KR101705605B1 - 코드화된 조명을 이용하는 촬상 장치 및 이미지 처리 장치와 그 방법 - Google Patents

코드화된 조명을 이용하는 촬상 장치 및 이미지 처리 장치와 그 방법 Download PDF

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KR101705605B1 KR1020110118413A KR20110118413A KR101705605B1 KR 101705605 B1 KR101705605 B1 KR 101705605B1 KR 1020110118413 A KR1020110118413 A KR 1020110118413A KR 20110118413 A KR20110118413 A KR 20110118413A KR 101705605 B1 KR101705605 B1 KR 101705605B1
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Abstract

촬상 장치가 개시된다. 본 장치는, 광을 지속적으로 발산하기 위한 광원부, 피사체를 촬상하기 위한 촬상부, 촬상부의 셔터 타임 동안, 광 제어 코드에 따라 광원부의 광 발산 동작을 온/오프 제어하는 제어부 및 셔터 타임 동안 촬상부에서 촬상한 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여, 피사체의 이미지를 복원하는 이미지 처리부를 포함한다. 이에 따라, 디블러링을 효과적으로 수행할 수 있다.

Description

코드화된 조명을 이용하는 촬상 장치 및 이미지 처리 장치와 그 방법 { PHOTOGRAPHING APPARATUS AND IMAGE PROCESSING APPARATUS USING A CODED LIGHT, AND METHODS THEREOF }
본 발명은 촬상 장치 및 이미지 처리 장치와 그 방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 코드화된 조명을 이용하여 촬상을 수행하는 촬상 장치와 그 촬상된 데이터를 처리하는 이미지 처리 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
전자 기술의 발달에 힘입어 다양한 종류의 촬상 장치가 사용되고 있다. 특히, 최근에는 디지털 카메라 기술이 적용되어 소형 카메라나 휴대폰에서도 상당한 해상도의 이미지를 촬상할 수 있다.
이러한 촬상 장치는 일반 사용자가 생활에서 사용하는 디지털 카메라, 휴대폰, 웹 캠, CCTV 등이 될 수도 있으나, 그 밖에, 내시경과 같이 특수한 분야에서 사용되는 장치로 구현될 수도 있다.
한편, 촬상 장치는 일반적으로 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS와 같은 촬상소자를 사용할 수 있다. 촬상 소자는 피사체로부터 반사되는 빛을 전하로 변환하여 화상을 얻어내는 센서이다. 즉, 사용자가 셔터를 누르면, 셔터 타임 동안 빛이 렌즈를 통해 각 촬상 소자로 입사된다. 촬상 소자는 빛의 알갱이 즉 광자의 양에 따라 전자를 생성한다. 촬상 장치는, 이러한 전자의 양에 대한 정보를 이용하여, 각 픽셀들의 픽셀 값을 구성하고 픽셀들을 조합하여 이미지를 형성한다.
이와 같이, 촬상 장치는 기본적으로 피사체로부터 반사되는 빛을 이용하여 이미지를 형성한다. 이러한 빛은 촬상 장치의 셔터가 열리는 셔터 타임 동안 각 촬상 소자로 입사된다. 이러한 경우, 셔터 타임 동안 피사체 또는 촬상 장치가 흔들리게 되면, 하나의 픽셀로부터 반사되는 빛이 여러 개의 촬상 소자로 나뉘어서 입사되어 이미지가 흐려지는 블러링(blurring)이 발생하게 된다.
이러한 블러링을 해결하기 위하여 다양한 이미지 처리 기법이 개발되고 있다. 하지만, 촬상 장치에서 촬상한 데이터 및 블러링 커널(blurring kernel)을 알수 없기 때문에, 이미지 처리가 용이하지 않다는 어려움이 있었다. 특히, 블러링 커널이 비선형(nonlinear)인 경우에는 블러링 커널을 예측하였다고 하더라도, 에지 부분에서 링잉(ringing) 현상이 발생하게 된다.
따라서, 촬상된 이미지에서 블러링을 줄일 수 있는 촬상 방법에 대한 필요성이 대두되었다.
본 발명은 이러한 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 코드화된 조명을 이용하여 이미지를 효과적으로 복원할 수 있는 촬상 장치 및 이미지 처리 장치와, 그 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 장치는, 광을 지속적으로 발산하기 위한 광원부, 피사체를 촬상하기 위한 촬상부, 상기 촬상부의 셔터 타임 동안, 광 제어 코드에 따라 상기 광원부의 광 발산 동작을 온/오프 제어하는 제어부 및 상기 셔터 타임 동안 상기 촬상부에서 촬상한 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여, 상기 피사체의 이미지를 복원하는 이미지 처리부를 포함한다.
여기서, 상기 광 제어 코드는 상기 셔터 타임 동안 상기 촬상부에서 촬상하는 데이터의 주파수 성분 값이 기 설정된 임계값 이상의 범위를 유지하도록 설정된 것일 수 있다.
한편, 본 촬상 장치는, 상기 광 제어 코드가 저장된 저장부를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 광 제어 코드를 생성하여 상기 제어부로 제공하는 코드 생성부를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 이미지 처리부는, 상기 광원부의 온(ON) 구간 동안 발산되는 광에 의해 촬상되는 코드화된 촬상 데이터에 대한 점확산함수(Point spread function : PSF) 추정을 수행하는 PSF 추정부 및 상기 추정된 점확산함수를 이용하여, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 디컨벌루션을 수행하는 디컨벌루션부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리부는,
Figure 112011089746954-pat00001
와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u, k의 값을 추정할 수 있다.
또는, 상기 이미지 처리부는,
Figure 112011089746954-pat00002
와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u*k를 예측하고, 상기 k를 선형 psf로 가정하여, 상기 u를 추정할 수도 있다.
그리고, 상기 이미지 처리부는, 상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중 휘도(luminance) 성분 데이터를 주파수 영역으로 변환하는 변환부, 상기 변환부에서 변환된 데이터로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부, 상기 노이즈 제거부에 의해 상기 노이즈가 제거된 데이터를 역변환하는 역변환부, 상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중에서 색상(chrominance) 성분 데이터를 필터링하는 필터부, 상기 역변환부에서 처리된 휘도 성분 데이터에 웨이브릿을 블렝딩하는 제1 승산부, 상기 필터부에서 처리된 색상 성분 데이터에 상기 웨이브릿을 블렌딩(blending)하는 제2 승산부, 상기 제1 승산부 및 상기 제2 승산부에서 출력되는 각 데이터들을 조합하여 출력 영상을 생성하는 후처리부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리부는, 상기 후처리부에서 생성된 상기 출력 영상의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 이미지 처리부는, 상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
한편, 이상과 같은 실시 예들에서, 상기 촬상 장치는 내시경 장치가 될 수 있다. 이 경우, 상기 광원부는, 촬상 준비 기간 동안 상기 광을 지속적으로 발산하다가 상기 셔터 타임이 개시되면 상기 제어부의 제어에 따라 상기 광을 온/오프할 수 있다.
