KR102276863B1 - 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이미지 처리장치에는, 입력되는 빛에 변화가 발생하였을 때 플래그를 발생시키는 DVS 모듈; 상기 플래그에 따라서 다르게 TDI 센서의 제어신호를 생성하는 인터페이스 모듈; 및 상기 TDI 센서의 제어신호에 따라서 TDI 센서의 동작여부가 제어되어, 이미지 정보를 출력하는 TDI 모듈이 포함된다.

Description

이미지 처리장치 및 이미지 처리방법{Image processing apparatus and image processing method}
본 발명은 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법에 관한 것이다.
본 발명 시간지연적분(TDI: Time Delay Integration)방식을 적용하는 이미지 장치가 알려져 있다. 상기 시간지연적분방식을 이용하는 이미지 센서(이하, TDI 센서라고 한다)는, 피사체를 조금씩 이동시키면서, 피사체의 이동에 맞추어 휘도값을 적분함으로써 광량을 많이 많이 확보할 수 있고, 적분을 하는 것으로 이미지의 평활화를 통한노이즈 개선 효과도 있다.
상기 TDI 센서는 라인 스캐너에 적용될 수 있다. 구체적으로, 동일 제품의 반복적으로 이동하는 배치에서 그 제품의 검사, 또는 2차원 3차원 제품의 품질검사에 사용될 수 있다.
예를 들어, 대한민국등록특허 10-1174081, 평면 기판 자동 감시 시스템 및 방법은 기판의 에러 등을 탐색하는 방식으로서 TDI 이미지 센서가 적용되는 기술이 개시되어 있다.
종래 TDI 센서는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 TDI 센서는 반복되는 동일한 이미지를 처리해야 하기 때문에, 전력소모량이 증가한다. 이 문제는 휴대용 측정장비의 경우에 구동시간을 단축시킬 수 있다.
둘째, 모든 이미지 픽셀을 후처리하여 이미지를 생성하기 때문에 이미지 처리를 위하여 이미지 처리 장치의 부하가 증가한다.
셋째, TDI 센서 자체의 픽셀처리 및 후처리를 위하여 구동시간이 증가하는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 10-1174081, 평면 기판 자동 감시 시스템 및 방법
본 발명은 상기되는 문제점을 해소하기 위하여 제안되는 것으로서, TDI 센서를 사용하는 이미지 처리장치의 전력소모량을 감소시킬 수 있는 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법을 제안한다.
본 발명은 픽셀의 후처리 양을 감소시켜 이미지 처리 장치의 부하를 감소시킬 수 있는 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법을 제안한다.
본 발명은 픽셀처리에 소요되는 구동시간을 단축하여, 신속한 이미지 처리가 가능하도록 하는 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법을 제안한다.
본 발명에 따른 이미지 처리장치에는, 입력되는 빛에 변화가 발생하였을 때 플래그를 발생시키는 DVS 모듈; 상기 플래그에 따라서 다르게 TDI 센서의 제어신호를 생성하는 인터페이스 모듈; 및 상기 TDI 센서의 제어신호에 따라서 TDI 센서의 동작여부가 제어되어, 이미지 정보를 출력하는 TDI 모듈이 포함된다.
본 발명은 전력소모량을 감소하여 기기를 장시간 사용할 수 있는 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법을 제안한다.
본 발명은 픽셀의 처리부하를 감소시킴으로써, 더 신속하고 정확하게 동작할 수 있는 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법을 제안한다.
도 1은 실시예에 따른 이미지 처리장치의 구성도.
도 2는 예시적인 수광부의 확대도.
도 3은 이미지 처리방법을 설명하는 도면.
도 4는 종래 TDI센서의 출력신호와 실시예에 따른 이미지 처리장치의 출력신호를 비교하는 타이밍 차트.
도 5는 이미지 처리장치의 전체 출력신호에서 신호가 있는 경우만을 모은 타이밍차트.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하의 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 이미지 처리장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 실시예의 이미지 처리장치에는, 입력되는 빛에 변화가 발생하였을 때 플래그를 발생하는 DVS(Dynamic Vision Sensor) 모듈(1), 상기 DVS 모듈(1)의 플래그에 따라서 TDI 센서의 제어신호를 생성하는 인터페이스 모듈(2), 및 상기 인터페이스 모듈(2)의 제어신호에 따라서 TDI 센서의 동작여부가 제어되는 TDI 모듈(3)이 포함된다.
