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KR20100013171A - 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법 및 장치, 이를이용한 오토 포커스 방법 및 장치 - Google Patents

오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법 및 장치, 이를이용한 오토 포커스 방법 및 장치 Download PDF

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KR20100013171A
KR20100013171A KR1020080074720A KR20080074720A KR20100013171A KR 20100013171 A KR20100013171 A KR 20100013171A KR 1020080074720 A KR1020080074720 A KR 1020080074720A KR 20080074720 A KR20080074720 A KR 20080074720A KR 20100013171 A KR20100013171 A KR 20100013171A
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KR
South Korea
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auto focus
area
current frame
motion
autofocus
Prior art date
Application number
KR1020080074720A
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English (en)
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고성식
Original Assignee
삼성디지털이미징 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US12/508,731 priority patent/US20100026819A1/en
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Abstract

본 발명은 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은 이전 프레임 및 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 비교하고, 각각의 오토 포커스 영역이 동일한지 여부를 판단함으로써 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하고, 판단 결과에 따라 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상함으로써, 오토 포커스 동작 중에 손떨림이 발생하여도 실제 포커스 렌즈의 정확한 위치를 결정할 수 있고, 정확한 AF를 수행함으로써 상 흐림을 방지할 수 있는 효과가 있다.
오토 포커스, 보상, 손떨림

Description

오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법 및 장치, 이를 이용한 오토 포커스 방법 및 장치{Method and apparatus for compensating a motion of the autofocus region, and autofocus method and apparatus using thereof}
본 발명은 오토 포커스(Autofocus, AF)에 관한 것으로, 더 상세하게는 오토 포커스 동작 중에 손 떨림 등에 의한 오토 포커스 영역의 움직임을 보상하는 방법 및 장치, 및 이를 이용한 오토 포커스 방법 및 장치에 관한 것이다.
자동 초점은 특정 물체(피사체)에 초점이 자동으로 맞춰지도록 하는 광학 시스템(카메라)의 기능이다. 대부분의 컴팩트 디지털 카메라들은 TTL 대비 검출 방식을 사용한다. 컴팩트 디지털 카메라의 경우 별도의 자동 초점 센서를 가지고 있지 않고, CCD/CMOS 이미지 센서를 통해 얻은 영상의 대비를 분석하여 초점을 맞춘다.
일반적으로, 디지털 카메라의 촬영 렌즈의 초점을 조절하는 오토 포커스(AF) 방법으로서, CCD 등의 촬상 소자에 의해 피사체 상을 광전 변환하여 화상 신호를 생성하고, 촬상 화상 중의 소정 AF 영역의 화상 신호로부터 고주파 성분을 추출함으로써 화상의 콘트라스트값인 AF 평가값을 산출하고, 그 AF 평가 값에 기초하여 촬영 렌즈의 합초 위치를 검출하는 방법이 공지되어 있다.
이 방법에서는, 초점 렌즈를 광축 방향으로 이동시키면서 초점 렌즈의 각 위치(초점 위치)에서 AF 평가값을 산출하고, AF 평가값이 극대화되는 위치를 합초 위치로서 검출한다.
한편, 손떨림 방지기술은 최근 출시되는 모든 디지털 카메라에 적용되고 있으며, 디지털 카메라로 피사체를 촬영하는데 있어서 중요한 기술이다. 종래의 손떨림 방지기술은 CCD 자체를 움직여 주거나 렌즈를 움직여 주는 광학식과 사진 촬영 시 영상 처리 과정을 통한 손떨림 방지로 구분된다.