또한, 상술한 실시 예들에서, 상기 광은 백색광일 수 있다.
또는, 상기 광은 서로 다른 파장의 광들을 포함하는 스펙트럼 광일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 방법은, 피사체를 촬상하기 위한 셔터가 푸쉬되면, 셔터 타임 동안, 광 제어 코드에 따라 광원부의 광 발산 동작을 온/오프시키면서 촬상을 수행하는 촬상 단계, 상기 셔터 타임 동안 촬상한 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여, 상기 피사체의 이미지를 복원하는 이미지 처리 단계를 포함한다.
여기서, 상기 광 제어 코드는 상기 셔터 타임 동안 촬상하는 데이터의 주파수 성분 값이 기 설정된 임계값 이상의 범위를 유지하도록 설정된 것일 수 있다.
그리고, 상기 촬상 단계는, 저장부로부터 상기 광 제어 코드를 독출하는 단계, 독출된 광 제어 코드를 이용하여 상기 광원부를 온/오프 제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 촬상 단계는, 상기 광 제어 코드를 생성하는 단계, 상기 생성된 광 제어 코드를 이용하여 상기 광원부를 온/오프 제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 이미지 처리 단계는, 상기 광원부의 온 구간 동안 발산되는 광에 의해 촬상되는, 코드화된 촬상 데이터에 대한 점확산함수(Point spread function : PSF) 추정을 수행하는 단계 및 상기 추정된 점확산함수를 이용하여, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 디컨벌루션을 수행하는 단계를 포함할 수도 있다.
한편, 상기 이미지 처리 단계는,
Figure 112011089746954-pat00003
와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u, k의 값을 추정할 수 있다.
또는, 상기 이미지 처리 단계는,
Figure 112011089746954-pat00004
와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u*k를 예측하고, 상기 k를 선형 psf로 가정하여, 상기 u를 추정할 수도 있다.
그리고, 상기 이미지 처리 단계는, 상기 디컨벌루션된 촬상 데이터 중 휘도(luminance) 성분 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 노이즈를 제거하고, 역변환하는 단계, 상기 디컨벌루션된 촬상 데이터 중에서 색상(chrominance) 성분 데이터를 필터링하는 단계, 상기 역변환된 휘도 성분 데이터 및 상기 필터링된 색상 성분 데이터 각각에 웨이브릿을 블렝딩하는 단계, 상기 웨이브릿이 블렌딩된 각 데이터들을 조합하여 출력 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 이미지 처리 단계는, 상기 생성된 상기 출력 영상의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또는, 상기 이미지 처리 단계는, 상기 디컨벌루션된 촬상 데이터의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이상과 같은 실시 예들에서, 촬상 방법은, 촬상 준비 기간 동안 상기 광을 지속적으로 발산하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 촬상 장치는 내시경 장치일 수 있다.
그리고, 광은 백색 광 또는 서로 다른 파장의 광들을 포함하는 스펙트럼 광일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 처리 장치는,
셔터 타임 동안 광 제어 코드에 의해 온/오프 되는 지속 광원(continous light)을 이용하여 촬상된 코드화된 촬상 데이터를 입력받는 입력부 및 상기 코드화된 촬상 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여 원 이미지를 복원하는 이미지 처리부를 포함한다.
여기서, 상기 이미지 처리부는, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 점확산함수(Point spread function : PSF) 추정을 수행하는 PSF 추정부 및 상기 추정된 점확산함수를 이용하여, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 디컨벌루션을 수행하는 디컨벌루션부를 포함한다.
그리고, 상기 이미지 처리부는, 상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중 휘도(luminance) 성분 데이터를 주파수 영역으로 변환하는 변환부, 상기 변환부에서 변환된 데이터로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부, 상기 노이즈 제거부에 의해 상기 노이즈가 제거된 데이터를 역변환하는 역변환부, 상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중에서 색상(chrominance) 성분 데이터를 필터링하는 필터부, 상기 역변환부에서 처리된 휘도 성분 데이터에 웨이브릿을 블렝딩하는 제1 승산부, 상기 필터부에서 처리된 색상 성분 데이터에 상기 웨이브릿을 블렌딩(blending)하는 제2 승산부, 상기 제1 승산부 및 상기 제2 승산부에서 출력되는 각 데이터들을 조합하여 출력 영상을 생성하는 후처리부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 이미지 처리부는, 상기 원 이미지에 대한 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 보정부를 더 포함할 수도 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 촬상 장치 또는 피사체의 흔들림이 있더라도 블러링을 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 코드화된 조명을 이용하여 촬상된 코드화된 촬상 데이터의 예를 나타내는 도면,
도 3은 코드화된 촬상 데이터의 주파수 특성 값을 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 촬상 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 세부 구성 예를 나타내는 블럭도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 장치에서의 색대역 보상 방법을 설명하기 위한 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 촬상 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 11은 도 1의 촬상 장치를 이용한 촬상 과정을 나타내는 도면, 그리고,
도 12는 내시경으로 구현된 촬상 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 따르면, 촬상 장치는 광원부(110), 촬상부(120), 제어부(130), 이미지 처리부(140)를 포함한다.
광원부(110)는 촬상에 필요한 광, 즉, 조명을 제공한다. 광원부(110)의 광 발산 동작은 셔터 타임 동안 제어부(130)에 의해 온/오프 될 수 있다.
즉, 사용자가 촬상을 위한 버튼을 선택하면, 제어부(130)는 촬상부(120)를 제어하여 촬상을 수행한다. 구체적으로는 촬상부(120)는 셔터 타임 동안 셔터막을 오픈시켜 촬상 소자로 빛이 입사되도록 한다. 셔터 타임이 종료되면 셔터막이 클로즈(close)되면서 빛이 차단되고, 촬상이 완료된다. 광원부(110)는 촬상에 필요한 광을 지속적으로 발산하는 광 발산 작업을 수행한다. 특히, 셔터 타임 동안, 광원부(110)는 광 제어 코드에 따라 광 온/오프를 적어도 1회 이상씩 반복 수행한다. 온/오프 주기 및 시간은 광 제어 코드에 따라 달라진다. 광 제어 코드는 다양한 실시 예에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다. 이에 대해서는 후술하는 부분에서 설명한다.