상기 DVS 모듈(1)에 적용되는 DVS는 수광픽셀의 밝기변화 등, 사건이 발생시에 이미지의 변화에 해당하는 데이터만 선택적으로 출력하는 센서이다. 상기 DVS에 따르면, 빠르게 동작할 수 있고, 고속으로 움직이는 이미지의 블러링이 없이 이 G정보를 얻을 수 있고, 출력데이터가 감소하는 장점이 얻을 수 있다.
실시예의 이미지 처리장치는 상기 DVS를 적용함으로써, 이미지 처리장치를 고속으로 안정되게 동작시킬 수 있다.
상기 DVS 모듈(1)에는, 이미지 처리장치의 이송방향에 수직으로 적어도 한 개가 배열되는 수광픽셀(11), 상기 수광픽셀(11)에서 사건이 발생하였을 때 출력데이터로서 플래그를 생성하는 플래그 생성부(12)가 포함된다.
상기 플래그 생성부(12)에서 생성되는 플래그는, 상기 수광픽셀(11)에서 수광되는 대상물체의 이미지에 따라서 밝기가 변하는 등의 사건이 발생하였을 때 발생할 수 있다.
상기 플래그 생성부(12)에서 생성되는 플래그는 인터페이스 모듈(2)로 전달된다.
상기 인터페이스 모듈(2)에는, 상기 플래그에 따라서 TDI모듈(3)의 제어신호를 생성하는 TDI모드 제어신호 생성부(21), 외부의 조작부(4)의 제어신호에 따라서 배경이미지의 제거여부를 결정하는 배경 제어신호 생성부(22), 및 상기 TDI모드 제어신호 및 상기 배경 제어신호가 함께 전송되는 합성부(23)가 포함될 수 있다.
상기 조작부(4)는 사용자가 미리 배경이미지를 포함시키는 것 또는 배경이미지를 제거시키는 것을 미리 선택하여 조작해 둘 수 있다. 이에 따라서, 상기 배경 제어신호 생성부(22)는, 배경신호가 포함되는 모드인 모드0와 대응하는 제 1 제어신호, 및 배경신호가 포함되지 않는 모드1과 대응하는 제 2 제어신호를 생성할 수 있다.
상기 제 3 합성부(23)는 단일 선로의 통신방식이 적용되는 경우에는 제공될 수 있다. 상기 TDI모드 제어신호 및 상기 배경 제어신호 각각이 별도로 전송되는 경우에는 별도로 마련되지 않을 수도 있다.
상기 TDI 모듈(3)에는, 상기 TDI모드 제어신호의 유무에 따라서 선택적으로 동작되는 TDI 구동부(31)가 포함된다. 상기 TDI 구동부(31)는, 상기 대상물체의 밝기변화에 따라서 상기 플래그가 발생하여 상기 TDI 제어신호가 발생하면, TDI 센서로서의 일련의 동작이 수행된다. 예를 들어, 대상물체의 진행방향과 평행하게 제공되는 다수의 수광픽셀(311)이 시간차를 두고서 동작하여, 각 수광픽셀의 신호가 적분될 수 있다.
상기 TDI 구동부(31)는, 상기 대상물체의 밝기변화가 없어 상기 플래그가 발생하여 상기 TDI 제어신호가 없는 경우에는, TDI 센서로서의 일련의 동작이 수행되지 않을 수 있다. 이에 따르면, 전력소모량이 큰 TDI 센서의 동작이 수행되지 않으므로, 소전효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 TDI 구동부(31)가 동작하는 현재 시점에서, 대상 물체의 이미지의 출력값은 현재 출력데이터 저장부(34)에 저장될 수 있다.
상기 TDI 모듈(3)에는, 상기 배경 제어신호에 따라서 동작되는 두 개의 동작부가 포함될 수 있다. 구체적으로는, 첫째, 상기 배경 제어신호가 제 1 제어신호인 경우에 활성화되어 이전 출력데이터를 출력하는 이전 출력데이터 저장부(32), 및 둘째, 상기 배경 제어신호가 제 2 제어신호인 경우에 활성돠되어 스킵(skip)신호를 발생하는 스킵신호 발생기(33)가 포함될 수 있다.
상기 현재 출력데이터 저장부(34)에서 출력되는 현재 출력데이터는, 세 갈래로 분지되어 전달될 수 있다. 구체적으로, 첫째, 상기 이전 출력데이터 저장부(32)로 저장되어, 한 주기 이후의 이전 출력데이터로서 저장될 수 있다. 둘째, 제 1 합성부(35)로 전달되어 상기 모드0의 경우에 현재 출력데이터로 출력될 수 있다. 셋째, 제 2 합성부(36)로 전달되어 상기 모드1인 경우에 현재 출력데이터로 출력될 수 있다.