먼저, CCD 시프트 방식은 손떨림에 따라 발생하는 상의 움직임을 따라가며 CCD가 따라 움직인다. 즉, 손떨림의 방향과 반대로 CCD가 움직여 줌으로써, CCD에 맺히게 되는 상은 항상 그 자리를 유지할 수 있도록 하는 것이다. 다음으로, 렌즈 시프트 방식은 CCD와 기본원리는 동일하고, 카메라의 흔들림으로 상이 정확한 장소를 빗나가는 경우 교정렌즈가 움직여 상을 바로 잡는 것이다. 마지막으로, 영상처리 방식은 ISO를 바꿔가며 자동으로 2번 촬영을 한다. 즉 높은 ISO로 흔들리지 않게 찍은 사진에서 찍은 영상(피사체의 형태 정보)과 낮은 ISO에서 적은 노이즈를 가지는 영상(색상정보)을 합성하는 것이다.
한편, AF 기능을 채택하고 있는 디지털 카메라로 촬영을 하는 경우, 사용자는 라이브 뷰 화면에서 촬영 구도를 잡으면서 초점 영역, 예를 들면 사각형의 윈도우에 촬영하고자하는 피사체를 위치시키고 반 셔터(이하, "S1"이라 한다)를 누르고나서, 최종적으로 정해진 시간 동안 촬상 소자를 빛에 노출하여 사진을 촬영하는 셔터-릴리즈 신호를 입력하는 셔터-릴리즈 버튼(이하, "S2"라 한다)을 누르게 된다.
하지만, 전술한 3가지 방식의 손떨림 보정 기법은 S2를 누를 때, 기계적으로 보정을 하는 방법이므로 S1에서 손떨림에 대한 근본적인 해결책은 될 수 없다. 즉, S1에서 손떨림이 발생한다면 AF 평가값의 왜곡으로 인하여 AF 곡선이 변형되고, 따라서 포커스 렌즈의 현재 위치가 달라져서 상 흐림이 발생하게 된다. 또한, 기존 방법은 S2에서만 손떨림을 보정하는 방법이다. 이러한 이유로 S1과 S2에서 손떨림이 연속으로 발생하면 S1에서 상 흐림이 발생한 채로 S2에서 손떨림 보상을 하게 된다. 이는 결과적으로 포커스 렌즈 위치 왜곡을 가져와 상 흐림이 발생한다. 따라서 S2에서 손떨림이 없어도 초점이 맞지 않아 상이 흐려지게 되는 원인이 된다. 즉, 전술한 S2의 손떨림 보상은 S1에서 손떨림 영향이 없다는 가정 하에서만 유효한 것이다.
또한, 전술한 종래 기술들은 비용이 많이 들고 기계적으로 복잡하며, 튜닝에 따른 기술적 제한이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 오토 포커스 동작 중에 손 떨림 등에 의한 오토 포커스 영역의 움직임을 보상하는 방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 이를 이용한 오토 포커스 방법 및 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법은 이전 프레임 및 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 비교하는 단계; 상기 각각의 오토 포커스 영역이 동일한지 여부를 판단함으로써 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 단계를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있다고 판단한 경우, 상기 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 계산한 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 판단 단계는 상기 이전 프레임의 오토 포커스 영역과 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 계산 단계는 상기 이전 프레임의 오토 포커스 영역과 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 움직임 정보는 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 방향 및 움직임 크기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 영상 매칭은 모션 벡터, 상관 관계, 패턴 매칭 및 컬러 매칭 중 하나를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오토 포커스 방법은 라이브 뷰 영상에서 오토 포커스 영역을 선택하는 단계; 상기 라이브 뷰 영상의 모든 프레임 각각에 대해, 이전 프레임과 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭을 통해 비교함으로써, 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 단계; 상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 보상 결과에 따른 보상된 오토 포커스 영역으로부터 에지 영상을 추출하는 단계; 상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 추출한 에지 영상으로부터 에지 정보량을 합산하는 단계; 및 상기 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 프레임의 오토 포커스 값에 상응하는 포커스 렌즈의 위치를 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 라이브 뷰 영상을 디스플레이하는 중에 사용자로부터 오토 포커스 수행을 위한 셔터가 눌러지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보상 단계는 상기 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하고, 상기 계산한 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 오토 포커스 영역의 움직임 보상 장치는 이전 프레임 및 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 