한편, 셔터 타임 동안 온/오프되는 조명을 이용하여 촬상된 촬상 데이터는, 광 제어 코드에 대응되도록 코드화된다. 즉, 광 온(ON) 구간에서의 데이터는 피사체의 형상에 따라 각 촬상 소자에 맺히는 전자 양이 달라지게 되지만, 광 오프(OFF) 구간에서의 데이터는 조명이 없기 때문에 전체 촬상 소자에서 전자 양이 거의 형성되지 않게 된다.
이미지 처리부(140)는 셔터 타임 동안 촬상부(120)에서 촬상한 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여, 피사체의 이미지를 복원한다. 즉, 하나의 셔터 타임 동안 복수의 광 온 구간이 존재하게 되므로, 각 광 온 구간에서 입사되는 광의 양에 의해 데이터의 고주파 성분이 유지되게 된다. 따라서, 이러한 데이터의 주파수 특성 값을 확인한다면 이미지에 대한 정확한 경계 정보를 획득할 수 있게 된다.
이미지 처리부(140)는 코드화된 촬상 데이터를 이용하여 점확산함수를 추정한 후, 디컨벌루션을 수행하여 이미지를 복원할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
도 2는 광 제어 코드에 의해 온/오프 제어된 조명 상태(a) 및 그 조명 상태 하에서 촬상된 코드화된 촬상 데이터(b)의 예를 나타낸다.
도 2에 따르면, 광 제어 코드는 불 규칙적인 패턴을 가지는 펄스로 도시되었으나, 의사-랜덤 이진 시퀀스(pseudo-random binary sequence) 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.
도 2에 도시된 바와 같은 광 제어 코드가 광원부(110)로 제공되어 조명이 온되는 구간 및 오프되는 구간이 반복적으로 배치되게 되면, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 하나의 셔터 타임 동안 얻어지는 촬상 데이터는 이미지 구간 및 비이미지 구간으로 구분되어 코드화된다. 본 명세서에서는 이러한 패턴의 데이터를 코드화된 촬상 데이터라 명명한다.
도 3은 이러한 조명 상태에서 촬상된 코드화된 촬상 데이터를 주파수 변환하여 얻어진 주파수 성분 값을 나타내는 그래프이다. 도 3에 따르면, 복수 개의 온 구간 동안 얻어진 데이터에 의해 다양한 노출 시간(exposure time)을 가지게 되며, 이를 변환하게 되면 복수 개의 주파수 특성 그래프가 나타나는 것을 볼 수 있다. 각 노출 시간에 따라 모션 PSF의 박스 필터 역시 다양한 크기 및 형태로 나타난다. 따라서, 하나의 주파수가 하나의 박스 필터에 의해 사라졌다고 하더라도 다른 박스 필터에 따르면 그 주파수가 0이 되지 않을 수 있으므로, 결과적으로 모든 에지 부분에 대해 복원이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 촬상 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 도 4에 따르면, 촬상 장치는 광원부(110), 촬상부(120), 제어부(130), 이미지 처리부(140), 저장부(150) 및 코드 생성부(160)를 포함한다.
저장부(150)는 촬상부(120)에서 촬상된 데이터, 이미지 처리부(140)에서 복원한 이미지 등과 같은 다양한 데이터가 저장될 수 있다.
한편, 저장부(150)는 광 제어 코드 자체도 저장하고 있을 수 있다. 간단하게는 광 제어 코드는 10101010과 같이 온/오프 구간이 동일한 크기로 교번적으로 배치되는 형태가 될 수 있다.
또는, 광 제어 코드는 하나의 셔터 타임 동안 촬상부(120)에서 촬상하는 데이터의 주파수 성분 값이 임계값 이상의 범위를 유지하도록 설정된 것일 수 있다. 즉, 코드화된 조명에 의해 하나의 셔터 타임 동안 다양한 노출 시간, 즉, 광 온 구간이 존재하게 되는데, 각 광 온 구간에 얻어진 데이터들의 주파수 특성 값들을 확인하면 주파수 특성 값이 임계값 이하, 예를 들어 0으로 나오는 경우가 있다. 주파수 특성 값이 0이 되면 복원할 수 있는 데이터의 정보가 사라지게 된다. 따라서, 광 제어 코드는 다양한 유형의 코드를 이용한 반복 실험 과정에서, 촬상 데이터의 주파수 성분 값을 확인한 후, 그 성분 값이 0으로 도출되지 않는 코드 또는 0 값이 되는 횟수가 최소가 되는 코드로 결정될 수 있다. 이에 따라, 결정된 광 제어 코드는 고정된 값으로, 저장부(150)에 저장되어 있을 수 있다. 즉, 촬상 장치가 인체 내를 촬상하는 내시경과 같이 특수한 환경에서 촬상하는 장치인 경우, 피사체의 움직임이나 촬상 장치의 움직임이 어느 정도 유사한 방향성 및 정도를 가지게 된다. 따라서, 촬상 조건이 크게 변경이 없으므로 반복 실험을 통해 얻은 광 제어 코드를 그대로 사용하여 광 온/오프 동작을 수행할 수도 있다.
촬상이 이루어지면 제어부(130)는 저장부(150)에 저장된 광 제어 코드를 독출하여, 이에 따라 광원부(110)의 광 발산 동작을 온/오프 제어할 수 있다. 이러한 실시 예에서는 코드 생성부(160)는 생략될 수도 있다.
한편, 다른 실시 예에 따르면, 광 제어 코드는 코드 생성부(160)에서 생성될 수도 있다. 즉, 촬상이 이루어지는 환경이나 피사체의 특성에 따라 보다 정확한 광 제어 코드를 사용하기 위하여, 코드 생성부(160)가 마련될 수도 있다.
코드 생성부(160)는 촬상 준비 과정에서 얻어지는 사전 정보를 이용하여 직접 생성할 수 있다. 즉, 사용자가 셔터를 누르기 전에는 라이브 뷰 영상이 얻어진다. 이러한 라이브 뷰 영상은 촬상 장치 자체의 움직임으로 인하여 흔들릴 수도 있지만, 피사체 자체의 움직임으로 인하여 흔들릴 수도 있다. 촬상 장치 자체의 움직임은 촬상 장치에 내장되는 지자기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서 등과 같은 모션 감지 센서를 이용하여 확인할 수도 있다. 이러한 다양한 방식에 의해 모션 정보 및 흔들림 정보가 파악되면, 그에 따른 블러링 정도 및 방향을 예측하고 이에 부합되는 광 제어 코드를 생성할 수 있다.