상기 제 1 합성부(35)는, 상기 모드0이 수행되고, 상기 TDI 제어신호가 있는 경우에는, 상기 현재 출력데이터 저장부(34)에서 출력되는 상기 현재 출력데이터를 출력한다. 상기 제 1 합성부(35)는, 상기 모드0이 수행되고, 상기 TDI 제어신호가 없는 경우에는 상기 이전 출력데이터 저장부(32)에서 출력되는 상기 이전 출력데이터를 출력한다.
상기 제 1 합성부(35)에서 출력되는 데이터는, 상기 대상물체의 밝기가 변하는 경계만이 아니라 배경이 포함되는 전체 이미지를 출력할 수 있다.
상기 제 2 합성부(36)는, 상기 모드1이 수행되고, 상기 TDI 제어신호가 있는 경우에는, 상기 현재 출력데이터 저장부(34)에서 출력되는 상기 현재 출력데이터를 출력한다. 상기 제 2 합성부(35)는, 상기 모드1이 수행되고, 상기 TDI 제어신호가 없는 경우에는 상기 스킵신호 발생기(32)에서 출력되는 스킵신호를 출력한다.
상기 제 1 합성부(35)에서 출력되는 데이터는, 상기 대상물체의 밝기가 변하는 경계만이 출력될 수 있다. 따라서 경계만이 아닌 다른 이미지는 출력되지 않을 수 있다.
실시예에 따른 이미지 처리장치에서는, TDI 구동부(31)의 동작이 필요한 때에만 동작하므로, 소전이 절감되는 효과를 얻을 수 있다. 이 뿐만 아니라, 픽셀의 정보를 처리하기 위한 하드웨어자원과 계산량을 절감할 수 있기 때문에 고속으로 안정되게 동작할 수 있다. 다시 말하면, 상기 대상물체의 밝기 등의 사건이 변하는 때에만 변한 후의 이미지 정보를 저장하여 사용함으로써, TDI 센서에서 각 픽셀값을 합산하는 계산량을 줄일 수 있고, 그에 따른 부가되는 하드웨어자원의 낭비를 막을 수 있다.
본 실시예에서는 사용자가 대상물체의 경계만이 아니라, 사용자의 선택에 따라서, 배경(여기서 배경은, 경계로서 나타나는 것을 제외하는 모든 이미지를 말한다)정보를 함께 취하거나 배경을 제외할 수도 있는 장점을 얻을 수 있는 것도 물론이다.
실시예에 따른 이미지 처리장치는, 도 2에 제시되는 예시적인 수광부의 확대도, 도 3에 세시되는 이미지 처리방법을 통해서 더 정확하게 이해될 수 있다.
먼저, 도 2를 참조하면, 상기 대상물체과 실시예의 이미지 처리장치의 상대적인 이동방향을 기준으로 할 때, 상기 DVS 모듈(1)의 수광픽셀(11)은 적어도 한 개가, 바람직하게는 두 개 이상이 직교하게 배치된다. 상기 DVS 모듈(1)의 수광픽셀(11)이 하나 있는 경우에는, 일차원 이미지의 일차원 배열을 점검하는 경우에 사용될 수 있을 것이다. 바람직하게는 이차원 이미지에 대응하여, 적어도 두 개의 수광픽셀(11)이 상기 대상물체과 실시예의 이미지 처리장치의 상대적인 이동방향을 기준으로 직교하게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 TDI 모듈(3)의 수광픽셀(311)은 상기 DVS 모듈(1)의 수광픽셀(11)의 동일한 배열이, 상기 대상물체과 실시예의 이미지 처리장치의 상대적인 이동방향과 후방에 TDI 작용을 위하여 적절한 갯수로 배치될 수 있다.
상기 DVS 모듈(1), 및 상기 TDI 모듈(3)은 상기 인터페이스 모듈(2)에 의해서 서로 접속될 수 있다. 상기 DVS 모듈(1)의 상기 플래그에 따라서 상기 TDI 모듈(3)이 제어될 수 있다. 도 2에서는 상기 조작부(4)는 생략되어 있고, 도 2에 제시되는 구성을 통하여 이미지 처리장치와 대상물체의 상호작용을 이해할 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, n번째의 DVS모듈(1)의 수광픽셀(11)에 빛이 입력된다(S1). 물론, 입력되는 빛은 상기 대상물체의 특정위치의 이미지 정보를 포함할 수 있다. 수광된 빛이 직전에 입력된 빛과 다른 것인지 아닌지의 여부를 판단하여, 플래그를 발생시킬 지를 결정한다(S2). 수광된 빛이 직전에 입력된 빛과 달라지면 상기 플래그를 발생시킨다. 상기 플래그는 상기 플래그 생성부(12)에서 발생시킬 수 있다.