비교하는 오토 포커스 영역 비교부; 상기 각각의 오토 포커스 영역이 동일한지 여부를 판단함으로써 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 움직임 판단부; 및 상기 움직임 판단부의 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 오토 포커스 영역 보상부를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있다고 판단한 경우, 상기 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 움직임 계산부를 더 포함하고, 상기 오토 포커스 영역 보상부는, 상기 움직임 계산부로부터 움직임 정보를 입력받아 상기 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 움직임 판단부는 상기 이전 프레임의 오토 포커스 영역과 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 움직임 계산부는 상기 영상 매칭을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 움직임 판단부 또는 상기 움직임 계산부는 모션 벡터, 상관 관계, 패턴 매칭 및 컬러 매칭 중 하나를 이용하여 영상 매칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 움직임 정보는, 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 방향 및 움직임 크기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 오토 포커스 장치는 라이브 뷰 영상에서 오토 포커스 영역을 선택하는 오토 포커스 영역 선택부; 상기 라이브 뷰 영상의 모든 프레임 각각에 대해, 이전 프레임과 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭을 통해 비교함으로써, 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 오토 포커스 영역 움직임 보상부; 상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 보상 결과에 따른 보상된 오토 포커스 영역으로부터 에지 영상을 추출하는 에지 추출부; 상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 추출한 에지 영상으로부터 에지 정보량을 합산하는 합산부; 및 상기 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 프레임의 오토 포커스 값에 상응하는 포커스 렌즈의 위치를 결정하는 오토 포커스 값 결정부를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 라이브 뷰 영상을 디스플레이하는 중에 사용자로부터 오토 포커스 수행을 위한 셔터가 눌러지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 오토 포커스 영역 움직임 보상부는 상기 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하고, 상기 계산한 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상기 오토 포커스 장치를 포함하는 디지털 촬영 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 포커스 동작 중에 손떨림 유무를 영상의 상관관계를 통해 판단하고, 손떨림이 있다고 판단되면 AF 영역을 손떨림 방향 및 크기에 상응하도록 보상함으로써 손떨림이 발생하여도 실제 포커스 렌즈의 정확한 위치를 결정할 수 있다.
또한, 정확한 AF를 수행함으로써 상 흐림을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석 되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 오토 포커스 장치(100)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 오토 포커스 장치(100)는 AF 영역 선택부(110), 에지 추출부(120), 합산부(130) 및 AF값 결정부(140)를 포함한다.
오토 포커스 장치(100)는 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고, 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 AF 값을 얻고, 이 AF 평가값이 최대가 되는 포커스 렌즈의 위치를 결정한다.
AF 영역 선택부(110)는 디지털 카메라의 라이브 뷰 영상에서 AF 영역을 선택한다. 사용자는 촬영하고자 하는 피사체에 사각 윈도우를 위치시킴으써 AF 영역을 고정한다.
에지 추출부(120)는 라이브 뷰 영상을 구성하는 모든 프레임 각각에 대해서, 각각의 영상 신호들을 HPF를 통과시켜 에지 영상을 추출한다. 여기서, 모든 프레임은 라이브 뷰 영상을 구성하는 영상 프레임들을 의미하며, 예를 들면 라이브 뷰 영상을 10 프레임으로 구성할 수 있다. 그리고 각각의 프레임의 영상 신호들에 대해, 고주파 필터를 통과시켜 영상 신호의 고주파 성분을 추출한다. 영상 신호의 고주파 성분을 추출하는 이유는 초점이 맞은 영상은 감도가 정밀하여 높은 주파수 성분이 많아지기 때문에, 이를 이용하는 것이다.
합산부(130)는 에지 추출부(120)로부터 출력된 에지 영상으로부터 에지 정보량을 합산한다. 즉, 영상신호의 고주파 성분으로 이루어진 값들을 적분함으로써 합산한다.