코드 생성부(160)는 촬상 준비 과정에서 얻어지는 라이브 뷰에 대하여 다양한 광 제어 코드를 적용하는 반복 실험을 수행하여, 촬상 데이터의 주파수 성분 값이 0이 되지 않도록 또는 0이 되는 경우가 최소가 되도록 하는 광 제어 코드를 결정할 수 있다. 이에 따라 결정된 광 제어 코드는 제어부(130)로 제공된다. 제어부(130)는 코드 생성부(160)에서 생성한 광 제어 코드를 이용하여 광원부(110)를 제어할 수 있다. 한편, 코드 생성부(160)는 다양한 광 제어코드를 일일이 직접 생성할 수도 있지만, 저장부(150)에 저장된 복수 개의 다양한 광 제어 코드를 선택적으로 적용하면서 적절한 광 제어 코드를 결정할 수도 있다.
이와 같이, 다양한 실시 예에 따라서, 저장부(150) 및 코드 생성부(160) 중 적어도 하나가 추가적으로 마련될 수 있다. 또한, 도 1 및 도 4에 도시하지는 않았으나, 이 밖에 외부 기기와의 통신을 위한 통신 인터페이스부(미도시), 촬상 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이부(미도시) 등도 더 추가될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 1 및 도 4에 도시된 블럭들 일부 실시 예에서 불필요한 구성요소는 생략될 수도 있으며, 그 연결 관계 역시 변경될 수 있음도 자명하다. 예를 들어, 촬상 장치 자체에서 이미지 처리를 수행하지 않는 경우, 이미지 처리부(140)는 생략될 수 있다. 이 경우, 촬상부(120)에서 촬상한 코드화된 촬상 데이터는 외부 이미지 처리 장치로 제공되어, 외부에서 이미지를 복원할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 4의 촬상 장치가 일반 환경에서 사용되는 촬상 장치인 경우에는 해당 사항이 없지만, 내시경과 같이 항상 조명이 필요한 상태에서 사용되는 촬상 장치인 경우에는 광원부(110)는 촬상 준비 기간 동안 지속적으로 조명을 온 시켜야 한다. 즉, 도 1의 촬상 장치가 내시경 등과 같은 경우에는, 제어부(130)는 광원부(110)가 촬상 준비 기간 동안 지속적으로 조명을 온 시키다가 셔터가 눌려지면 셔터 타임 동안 상술한 광 제어 코드에 따라 광 온/오프 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 4에서 나머지 구성 요소들에 대한 설명은 도 1의 설명과 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5에 따르면 이미지 처리 장치는 PSF 추정부(141) 및 디컨벌루션부(142)를 포함한다.
PSF 추정부(141)는 광원부의 온(ON) 구간 동안 발산되는 광에 의해 촬상되는 코드화된 촬상 데이터에 대한 점확산함수(Point spread function : PSF) 추정을 수행한다. 점확산함수는 한 점의 퍼짐 정도를 나타내는 것으로 흔들림의 각도나 크기등을 인자로 갖는 함수로 표현될 수 있다. 다르게는 모션 블러 커널(motion blur kernel)이라고 칭할 수도 있다.
즉, 촬상 이미지는 다음과 같은 수학식으로 모델링할 수 있다.
[수학식 1]
uobs = uorig*k + n
여기서 uobs는 촬상된 이미지, uorig는 복원하고자 하는 원 이미지, 즉, desired image, k는 점확산함수, n은 노이즈를 의미한다.
촬상이 완료되었을 때 이미지 처리 장치가 알고 있는 데이터는 uobs밖에 없으며, 나머지는 미지의 상태이다. 따라서, 이미지 처리 장치는, 원 이미지 uorig를 얻기 위해서 노이즈 n을 무시하고, k를 추정한 후, 수학식 1의 양변에 k를 디컨벌루션하는 과정을 수행한다. 이에 따라 uorig를 얻을 수 있게 된다.
이러한 작업을 위하여 PSF 추정부(141)가 k, 즉, PSF를 추정한다.
일 예로, 점확산 함수는 아래 수학식과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112011089746954-pat00005
여기서, x, y는 이미지의 x, y 좌표값, L은 흔들림의 크기, θ는 흔들림의 각도를 의미하며, ΠL(u)는 변수 u의 절대값이 L/2 이하일 때 1이고, L/2를 초과할 때는 0이다. PSF 추정부(141)는 코드화된 촬상 데이터를 퓨리에 변환하여, 그 메인 로브 부분을 이진화하여 PSF 파라미터들을 추정할 수 있다.
일반적으로 PSF는 샤프한 경계(edges)를 가지는 모션 블러(a), 아웃 오브 포커스 블러(b)인 경우와, 완만하게 변화되는 가우시안 블러(c), 스캐터 블러(d) 등의 경우가 있다. 상술한 바와 같이 광원부(110)가 하나의 셔터 타임 동안 온/오프를 반복하여 코드화된 촬상 데이터를 얻게 되면, 각 온 구간에서의 데이터들은 서로 경계가 형성되게 된다. 따라서, PSF 추정부(141)는 각 온 구간의 데이터들의 주파수 변환 결과를 이용하여 PSF를 추정할 수 있다.
디컨벌루션부(142)는 추정된 PSF를 이용한 디컨벌루션을 수행하여, 상술한 원 이미지를 복원할 수 있다.
또는, 상술한 수학식 1에서 노이즈를 무시하면 uobs = uorig*k 가 된다. 따라서, uobs - uorig*k 에 대해서 uorig, k 값을 다양하게 변경 조합하여 대입시켜, 그 결과 값이 최소가 될 때의 uorig, k를 구할 수 있다.
즉, PSF 추정부(141)는,
[수학식 3]
Figure 112011089746954-pat00006
와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 결과값이 최소가 될 때의 u, k의 값을 추정할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이하에서는 원 이미지 uorig를 u로 표기한다.
또는, PSF 추정부(141)는,
[수학식 4]
Figure 112011089746954-pat00007
와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u*k를 예측할 수도 있다. 수학식 4에서 a1은 u의 unsharpness의 반영 정도를 결정하는 가중 계수, a2는 k의 unsharpness의 반영 정도를 결정하는 가중 계수를 의미한다.
한편, 상술한 바와 같이 하나의 셔터 타임 동안 복수의 온 타임을 가지므로, 모션 블러는 짧은 시간 주기로 이루어진다. 따라서, k는 선형적인 PSF로 추정할 수 있다.
디컨벌루션부(142)는 상술한 수학식들을 이용하여 추정된 k를 이용하여 디컨벌루션을 수행하여 u를 추정할 수 있다. 이러한 방식을 블라인드 디컨벌루션이라 한다.
