KR950009663B1 - 캠코더의 손 떨림 보정 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

캠코더의 손 떨림 보정 장치
제1도는 일반적으로 사용되고 있는 캠코더의 손 떨림 보정회로도.
제2도는 연산의 수를 줄이기 위해 일정 구역을 점들로 대체한 대표점을 보인 예시도.
제3도는 본 발명 캠코더의 손 떨림 보정 장치에서 정지화상의 구역을 결정하기 위한 하드웨어의 블록 구성도.
제4도는 프레임 데이타에서 동화상과 정지화상의 변화로부터 손 떨림을 검출하는 방법의 개념도.
제5도는 본 발명에 의한 정지화상의 구역 결정 방법에서 정지화상의 변화를 검출하기 위한 과정의 기능적 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 비데오 카메라 12 : A/D 변환기
13 : 대표점 메모리 14 : 모선 벡터 검출부
15 : 적분기 16 : 중간값 제어부
17 : 메모리ㆍ보간 제어부 18 : 프래임 메모리
51 : 정지화상 구역 결정부 52 : 구역 메모리
53 : 제어부
본 발명은 캠코더의 화면 안정화에 관한 것으로, 특히 손의 떨림에 의해서 발생되는 화면의 떨림을 정지화상의 변화를 검출하여 화면이 떨린만큼 보정을 함으로써 안정된 화면을 얻을 수 있도록 하는데 적당하도록 한 캠코더의 손 떨림 보정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 캠코더의 화면 보정회로는 제1도와 같은 구성으로 되어 있는데, 여기에서 사용되는 회로의 구성 요소 및 사용된는 용어를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 모션 벡터는 전 후 두 프래임간의 화상 이동량을 가로와 세로의 벡터로 표현한 것이며, 대표점은 연산의 수를 줄이기 위해 일정 구역을 선택된 일정 간격의 점들로 대치한 것이다.(제2도)
그리고 상기 제1도에서 대표점 메모리(13)는 전 프래임의 대표점들을 기억시키는데 사용되고, 프래임 메모리(18)에는 한 프래임의 화상을 기억시키며, A/D 변환기(12)는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환해준다.
한편, 적분기(15)는 각 프래임의 모션 벡터를 누적하여 더하는 블록이고, 보간은 화상을 확대하고자 할때 쓰이며 확대함으로써 생기는 화소의 결손을 인접하는 화소들의 밝기로부터 거리에 비례하여 메꿔주는 기능을 한다.
그리고 보간제어부(17)를 통해 메모리(18)와 보간 블록(19)간을 제어하고, 검출부(20)는 대표점 메모리(13)와 모션 벡터 검출 블록(14)으로 구성되어 모션 벡터를 구하며, 중간값 제어 블록(15)은 각 구역의 모션 벡터들에서 전체의 모션 벡터를 구하는 블록이며, 각 모션 벡터의 중간 값이 전체 프래임의 모션 벡터가 된다.
한편, 대역 추출 대표점 방식은 모션 벡터를 구하는 방법의 하나로서, 잡음으로 인하여 발생하는 오류를 줄이고 S/N 비를 높이기 위해서 잡음성분이 많은 고주파 대역을 대역 통과 필터를 사용하여 제거하며, 대표점 방식을 써서 연산의 양을 줄이고 하드웨어의 크기를 줄인다.
또한 전 프래임의 대표점 메모리(13)의 데이타와 현 프래임의 입력 데이타 사이의 연산을 통해 모션 벡터를 검출한다.
한편, 전체 화면을 제2도에서 도시한 바와 같이 4개의 구역으로 분활하고 구역마다 각각의 모션 벡터를 구하는데, 이때 모션 벡터의 검출식은 다음과 같다.
M(i,j)=｜S(x+i,y+j)-Sp(x,y)｜
여기에서 S는 현 프래임의 입력 데이타이고, SP는 전 프래임 데이타이며 (X,Y)는 대표점의 위치이며, (x+i,y+i)는 대표점에서 (i,j)만큼 이동된 위치이다.
모션 벡터는 M(i,j)가 최소치를 가질 때의 (i,j)가 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 대하여 그 동작 및 문제점을 상세히 설명하면 다음과 같다.
피사체로부터의 광학적 신호는 비데오 카메라(11)의 촬상 소자를 통하여 전기적 아날로그 신호로 바뀌게 되고 아날로그 신호는 A/D 변환기(12)를 통하여 디지탈 신호로 바뀌게 된다.
이 디지탈 신호는 프래임 메모리(18)에 저장됨과 동시에 다음 프래임에서의 연산을 위해 대표점 메모리(13)에 저장된다. 동시에 이 입력신호는 대표점 메모리(13)의 전 프래임 대표점과 더불어 모션 벡터 검출블록(20)에 입력되어 각 구역마다 모션 벡터를 검출하는데 사용된다.
모션 벡터를 찾는 방식은 대역 추출 대표점 방식을 쓴다. 모션 벡터 검출부(14)에서 검출된 모션 벡터는 적분기(15)를 통하여 그 동안의 누적된 모션 벡터들과 더해져서 새로운 누적치를 생성한다.