상기 플래그에 따라서, 상기 TDI모드 제어신호 생성부(21)는 상기 TDI모드 제어신호를 발생시킨다. 상기 TDI모드 제어신호가 있으면, 상기 TDI 구동부(31)가 구동한다(S3). 상기 TDI 구동부(31)는 상기 TDI 모듈(3)의 수광픽셀(311)로부터 입력되는 정보를 시간적분하여 현재의 이미지 정보를 제공할 수 있다. 상기 현재의 이미지 정보는 n번째 현재 출력데이터로써 출력될 수 있다(S8).
상기 n번째 현재 출력데이터는, 상기 대상물체의 이동방향과 동일한 방향으로 나열되는 N개의 수광픽셀(311)의 신호값의 적분값으로 제공될 수 있다.
상기 n번째 현재 출력데이터는 현재 출력데이터 저장부(34)에서 저장되고, 제 1 합성부(35) 또는 제 2 합성부(36)를 통하여 출력될 수 있다. 상기 합성부(35)(36)의 동작을 이미 설명한 바와 같다. 예를 들어, 상기 현재 출력 데이터는, 상기 모드0의 경우에는 상기 제 1 합성부(35)를 통하여 출력될 수 있고, 상기 모드1인 경우에는 상기 제 2 합성부(36)를 통하여 출력될 수 있다.
상기 과정은 N개의 수광픽셀(11) 전부에 대하여 수행되도록 리턴될 수 있다. 이후에는 대상물체가 시간 상으로 이동한 다음에 다시 리턴할 수 있다(S9). 즉, N개의 수광픽셀전부에 대하여 수행된 다음에, 1번째 수광픽셀로 이동할 수 있다. 상기 과정은 병렬적으로 수행될 수도 있고, 직렬적으로 수행될 수도 있고, 직병렬이 병합되어 수행될 수도 있다.
한편, 상기 플래그 발생결정단계(S2)에서 수광된 빛이 직전에 입력된 빛과 같으면 상기 플래그를 발생시키지 않는다. 이 때에는, TDI 구동부(311)는 동작하지 않고(S4), 설정된 모드를 조회한다(S5).
설정된 모드가 상기 모드0인 경우에는, 이전 스테이지의 출력데이터를 출력하고(S6), n번째 출력데이터로서 출력한다(S8). 이때 n번째 출력데이터는 상기 이전 출력데이터 저장부(32)에서 저장된 데이터일 수 있다.
이후에 대상물체가 이동한 다음에도, 상기 플래그 발생결정단계(S2)에서 플래그를 발생시키지 않으면, 동일한 출력데이터가 계속 출력될 수 있다. 이 때에는, 상시 TDI 구동부(31)는 동작하지 않고, 후처리단계에서도 실질적인 동작이 없이 동일한 데이터를 출력하기만 하면 된다
한편, 상기 플래그 발생결정단계(S2)에서 수광된 빛이 직전에 입력된 빛과 같으면 상기 플래그를 발생시키지 않는다. 이 때에는, TDI 구동부(311)는 동작하지 않고(S4), 설정된 모드를 조회한다(S5).
설정된 모드가 상기 모드1인 경우에는, 출력데이터는 없은 상태이고, 픽셀정보의 출력은 없다(S7). 이때에는 상기 스킵신호 발생기(33)에서 발생된 스킵신호가 상기 제 2 합성부(36)로 전달되어, 신호없는 상태가 외부로 전달될 수 있다.
이후에 대상물체가 이동한 다음에도, 상기 플래그 발생결정단계(S2)에서 플래그를 발생시키지 않으면, 출력데이터가 없는 상태가 계속 유지될 수 있다. 이 때에는, 상시 TDI 구동부(31)는 동작하지 않고, 후처리단계에서도 실질적인 동작이 없이 출력신호가 없는 상태가 유지될 수 있다.
도 4는 종래 TDI센서의 출력신호와 실시예에 따른 이미지 처리장치의 출력신호를 비교하는 타이밍 차트이고, 도 5는 실시예에 따른 이미지 처리장치의 전체 출력신호에서 신호가 있는 경우만을 모은 타이밍차트이다.