한편, 이상과 같은 실시 예들에서 광원부(110)에서 발산하는 광은 백색광일 수 있다. 즉, 광원부(110)는 복수의 LED를 이용하여 백색광을 온 구간마다 발산할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 광원부(110)는 서로 다른 파장을 가지는 복수의 광을 포함하는 스펙트럼 광을 발산할 수도 있다. 즉, 피부나 얼굴, 기타 신체 기관의 경우 광의 파장에 따라 투과 정도가 달라진다. 따라서, 촬상 장치가 내시경으로 구현된 경우, 조명의 스펙트럼을 다르게 하면 디테일한 정보를 서로 다르게 얻을 수 있다. 따라서, 광원부(110)는 서로 다른 파장의 광을 발산하는 복수의 광 발산 소자들을 단독으로 또는 조합하여 스펙트럼 광을 발산한다. 이러한 스펙트럼 광에는 빨주노초파남보와 같은 가시 광 이외에 UV, IR과 같은 광도 포함될 수 있다.
한편, 광원부(110)는 하나의 온 구간 내에서 스펙트럼 광을 발산할 수도 있고, 매 온 구간 마다 서로 다른 파장을 갖는 단일 광을 발산할 수도 있다. 즉, 첫번째 온 구간에서는 IR, 다음 온 구간에서는 빨강, 주황 등의 순서로 광을 발산할 수 있다.
또한, 스펙트럼 광에는 모든 파장의 광이 모두 포함될 필요는 없다. 즉, 실시 예에 따라서는 특정의 파장 예를 들어, 녹색광, 청색광 등과 같이 일부 광만을 포함할 수도 있다. 이러한 광의 조합은 촬상 장치의 종류 및 그 사용 환경에 따라 적응적으로 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 처리 장치의 세부 구성 예를 나타내는 블럭도이다. 도 6에 따르면, 이미지 처리 장치는 PSF 추정부(141), 디컨벌루션부(142), 변환부(143), 노이즈제거부(144), 역변환부(145), 제1 및 제2 승산부(146-1, 146-2), 후처리부(147), 필터부(148)를 포함한다.
여기서 PSF 추정부(141) 및 디컨벌루션부(142)의 동작은 도 5에서 설명한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
PSF 추정부(141) 및 디컨벌루션부(142)에 의해 디블러링(deblurring)이 이루어진다고 하더라도 촬상 데이터에는 노이즈가 존재할 수 있다. 특히, 조도가 낮은 환경에서 촬상한 경우, 센서의 민감도에 따라 노이즈가 크게 존재할 수 있다.
이에 따라, 입력 영상이 주어지면, 영상을 휘도 성분 데이터와 색상 성분 데이터로 나누어 각각 처리하여 노이즈를 제거할 수 있다. 휘도 성분 데이터 및 색상 성분 데이터의 분리는 이미지 처리 장치 내에 마련된 별도의 분리부(미도시)에 의해 이루어질 수도 있고, 입력 영상 자체가 휘도 성분 데이터 및 색상 성분 데이터로 분리된 상태로 입력될 수도 있다.
구체적으로, 변환부(143)는 디컨벌루션부142)에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중 휘도(luminance) 성분 데이터를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 일 예로, 변환부(143)는 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT), 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform : DFT) 등과 같은 변환을 수행할 수 있다. 변환부(143)에서 변환된 데이터는 노이즈 제거부(144)로 제공된다.
노이즈 제거부(144)는 변환된 데이터로부터 노이즈를 제거한다. 이 경우, 노이즈 제거부(144)는 임계치 이하의 크기를 가지는 주파수 성분을 노이즈로 간주하여 제거할 수 있다. 이러한 임계치는 촬상 데이터의 종류에 따라 다양한 값으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 변환부(143)에서 DCT를 수행하여 주파수 영역으로 변환하면, 실제 데이터 이외에 삽입되는 노이즈의 크기(magnitude)는 낮게 검출된다. 따라서, 어느 수준 이하의 주파수를 제거하면, 노이즈 제거 ghy과를 얻을 수 있게 된다. 다만, 노이즈의 크기는 촬상 조건 및 피사체의 특성에 따라 다르게 나타날 수 있으므로, 하나의 값으로 고정되지 않고, 적응적으로 결정될 수 있다.
역변환부(145)는 노이즈 제거부(144)에 의해 노이즈가 제거된 데이터를 역 변환할 수 있다.
제1 승산부(146-1)는 역변환부(145)에서 출력된 데이터에 대하여 웨이브릿을 블렌딩하여 에지 부분이 아닌 면을 평탄화시킨다. 이에 따라, 균일한 특성을 갖는 면에 존재하는 노이즈를 제거할 수 있다.
한편, 색상 성분 데이터는 필터부(148)에 의해 필터링될 수 있다. 구체적으로, 필터부(148)는 색상 성분 데이터의 크기 방향으로 가우시안 분포에 따라 필터링을 수행하는 코인시던스 스무싱 필터(coincidence smoothing filter)(시그마(sigma) 필터)를 이용하여 이미지의 에지를 유지하면서 스무싱시킬 수 있다.
제2 승산부(146-2)는 필터부(148)에서 필터링된 데이터에 웨이브릿을 블렌딩하여 평탄화를 수행한다. 제1 및 제2 승산부(146-1, 146-2)는 동일한 웨이브릿을 사용한다.
후처리부(147)는 제1 및 제2 승산부(146-1, 146-2)에서 출력되는 데이터들을 조합하여 출력 영상을 생성한다.
생성된 출력 영상은 별도의 인터페이스를 통해 디스플레이 장치로 제공되거나, 메모리에 저장될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 이미지 처리 장치는 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
도 7은 보정부(149)가 디컨벌루션부(142) 후단에 배치된 실시 예에서의 이미지 처리 장치 구성을 나타낸다.
보정부(149) 이외의 구성은 도 6과 동일하며, 동작 역시 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
보정부(149)는 디컨벌루션부(142)에서 디컨벌루션된 촬상 데이터의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행한다.
즉, 촬상을 수행할 경우 주위에 강한 조명 등이 존재하면 Y 동적 영역이 확장되어 컬러 왜곡이 발생한다. 특히, 백열등이나 형광등과 같이 복합적인 조명이 존재하는 야간 환경에서는 색정보를 되살리기가 매우 어려우며 결국 디블러링 후에 영상의 왜곡이 커지게 된다. 따라서, 보정부(149)는 입력 영상의 통계적 분석을 통해 조명 예측을 하고, 이를 보정한다.
즉, 보정부(149)는 촬상 데이터가 촬상된 조명 상황을 예측하여, 그 조명 상황에서의 화이트 포인트를 정하고, 그 화이트 포인트를 중심으로 컬러 및 콘트라스트 개선을 수행한다.
