이터 처리 모듈(310)의 데이터 전송 요청에 대하여, 다시 하나 또는 소정 개수의 데이터 프레임 단위로 영상 데이터를 전송한다(S437)

한편, 이미지 센서 모듈(110)에 의해 획득된 M-이미지 데이터 전송에 있어서도, MCU 모듈(210)로의 데이터 전송이 이루어 진고, 데이터 처리 모듈(310)로의 영상 데이터 전송이 이루어진다(S440, S442). 데이터 처리 모듈(310)은 데이터 전송 요청을 하고, MCU 모듈(210)은 현재 이미지 센서 모듈(110)과의 영상 데이터 수신 등으로 영상 데이터를 곧바로 전송하지 못하는 경우에 NAK(Negative AcKnowlegdement) 메시지를 전송한다(S445, S444). MCU 모듈(210)은 이후 다시 영상 데이터를 전송한다(S447)

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 버퍼 상의 임시로 저장되어 있 는 영상 데이터를 소정의 데이터 프레임 단위로 데이터 처리 모듈(310)에 전송하여, 버퍼 모듈(220)에 비교적 작은 용량의 메모리로 데이터 처리의 효율성을 높일 수 있다.

또한, 데이터 전송 후 일정한 시간이 경과되거나, 데이터 전송 중에 MUC 모듈(210) 및 이미지 센서 모듈(110) 사이에 연결이 끊어지는 경우에는 다시 재동기화를 할 필요가 있다. 이 때에는, MCU 모듈(210)은 이미지 센서 모듈(110)에 재동기화에 대한 메시지를 송신하고, 이미지 센서 모듈(110)은 이전과 동일하게 MCU 모듈(210)에 싱크 프레임을 전송하여 동기화를 시도한다(S470, S480).

본 발명의 일 실시예에서는 이미지 센서 모듈(110) 및 MCU 모듈(210) 사이에 빈번하게 연결이 끊어지더라도, 싱크 프레임에 의하여 동기화의 효율성을 높임으로써 동기화 시간을 줄일 수 있고 이로 인하여 영상 데이터 획득에 소요되는 준비 시간 및 끊김 시간을 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 방법의 흐름도를 보여준다.

도 5를 참조하면, 먼저 MCU 모듈(210)은 이미지 센서 모듈(110)에 동기화 명령 메시지를 전송한다(S510). 동기화 명령 메시지를 전송 받은 이미지 센서 모듈(110)은 하나 이상의 싱크 프레임을 전송한다(S520). MCU 모듈(210)은 이미지 센서 모듈(110)로부터 전송 받은 싱크 프레임을 이용하여 데이터 전송률을 인식하고, 동기화를 수행한다(S530). 싱크 프레임에는 소정의 데이터 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드 및 동기화를 위한 동기화 패턴 필드를 포함할 수 있다. 따라서, MCU 모듈(210)은 전송률 패턴 필드에 포함된 제2 비트 패턴에 의하여 이미지 센서 모듈(110)로부터의 데이터 전송률을 인식하고, 인식된 전송률을 바탕으로 동기화 패턴 필드에 포함된 제1 비트 패턴에 의하여 데이터 전송 타이밍인 동기화를 수행할 수 있다.

한편, 동기화가 수행되지 아니하는 경우에는 MCU 모듈(210)이 이미지 센서 모듈(110)에 동기화 응답 메시지를 전송하면서, 재동기화를 요청할 수 있다. 이 때, 이미지 센서 모듈(110)은 다시 싱크 프레임을 전송하고, MCU 모듈(210)은 전송된 싱크 프레임을 이용하여 다시 전송률 인식 및 동기화를 수행을 시도한다(S520, S530). 이에 대하여는, 도 6에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

동기화가 수행되면, 이미지 센서 모듈(110)은 MCU 모듈(210)에 영상 데이터를 전송한다(S540). 전송된 영상 데이터는 MCU 모듈(210)의 버퍼 모듈(220)에 임시로 저장될 수 있다. MCU 모듈(210)은 저장된 영상 데이터를 데이터 처리 모듈에 전송한다(S550). 이 때, MCU 모듈(210)은 버퍼 모듈(220)에 저장된 영상 데이터를 체크하고, 체크된 영상 데이터를 데이터 처리 모듈에 전송할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 방법에서 재동기화의 흐름도를 보여준다.

도 6을 참조하면, 먼저 이미지 센서 모듈(110)이 MCU 모듈(210)에 k 개의 싱크 프레임을 전송할 수 있다(S520). 여기서, k 는 1 이상의 자연수로서, 영상 센서의 고속 동기화 시스템에서 동기화에 소요되는 최소한의 시간 내에 전송될 수 있는 싱크 프레임의 개수, 시스템 상에서 임의로 지정된 시간내에 전송되는 싱크 프레임 의 개수 또는 시스템 상에서 임의로 지정된 싱크 프레임의 개수를 나타낼 수 있다.

MCU 모듈(210)은 상기 k 개의 싱크 프레임을 전송 받아, 싱크 프레임을 이용하여 전송률 인식 및 동기화를 수행을 시도한다(S530). MCU 모듈(210)은 동기화가 수행이 성공인지 여부를 판단한다(S630). 동기화가 수행되었으면, 이미지 센서 모듈(110)에 ACK 신호를 전송하여, 영상 데이터를 전송 준비가 되었음을 알려준다(S650).