도 4를 참조하면, 실시예의 경우에는 G2, G3, G6, G8, G9, 및 G10의 경우에는 상기 플래그가 발생하지 않아서 TDI 구동부가 동작하지 않은 것을 나타낸다. 상기 DVS의 수광픽셀은 네 개의 경우를 예로든다. 물론 종래 TDI센서는 모든 경우에 TDI를 동작이 수행되는 것을 볼 수 있다.
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 이미지 처리장치 및 이미지 처리방법에 의해서 출력되는 신호는 상당부분 줄어든 것을 알 수 있다. 이에 따라서, 이미지의 처리를 위한 후처리과정도 간고하게 수행될 수 있다. 뿐만 아니라, TDI센서의 구동을 위한 전력소모량도 줄어드는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 TDI센서를 이용하는 이미지 처리장치 및 처리방법은 전력소모가 줄고, 하드웨어 동작시간이 줄어들고, 시스템의 부하가 줄어들어 안정된 시스템구동이 가능한 장점이 있다.
1: DVS모듈
2: 인터페이싱 모듈
3: TDI 모듈

Claims (9)

  1. 입력되는 빛에 변화가 발생하였을 때 플래그를 발생시키는 DVS 모듈;
    상기 플래그에 따라서 다르게 TDI 센서의 제어신호를 생성하는 인터페이스 모듈; 및
    상기 TDI 센서의 제어신호에 따라서 TDI 센서의 동작여부가 제어되어, 이미지 정보를 출력하는 TDI 모듈이 포함되고,
    상기 TDI 모듈에는,
    물체의 진행방향과 평행하게 제공되는 다수의 수광픽셀;
    상기 다수의 수광픽셀로부터 입력되는 정보를 시간적분하여 현재의 상기 이미지 정보를 제공하는 TDI 구동부;
    상기 TDI 구동부의 현재 출력신호를 저장하고, 상기 플래그가 있을 때 현재 출력신호를 출력하는 현재 출력데이터 저장부; 및
    상기 플래그가 없을 때 이전 출력신호를 출력하기 위하여 저장하는 이전 출력데이터 저장부가 더 포함되고,
    상기 이미지 정보에 배경의 포함여부를 제어하는 배경 제어신호를 생성하는 배경 제어신호 생성부; 및
    상기 배경 제어신호 생성부의 제어신호가, 배경을 포함하는 지시인 경우에, 상기 이전 출력데이터 저장부의 출력신호와 상기 현재 출력데이터 저장부의 출력신호를 선택하여 출력하는 제 1 합성부가 포함되는 이미지 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DVS모듈에는 대상물체의 이동방향과 교차하는 방향으로 배치는 적어도 두 개의 DVS모듈의 수광픽셀; 및
    각 상기 DVS모듈의 수광픽셀의 후방에 배치되는 TDI 모듈의 수광픽셀이 포함되는 이미지 처리장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래그가 없을 때, 상기 TDI 구동부는 동작하지 않는 이미지 처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배경 제어신호 생성부의 제어신호가, 배경을 포함하지 않는 지시인 경우에, 스킵신호를 발생하는 스킵신호 발생기; 및
    상기 현재 출력데이터 저장부의 출력신호와 상기 스킵신호를 선택하여 출력하는 제 2 합성부가 포함되는 이미지 처리장치.
  6. 삭제
  7. 수광된 빛의 변화에 따라서 플래그를 발생할 지를 결정하는 것;
    상기 플래그가 발생하면, TDI를 구동하여 현재 출력데이터를 나타내는 현재 출력데이터 신호를 이미지 정보로서 출력하고, 상기 플래그가 발생하지 않으면, 이전 출력데이터를 나타내는 이전 출력데이터 신호 또는 스킵 신호를 이미지 정보로서 출력하는 것; 및
    상기 플래그 발생결정, 및 신호출력의 단계가, 반복되는 것이 포함되고,
    상기 TDI는 물체의 진행방향과 평행하게 제공되는 다수의 수광픽셀로부터 입력되는 정보를 시간적분하여, 상기 이미지 정보를 출력하고,
    모드 설정에 따라서,
    -배경을 이미지에 포함하는 경우에는 상기 이전 출력데이터 신호를 출력하고,
    -배경을 이미지에 포함하지 않는 경우에는 상기 스킵신호를 출력하는 이미지 처리방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 현재 출력데이터는 스테이지가 지난 다음에, 상기 이전 출력데이터로 저장되는 이미지 처리방법.

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