구체적으로는, 보정부(149)는 촬상 데이터의 그레이(grey) 영역의 위치를 확인한다. 그리고 나서, 출력 색 대역의 중심에 해당하는 화이트 포인트와의 방향 및 거리를 확인한다. 이하에서는 출력 색 대역이 표준 컬러 도메인인 sRGB인 경우를 가정하여 설명한다. 보정부(149)는 촬상 데이터의 그레이 영역의 위치가 sRGB의 화이트 포인트인 D65의 그레이 영역으로부터 어느 방향으로 얼마나 이동하였는지 확인하여 색 이동 벡터를 검출한다. 이에 따라, 촬상 데이터의 중심을 역 벡터에 따라 이동시킨다. 즉, D65 측으로 소정 비율로 이동시킨다.
그리고 나서, 보정부(149)는 원래 조명 영역에서의 컬러를 유지하기 위하여 원래 색 대역 방향으로 컬러 및 콘트라스트 확장을 수행한다. 확장 비율은 출력 색 대역의 경계와 촬상 데이터의 색 대역의 경계 간의 거리에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 이에 따라, 컬러 및 콘트라스트의 보정이 이루어진다.
한편, 상술한 조명 예측은 상관 관계에 의한 조명 분석과 컬러 밸런스 왜곡도 분석의 결과를 조합하여 이루어질 수 있다.
도 7에서는 보정부(149)가 디컨벌루션부(142) 및 변환부(143) 사이에 배치된 것으로 도시하였으나, 다른 실시 예에 따르면, 보정부(149)는 후처리부(147) 후단에 배치될 수도 있다.
이 경우, 보정부(149)는 노이즈 제거부(144), 필터부(148) 등에 의해 노이즈가 제거된 촬상 데이터에 대하여, 상술한 바와 같이 화이트 포인트를 검출하고, 출력 색 대역의 화이트 포인트 방향으로 소정 비율로 이동시킨다. 그리고 나서, 새로이 결정된 화이트 포인트를 기준으로 색역을 확장시켜 컬러 및 콘트라스트를 보정한다.
도 8은 컬러 및 콘트라스트 보정 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8의 (a)에 따르면 sRGB 색 대역 내에서 촬상 데이터의 색 대역이 a1과 같이 나타나면, 그 촬상 데이터가 촬상된 조명 환경을 예측하여 화이트 포인트 w1을 검출한다.
그리고 나서, w1을 출력 색 대역의 화이트 포인트인 w 방향으로 소정 비율로 이동시킨다. 여기서 이동 비율은 전체 이미지의 색 온도, 컬러 분포 도를 고려하여 자동적으로 정해질 수도 있고, 사용자의 선택에 따라 결정될 수도 있다.
도 8의 (b)와 같이 새로운 화이트 포인트가 w2로 결정되면, 촬상 데이터의 색 대역은 w2를 기준으로 확장된다. 즉, 색 대역은 a1에서 a2로 보정된다. 색대역의 확장은 a1 색대역의 경계와 sRGB 색대역의 경계까지의 거리에 비례하여 선형적으로 이루어질 수 있다.
이상과 같이, 코드화된 조명을 이용하여 디블러링을 수행한 후, 노이즈를 제거하고, 컬러 및 콘트라스트를 확장하여, 보다 선명한 원 이미지를 복원할 수 있게 된다.
한편, 상술한 도 5 내지 도 7에 도시된 이미지 처리 장치는 도 1 및 도 4의 촬상 장치에 내장되는 이미지 처리부(140)로 구현될 수도 있다. 즉, 도 1, 4의 실시 예에서의 이미지 처리부(140) 역시 도 5 내지 도 7의 구성을 가질 수 있다.
또는, 상술한 도 5 내지 도 7에 도시된 이미지 처리 장치는 도 1 및 도 4의 촬상 장치와 별개의 독립적인 장치로 구현될 수도 있다. 구체적으로는 촬상 장치와 연결된 호스트 PC, 디스플레이 시스템 등과 같은 장치가 될 수 있다.
이와 같이, 이미지 처리 장치가 촬상 장치와 별개로 구현되는 경우, 촬상 장치나 기타 외부 소스로부터 촬상 데이터를 입력받는 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 입력부는 시리얼 인터페이스로 구현될 수도 있고, 기타 공지된 다양한 유무선 인터페이스로 구현될 수도 있다. 또한, 입력부를 더 포함하는 경우 PSF 추정부(141) 및 디컨벌루션부(142)는 이미지 처리 장치 내에서 하나의 이미지 처리부로 구분될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 9에 따르면, 촬상이 개시되면(S910), 셔터를 오픈시키면서 조명을 온/오프 시킨다. 광 온/오프 동작은 광 제어 코드에 의해 제어될 수 있다.
이에 따라, 촬상 데이터의 고주파 성분을 유지하게 되어, 이미지의 에지에 대한 정보를 더 많이 얻을 수 있으며, 이에 따라, 디블러링을 보다 선명하게 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 광 제어 코드는 주파수 변환 후 널(nulls)값이 존재하지 않거나, 최소로 존재하도록 결정한 값이다. 즉, 영상은 주파수 영역에서 볼 때 다양한 주파수의 결합으로 볼 수 있는데, 블러된 영상의 경우에는 각 주파수 별로 블러된 점확산함수를 승산한 것으로 볼 수 있다. 이 경우, 널값, 즉, 제로인 주파수에 대해서는 복원할 방법이 없어지는데, 상술한 바와 같이 광 제어 코드를 이용하여 조명을 조정하게 되면 고주파 성분이 많아져서, 복원이 좀 더 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 하나의 셔터 타임 동안 광을 지속적으로 유지하는 경우에 비해, 광을 온/오프 시키게 되면 광량의 손실이 있을 수 있다. 이에 따라, 광을 지속적으로 유지하는 경우에 비해 광 발산 세기를 증대시켜서, 광을 온/오프 제어하더라도 광량은 그대로 유지될 수 있도록 처리할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 10에 따르면, 촬상 준비 과정 동안(S1010)에는 라이브 뷰(live view)를 제공한다. 촬상 장치가 내시경과 같은 경우에는, 라이브 뷰를 제공하기 위하여 광원부(110)가 촬상 준비 기간 동안에도 지속적으로 조명을 제공할 수 있다. 이 경우에는 온/오프 제어는 이루어지지 않는다.
이러한 상태에서 사용자가 셔터를 누르게 되면 촬상이 개시된다(S1020). 즉, 광을 광 제어 코드에 따라 온/오프 제어하면서 셔터막을 오픈시켜, 각 촬상 소자로 빛이 입사되도록 한다. 이에 따라 하나의 셔터 타임 동안 입사된 빛을 조합하여 촬상 데이터를 생성한다(S1030).