CO=K*COP+V
CO : 현 프래임까지 누적치, K : 누적상수 COP: 전 프래임까지의 누적치, V : 모션 벡터
이 누적치가 메모리ㆍ보간 제어부(17)로 전달되고 상기 메모리ㆍ보간 제어부(17)에서 프래임 메모리(18)와 보간 블록(19)을 제어하여 손 떨림이 보정된 화상을 출력한다.
그러나 상기와 같은 방법은 여러가지 문제점을 가지고 있는데, 첫째 동화상의 모션 벡터는 손 떨림과는 상관성이 없고, 대역 추출 대표점 방식으로는 동화상의 모션 벡터의 영향을 완전히 배제할 수 없으므로 구해진 모션 벡터는 손 떨림에 의한 모션 벡터와는 차이가 나게 된다.
돌째, 동화상이 차지하는 부분이 클 경우에는 손 떨림에 의한 모션 벡터보다 동화상에 의한 모션 벡터가 더 크게 영향을 끼쳐 구해지는 모션 벡터가 손 떨럼에 의한 모션 벡터와는 상관이 없는 동화상에 의한 모션 벡터와 더 가까운 값이 된다.
종래의 기술에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 마이크로 프로세서에 퍼지의 기능을 도입하여 동화상에 의한 모션 벡터라고 간주된 어떤 구역의 모션 벡터를 전체 모션 벡터를 구하는 과정에서 제외시키게 되는데, 동화상에 의한 모션 벡터라고 간주되는 구역이 많을 경우 구해지는 전체 모션 벡터는 불확실하게 된다.
세째, 각 구역의 크기가 크고 대표점의 수가 많기 때문에 기억장소가 커야하고 연산수가 많아지고 따라서 처리속도가 떨어지게 된다.
그리고 상기의 문제들로 인하여 하드웨어가 복잡하게 된다.
이에 따라 본 발명의 상기와 같은 종래의 캠코더의 손 떨림 보정회로에 따르는 결함을 감안하여 정지화상의 모션 벡터가 손 떨림에 의한 것이라는 점과, 정지화상 부분은 블러링(bluling) 효과가 없어서 윤곽이 뚜렷하다는 것을 이용하여 작은 크기의 일정 구역의 윤곽의 합이 최대인 규역을 정지화상 구역으로 결정하여 모션 벡터를 구함으로써 캠코더의 손 떨림을 정확히 보상할 수 있는 수단을 제공하기 위한 목적에서 창안된 것으로, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 동화상과 정지화상을 구분하여 정지화상만의 모션 벡터를 구하여 정지화상의 모션 벡터를 손 떨림에 의해 발생하는 것이다.
제4도에서 보는 바와 같이 동화상의 모션 벡터와 정지화상의 모션 벡터는 서로 상관성이 없으며, 정지화상의 모션 벡터는 손 떨림에 의해 발생하는 것이다.
따라서 정지화상의 모션 벡터를 구할 수 있다면 그것을 손 떨림으로 간주할 수 있다.
먼저, 동화상과 정지화상을 구분할 수 있는 근거로서는 동화상의 경우 촬상 시간동안의 피사체의 움직임으로 인해 화상의 윤곽 부분이 흐려지는 블리링 현상이 일어나게 된다는 것이다.
따라서 윤곽 부분이 뚜렷한 부분을 정지화상으로 생각할 수 있다.
이에따라 본 발명에서는 제5도에서와 같이 일정 구역의 윤곽의 합을 구하여 그 합이 최대인 구역을 정지 화상의 구역으로 결정한다.
즉, L과 N으로 정의되는 영역에서 윤곽의 합은
로 표시되며, 여기서 ed(x,y)는, (x,y)점에서의 윤곽의 크기이고 Sx,y는 (x,y)점에서의 화소의 밝기이며 L은 구역의 가로 크기이고 N은 구역의 세로크기이다.
ed(x,y)=max(｜Sx,y-Sx,y+1｜, ｜Sx,y-Sx,y+1｜)의 식으로 쓸 수 있다.
(i,j)=max(M(i,j))일 때 (i,j)가 정지화상 구역의 어드레스로 결정된다.
한편, 제3도는 본 발명이 수행되는 하드웨어의 기본 구성으로서, 입력되는 화상 데이타를 이용하여 정지 화상의 구역을 결정하는 정지화상 구역 결정부(51)와, 상기 화상 데이타중 1프레임 데이타를 저장하는 프래임 메모리(18)와, 상기 정지화상 결정부(51)에 의해 결정된 구역의 화상 데이타를 기억하는 구역 메모리(52)와, 입력 데이타와 구역 메모리(52)의 정지 화상 데이타로부터 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출부(14)와, 상기 모션 벡터 검출부(14)의 모션 벡터 값을 합산하는 적분기(15)와, 정지화상 구역 결정부(51)로부터 입력되는 구역 어드레스로부터 프래임 메모리(592)중 정지화상 구역의 데이타를 구역 메모리(52)로 출력시키며 프래임 메모리(18)의 데이타를 적분기(15)로부터 입력받는 모션 벡터값만큼 보정된 데이타로 출력시키는 제어부(53)로 구성된다.