동기화가 수행되지 못한 경우에는 이미지 센서 모듈(110)은 전송하는 싱크 프레임의 개수를 증가시킬 수 있다(S640). 예를 들어, 이전의 동기화 시도 때의 전송한 싱크 프레임의 개수에 임의의 개수를 더한 개수의 싱크 프레임을 전송하거나, 또는 이전에 전송한 싱크 프레임의 개수를 실수배(예를 들어, 2배)를 하여 증가된 개수의 싱크 프레임을 전송할 수 있다(S520). 따라서, 싱크 프레임의 개수 증가에 의하여, 싱크 프레임을 이용한 전송률 인식 및 동기화의 성공률을 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 싱크 프레임의 개수로 제한하였지만, 상기 싱크 프레임의 개수에 상응하는 싱크 프레임을 전송하는 시간으로 대체할 수 있다. 예를 들어, 초기에는 싱크 프레임의 전송 시간은 소정의 시간 t 동안 전송 후에, 재동기화시에는 시간 t 보다 증가된 시간 동안 하나 이상의 싱크 프레임을 전송할 수도 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 과도한 싱크 프레임을 전송하는 대신에 적절한 싱크 프레임의 개수를 증가시키면서 동기화를 수행하여, 동기화에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 이와 함께, 빈번히 이미지 센서 모듈(110)을 동기 화 시켜야 하는 시간을 줄임으로써, 이미지 센서 모듈(110)을 구성하는 이미지 센서 시스템의 효율성을 현저히 높일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템이 동기화를 수행하는 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템에서의 싱크 프레임의 데이터 구조를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 시스템의 영상 데이터 전송의 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 방법의 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 센서의 고속 동기화 방법에서 재동기화의 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

100: 영상 센서부 110: 이미지 센서 모듈

120: 데이터 압축 모듈 200: 제어부

210: MCU 모듈 220: 버퍼 모듈

300: 데이터 처리부 310: 데이터 처리 모듈

320: 저장 모듈 330: 싱크 프레임

350: 동기화 패턴 필드 360: 전송률 패턴 필드

Claims (14)

1. 영상 센서부로부터 싱크 프레임을 전송받는 단계;

   상기 싱크 프레임을 이용하여 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 단계; 및

   상기 동기화된 전송 타이밍 및 전송률에 따라 영상 데이터를 전송받는 단계를 포함하며,

   상기 싱크 프레임은 시간 동기화를 하는 동기화 패턴 필드 및 상기 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드를 포함하며,

   상기 전송률 패턴 필드는 각각의 전송률에 따라 서로 다른 비트 패턴으로 구성되는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 단계는

   상기 전송률 패턴 필드를 이용하여 상기 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하는 단계; 및

   상기 인식된 전송률을 이용하여 상기 동기화 패턴 필드를 인식하는 단계를 포함하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 동기화 패턴 필드는

   정해진 패턴으로 구성되며, 상기 영상 센서부와의 클럭 동기를 제공하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 단계는

   상기 싱크 프레임을 복수회 전송 받아 제1 시간 동기화를 수행하는 단계를 포함하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 단계 후에,

   상기 영상 센서부와의 시간 동기화가 이루어지지 않는 경우에는 다시 상기 영상 센서부로부터 상기 싱크 프레임을 복수회 전송 받아 제2 시간 동기화를 수행하는 단계를 더 포함하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제2 시간 동기화를 수행하는 단계는

   상기 싱크 프레임을 전송 받는 횟수를 상기 제1 시간 동기화를 수행하는 단계에서보다 증가시키는 단계를 포함하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 제2 시간 동기화를 수행하는 단계는

   상기 싱크 프레임을 전송 받는 횟수를 상기 제1 시간 동기화를 수행하는 단계에서보다 두 배로 증가시키는 단계를 포함하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 영상 데이터를 전송하는 단계는

   상기 영상 데이터를 버퍼 상에 복수로 분할하여 저장하는 단계; 및

   상기 복수로 분할된 영상 데이터를 데이터 처리부에 하나의 데이터 프레임으로 각각 전송하는 단계를 포함하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 영상 데이터를 전송하는 단계는

    상기 버퍼 상의 영상 데이터의 무결성을 검사하는 단계를 더 포함하는, 영상 센서의 고속 동기화 방법.
11. 싱크 프레임을 전송하는 영상 센서부; 및

    상기 싱크 프레임을 이용하여 상기 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하고 전송 타이밍을 동기화하는 제어부를 포함하며,

    상기 싱크 프레임은 시간 동기화를 하는 동기화 패턴 필드 및 상기 전송률을 나타내는 전송률 패턴 필드를 포함하며,

    상기 제어부는 상기 전송률 패턴 필드를 이용하여 상기 영상 센서부로부터의 전송률을 인식하며,

    상기 전송률 패턴 필드는 각각의 전송률에 따라 서로 다른 비트 패턴으로 구성되는, 영상 센서의 고속 동기화 시스템.
12. 삭제
13. 제 11항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 싱크 프레임을 k 회(k는 1이상의 자연수) 전송 받아 제1 시간 동기화를 수행하여 상기 전송 타이밍이 동기화 되지 않은 경우, 다시 상기 영상 센서부로부터 상기 싱크 프레임을 k 회를 초과하여 전송 받아 제2 시간 동기화를 수행하는, 영상 센서의 고속 동기화 시스템.
14. 제 11항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 영상 센서부로부터 수신된 영상 데이터를 버퍼 상에 복수로 분할하여 저장하는 버퍼 모듈을 포함하고,

    상기 제어부는 버퍼 모듈에 분할되어 저장된 상기 영상 데이터를 데이터 처리부에 하나의 데이터 프레임으로 각각 전송하는, 영상 센서의 고속 동기화 시스템.

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