촬상이 완료되면 촬상 데이터에 대하여 PSF를 추정하고(S1040), 디컨벌루션을 수행하여(S1050), 원 이미지를 복원한다. 이러한 처리 과정은 블라인드 디컨벌루션으로 이루어질 수도 있으며, 그 밖에 상술한 바와 같이 다양한 방식으로 이루어질 수도 있다.
원 이미지가 복원되면 이를 휘도 성분과 색상 성분으로 분리한다(S1060).
그리고 나서, 휘도 성분 데이터에 대해서는 주파수 영역으로 변환하고(S1070), 노이즈를 제거한 후(S1080), 다시 시간 영역의 데이터로 역변환한다(S1090). 그리고 나서, 역변환된 데이터에 대하여 웨이브릿을 승산한다(S1100).
한편, 색상 성분 데이터에 대해서는 가우시안 분포에 따라 스무싱 필터링을 수행한 후(S1110), 휘도 성분 데이터와 마찬가지로 웨이브릿을 승산한다(S1120).
그리고 나서, 각 데이터들을 조합한 후(S1130), 보정을 수행한다(S1140). 이러한 보정 단계는 상술한 바와 같이 디컨벌루션(S1050) 이후에 이루어질 수도 있다. 보정 방법에 대해서는 상술한 부분에서 구체적으로 설명하였으므로 중복 설명은 생략한다.
이상과 같이, 촬상 방법은 코드화된 조명 조건 하에서 수행되어, 원 이미지를 보다 선명하게 복원할 수 있게 된다. 이상과 같은 촬상 방법은 도 1, 4에 도시된 구성을 가지는 촬상 장치뿐만 아니라, 다른 변형된 구성을 가지는 촬상 장치에서도 수행될 수 있다. 또한, 도 9 및 도 10에서 설명한 촬상 방법에서 촬상 단계를 제외하면 이미지 처리 장치에서 수행되는 이미지 처리 방법으로 설명될 수도 있다.
한편, 이러한 촬상 방법 또는 이미지 처리 방법은 일반 촬상 장치 이외에 내시경 장치에서 수행될 수 있다. 내시경 장치에서 수행되는 경우에는 지속 조명(continuous light)를 촬상 준비 기간 동안에도 지속적으로 턴온시켜둔다.
또한, 이러한 방법들에서는 백색 광을 온/오프 제어할 수도 있고, 스펙트럼 광을 온/오프 제어할 수도 있음은 상술한 바와 같다.
도 11은 이상과 같은 다양한 실시 예에 따른 촬상 장치를 이용한 촬상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에 따르면, 촬상 장치(100)는 광원부(110), 촬상부(120), 제어부(130), 이미지 처리부(140)를 구비한다. 광원부(110)는 제어부(130)의 제어에 의해 반복적으로 온/오프 제어되어, 촬영 대상을 향하여 패턴화된 조명을 제공한다. 촬영 대상에 의해 반사되는 빛은 촬상부(120)로 입사되어, 전기적 신호로 이미지 처리부(140)로 출력된다. 이미지 처리부(140)는 촬상부(120)로부터 출력되는 전기적 신호를 처리하여, 이미지 데이터로 처리한다. 이러한 동작은 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다.
도 12는 상술한 다양한 실시 예에 따른 촬상 장치(100)가 내시경 장치로 구현된 경우의 구성을 나타낸다. 도 12에 따르면, 광원부(110)는 내시경 장치의 끝단에 마련되어, 패턴화된 조명을 제공한다. 촬상부(120) 역시 내시경 장치(100)의 끝단에 마련되어, 패턴화된 조명에 의해 인체 내부 기관들로부터 반사되는 반사광을 수집하여 이미지 데이터를 생성한다. 그 밖에, 내시경 장치(100)의 끝단에는 이물질 등을 제거하기 위한 흡입구(300) 등과 같은 기타 구성이 마련될 수도 있다.
한편, 도 12와 같은 내시경 장치에서, 제어부(130) 및 이미지 처리부(140)는 별도로 마련될 수 있다. 즉, 제어부(130) 및 이미지 처리부(140)는 내시경 장치에 연결된 본체에 마련될 수 있다.
상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램은 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 사용될 수 있다.
구체적으로는, 상술한 방법들을 수행하기 위한 코드는, RAM(Random Access Memory), 플레시메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드, USB 메모리, CD-ROM 등과 같이, 단말기에서 판독 가능한 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 있을 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 광원부 120 : 촬상부
130 : 제어부 140 : 이미지 처리부
150 : 저장부 160 : 코드 생성부

Claims (30)

  1. 광을 지속적으로 발산하기 위한 광원부;
    피사체를 촬상하기 위한 촬상부;
    상기 촬상부의 셔터 타임 동안, 광 제어 코드에 따라 상기 광원부의 광 발산 동작을 온/오프 제어하여 상기 촬상부가 상기 피사체를 촬상하여 상기 피사체의 코드화된 촬상 데이터를 획득하도록 하는 제어부; 및
    상기 셔터 타임 동안 상기 촬상부에서 촬상한 상기 코드화된 촬상 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여, 상기 피사체의 이미지를 복원하는 이미지 처리부;를 포함하고,
    상기 광 제어 코드는 상기 셔터 타임 동안 상기 코드화된 촬상 데이터의 주파수 성분 값이 상기 피사체의 이미지를 복원할 수 있는 데이터 정보를 획득할 수 있도록 하는 기 설정된 임계값 이상 범위를 유지하도록 설정된 것임을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 제어 코드가 저장된 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광 제어 코드를 생성하여 상기 제어부로 제공하는 코드 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 광원부의 온(ON) 구간 동안 발산되는 광에 의해 촬상되는 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 점확산함수(Point spread function : PSF) 추정을 수행하는 PSF 추정부; 및,
    상기 추정된 점확산함수를 이용하여, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 디컨벌루션을 수행하는 디컨벌루션부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    Figure 112016094536413-pat00008

    와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u, k의 값을 추정하여 상기 피사체의 이미지를 복원하며,
    상기 u는 상기 피사체의 원 이미지, 상기 k는 PSF(Point spread function), 상기 uobs는 상기 코드화된 촬상 데이터인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    Figure 112016094536413-pat00009

    와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u*k를 예측하고, 상기 k를 선형 PSF(Point spread function)로 가정하여, 상기 u를 추정하며,
    상기 u는 상기 피사체의 원 이미지, 상기 k는 상기 PSF, 상기 uobs는 상기 코드화된 촬상 데이터, 상기 a1은 상기 u의 unsharpness의 반영 정도를 결정하는 가중 계수, 상기 a2는 상기 k의 unsharpness의 반영 정도를 결정하는 가중 계수인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중 휘도(luminance) 성분 데이터를 주파수 영역으로 변환하는 변환부;
    상기 변환부에서 변환된 데이터로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부;
    상기 노이즈 제거부에 의해 상기 노이즈가 제거된 데이터를 역변환하는 역변환부;
    상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중에서 색상(chrominance) 성분 데이터를 필터링하는 필터부;
    상기 역변환부에서 처리된 휘도 성분 데이터에 웨이브릿을 블렝딩하는 제1 승산부;
    상기 필터부에서 처리된 색상 성분 데이터에 상기 웨이브릿을 블렌딩(blending)하는 제2 승산부;