상기와 같은 구성에 대하여 그 동작 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 정지화상으로 결정된 구역의 화상 데이타를 기억시키기 위해 어드레스(i,j)로부터 어드레스(i+L-1,k+N-1)까지의 L*N의 수의 데이타를 구역 메모리(52)에 저장하고, 입력 데이타와 상기 구역 메모리(52)에 기억되어 있는 전 프래임의 정지화상 데이타로부터 대표점 방식을 이용하여 모션 벡터를 검출한다.
그리고 제어부(53)는 프래임 메모리(18)의 데이타를 적분기(15)로부터 받은 데이타만큼 이동된 어드레스부터 출력시키며, 이 출력이 보정된 화상이 된다.
또한 정지화상 구역 결정 블록으로부터 얻은 구역 어드레스로부터 정지화상 구역 크기에 해당하는 어드레스까지의 데이타를 프래임 메모리(18)로부터 출력하여 구역 메모리(52)에 저장한다.
한편, 상기의 정지화상의 영역을 검출하기 위한 상기 하드웨어와 관련하여 그 동작 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
A/D 변환기(12)로부터 입력된 데이타는 프래임 메모리(18)에 기억되고 정지 화상 구역 결정 블록에 입력되며 모션 벡터 검출 블록(20)에 입력된다. 정지화상 구역 결정 블록에서는 각 화소의 윤곽을 구하고 일정 구역 크기의 윤곽의 합을 구하여 그 합이 최대인 구역을 결정하고 구역 어드레스를 제어부(53)에 보낸다.
제어부(53)에서는 정지화상 구역 결정부(51)로부터 받은 구역 어드레스로부터 지정된 프래임 메모리(18) 영역을 구역 메모리(52)에 정지화상 구역의 데이타의 대표점을 저장하며 다음 프래임의 모션 벡터의 검출에 대비한다.
모션 벡터 검출블록(20)에서는 상기 A/D 변환기(12)로부터의 입력 데이타와 구역 메모리(52)에 저장된 정지 화상 구역의 대표점을 연산하여 모션 벡터를 구한 다음 그 모션 벡터를 적분기(15)로 보낸다.
상기 적분기(15)에서는 모션 벡터 검출 블록(20)에서 보내진 모션 벡터에 누적된 모션 벡터의 합을 더한다.(CO=K*COP)
이 누적치는 제어부(53)로 보내지고 상기 제어부(53)에서는 프래임 메모리(18)를 제어하여 누적치만큼 보정된 출력을 내보내게 된다.
따라서 동화상 부분을 모션 벡터 검출에서 제외시키기 때문에 동화상의 모션 벡터의 영향을 인한 잘못된 결과를 배제할 수 있으며, 동화상의 영향을 감소시키기 위해 부가적으로 도입되는 기능의 필요없이 정확한 모션벡터를 구할 수 있으며, 모션의 검출을 위한 구역 메모리(52)의 용량이 작고 대표점의 수가 작기 때문에 연산수가 적어지고 따라서 처리 속도가 빨라지게 됨과 아울러 하드웨어를 보다 단순화시킬 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 정지화상의 모션 벡터가 손 떨림에 의한 것이라는 점과 정지화상 부분은 블러링 효과가 없어서 윤곽이 뚜렷하다는 것을 이용하여 작은 크기의 일정 구역의 윤곽의 합이 최대인 구역을 정지화상 구역으로 결정하여 모션 벡터 구함으로써 캠코더의 손 떨림을 정확히 보상할 수 있게 해준다.

Claims (2)

  1. 입력되는 화상 데이타를 이용하여 정지화상의 구역을 결정하는 정지화상 구역 결정부(51)와, 상기 화상 데이타중 1프래임 데이타를 저장하는 프래임 메모리(18)와, 상기 정지화상 결정부(51)에 의해 결정된 구역의 화상 데이타를 기억하는 구역 메모리(52)와, 입력 데이타와 구역 메모리(52)의 정지 화상 데이타로부터 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출부(14)와, 상기 모션 벡터 검출부(14)의 모션 벡터값을 합산하는 적분기(15)와, 정지 화상 구역 결정부(51)로부터 프래임 메모리(52)중 정지 화상 구역의 데이타를 구역 메모리(52)로 출력시키며 프래임 메모리(18)의 데이타를 적분기(15)로부터 입력받는 모션벡터 값만큼 보정된 데이타로 출력시키는 제어부(53)로 구성됨을 특징으로 하는 캠코더의 손 떨림 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정지 화상 구역 결정부(51)는 일정 구역에 대하여 윤곽의 합을 구하고 상기 윤곽의 합이 최대인 구역을 정지 화상의 구역으로 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 캠코더의 손 떨림 보정장치.
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