    상기 제1 승산부 및 상기 제2 승산부에서 출력되는 각 데이터들을 조합하여 출력 영상을 생성하는 후처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 후처리부에서 생성된 상기 출력 영상의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 보정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 보정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 장치는 내시경 장치이고,
    상기 광원부는, 촬상 준비 기간 동안 상기 광을 지속적으로 발산하다가 상기 셔터 타임이 개시되면 상기 제어부의 제어에 따라 상기 광을 온/오프하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은 백색광인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은 서로 다른 파장의 광들을 포함하는 스펙트럼 광인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  14. 광을 지속적으로 발산하기 위한 광원부를 구비한 촬상 장치의 촬상 방법에 있어서,
    피사체를 촬상하기 위한 셔터가 푸쉬되면, 셔터 타임 동안, 광 제어 코드에 따라 상기 광원부의 광 발산 동작을 온/오프시키면서 상기 피사체의 코드화된 촬상데이터를 획득하도록 촬상을 수행하는 촬상 단계;
    상기 셔터 타임 동안 촬상한 상기 코드화된 촬상 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여, 피사체의 이미지를 복원하는 이미지 처리 단계;를 포함하고,
    상기 광 제어 코드는 상기 셔터 타임 동안 상기 코드화된 촬상 데이터의 주파수 성분 값이 상기 피사체의 이미지를 복원할 수 있는 데이터 정보를 획득할 수 있도록 하는 기 설정된 임계값 이상 범위를 유지하도록 설정된 것임을 특징으로하는 촬상 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 촬상 단계는,
    저장부로부터 상기 광 제어 코드를 독출하는 단계;
    독출된 광 제어 코드를 이용하여 상기 광원부를 온/오프 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 촬상 단계는,
    상기 광 제어 코드를 생성하는 단계;
    상기 생성된 광 제어 코드를 이용하여 상기 광원부를 온/오프 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 이미지 처리 단계는,
    상기 광원부의 온 구간 동안 발산되는 광에 의해 촬상되는, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 점확산함수(Point spread function : PSF) 추정을 수행하는 단계; 및,
    상기 추정된 점확산함수를 이용하여, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 디컨벌루션을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 이미지 처리 단계는,
    Figure 112016119447973-pat00010

    와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u, k의 값을 추정하여 상기 피사체의 이미지를 복원하며,
    상기 u는 상기 피사체의 원 이미지, 상기 k는 PSF(Point spread function), 상기 uobs는 상기 코드화된 촬상 데이터인 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 이미지 처리 단계는,
    Figure 112016094536413-pat00011

    와 같은 최소화 수식을 반복적으로 사용하여 u*k를 예측하고, 상기 k를 선형 PSF(Point spread function)로 가정하여, 상기 u를 추정하며,
    상기 u는 상기 피사체의 원 이미지, 상기 k는 상기 PSF, 상기 uobs는 상기 코드화된 촬상 데이터, 상기 a1은 상기 u의 unsharpness의 반영 정도를 결정하는 가중 계수, 상기 a2는 상기 k의 unsharpness의 반영 정도를 결정하는 가중 계수인 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 이미지 처리 단계는,
    상기 디컨벌루션된 촬상 데이터 중 휘도(luminance) 성분 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 노이즈를 제거하고, 역변환하는 단계;
    상기 디컨벌루션된 촬상 데이터 중에서 색상(chrominance) 성분 데이터를 필터링하는 단계;
    상기 역변환된 휘도 성분 데이터 및 상기 필터링된 색상 성분 데이터 각각에 웨이브릿을 블렝딩하는 단계;
    상기 웨이브릿이 블렌딩된 각 데이터들을 조합하여 출력 영상을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 이미지 처리 단계는,
    상기 생성된 상기 출력 영상의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 이미지 처리 단계는,
    상기 디컨벌루션된 촬상 데이터의 색 대역을 분석하여, 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  24. 제14항 및 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    촬상 준비 기간 동안 상기 광을 지속적으로 발산하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 촬상 장치는 내시경 장치인 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  25. 제14항 및 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은 백색 광인 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  26. 제14항 및 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은 서로 다른 파장의 광들을 포함하는 스펙트럼 광인 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  27. 이미지 처리 장치에 있어서,
    셔터 타임 동안 광 제어 코드에 의해 온/오프 되는 지속 광원(continous light)을 이용하여 피사체를 촬상하여 획득된 코드화된 촬상 데이터를 입력받는 입력부;
    상기 코드화된 촬상 데이터의 주파수 성분 값을 이용하여 원 이미지를 복원하는 이미지 처리부;를 포함하고,
    상기 광 제어 코드는 상기 셔터 타임 동안 상기 코드화된 촬상 데이터의 주파수 성분 값이 상기 피사체의 이미지를 복원할 수 있는 데이터 정보를 획득할 수 있도록 하는 기 설정된 임계값 이상 범위를 유지하도록 설정된 것임을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 점확산함수(Point spread function : PSF) 추정을 수행하는 PSF 추정부; 및,
    상기 추정된 점확산함수를 이용하여, 상기 코드화된 촬상 데이터에 대한 디컨벌루션을 수행하는 디컨벌루션부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중 휘도(luminance) 성분 데이터를 주파수 영역으로 변환하는 변환부;
    상기 변환부에서 변환된 데이터로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부;
    상기 노이즈 제거부에 의해 상기 노이즈가 제거된 데이터를 역변환하는 역변환부;
    상기 디컨벌루션부에서 디컨벌루션된 촬상 데이터 중에서 색상(chrominance) 성분 데이터를 필터링하는 필터부;
    상기 역변환부에서 처리된 휘도 성분 데이터에 웨이브릿을 블렝딩하는 제1 승산부;
    상기 필터부에서 처리된 색상 성분 데이터에 상기 웨이브릿을 블렌딩(blending)하는 제2 승산부;
    상기 제1 승산부 및 상기 제2 승산부에서 출력되는 각 데이터들을 조합하여 출력 영상을 생성하는 후처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 원 이미지에 대한 컬러 및 콘트라스트 보정을 수행하는 보정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.







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