AF 값 결정부(140)는 합산부(130)에서 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 프레임의 AF 값에 상응하는 포커스 렌즈의 위치를 결정한다. 즉, 모든 프레임 중에서, 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 AF 값을 찾고, 최대 AF 값인 경우의 포커스 렌즈의 위치를 합초점으로 결정하고, 이 위치로 포커스 렌즈를 이동시키는 것으로서 AF 프로세스를 수행한다.
이러한 포커스 렌즈의 위치를 결정하는 프로세스는 포커스 렌즈(미도시)를 단계적으로 이동시키면서 AF 값을 취득하고 AF 값이 최대가 되는 위치에 포커스 렌즈를 위치 제어시킨다. 영상 신호의 고주파 성분은 합초점의 위치에서 최대가 되므로, AF 값이 최대가 되는 위치에 포커스 렌즈를 위치 제어시킴으로써 포커스 렌즈를 합초점에 위치 제어시킬 수 있다.
도 2A 및 2B는 종래기술에 따른 오토 포커스 수행시 손떨림 발생시 AF값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2A를 참조하면, 3장의 프레임(201, 202 및 203)이 도시되어 있다. 여기서, 각각의 프레임 영상은 라이브 뷰 영상을 구성하는 프레임들 중 일부를 도시한 것이다. 도면에서 초점 영역이 피사체의 입을 중심으로 사각형 윈도우 영역으로 도시되어 있다. 그리고 두 번째 프레임(202)은 사용자가 초점 영역을 고정하기 위해 반 셔터를 누르거나 또는 다른 원인, 예를 들면 사용자의 손떨림 등에 의해서 초점 영역이 아래로 내려간 것을 도시하고 있다.
도 2B를 참조하면, 각각의 프레임(201, 202 및 203)에 대해 도 1과 함께 설 명한 프로세스에 따라 AF를 수행하는 과정에서 2번째 프레임(202)의 영향이 도시되어 있다.
도면에서, 가로축은 AF 위치, 즉 포커스 렌즈의 위치를 의미하고, 세로 축은 AF 값을 의미한다. 도면번호 201은 첫 번째 프레임(201)에 대한 포커스 영역의 AF값이다. 여기서, AF값은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 첫 번째 프레임(201)의 AF값은 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고, 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 구한다. 이와 같은 방법으로, 두 번째 프레임(202)과 세 번째 프레임(203)에 대해서도 각각 AF값들(201 및 203)을 계산하여 표현한다. 그리고 모든 프레임에 대해 AF값을 계산하면 도면에 도시된 바와 같이 곡선 형태로 표시되고 이를 AF 곡선이라고 한다.
도 2B에서, 두 번째 프레임(202)에서 발생한 초점 영역의 움직임으로 인하여, 프레임의 AF값(202)이 내려간 것이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 오토 포커스 장치(100)는 도 2B와 같은 AF 곡선 형태의 AF 값을 산출하게 되고, 첫 번째 프레임(201)에 대한 AF값이 최대로 평가되고, 이에 상응하는 AF 위치, 즉 포커스 렌즈의 위치로 오토 포커스가 수행된다. 이는 두 번째 프레임(202)의 AF값이 손떨림 또는 움직임에 의해서 왜곡되었기 때문이다. 따라서, AF 수행의 결과가 왜곡되고, 이후 촬영한 영상은 초점이 맞지 않은 흐릿한 영상이 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 포커스 장치(300)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 오토 포커스 장치(300)는 AF 영역 선택부(310), AF 영역 움직임 보상부(320), 에지 추출부(330), 합산부(340) 및 AF값 결정부(350)를 포함한다. AF 영역 움직임 보상부(320)는 AF 영역 비교부(321), 움직임 판단부(322), 움직임 계산부(323) 및 AF 영역 보상부(324)를 포함한다.
도 1에 도시된 오토 포커스 장치(100)와의 차이점은 AF 영역 움직임 보상부(320)를 더 포함한다는 것이다. AF 영역 움직임 보상부(320)는 라이브 뷰 영상의 모든 프레임 각각에 대해서 이전 프레임과 현재 프레임, 예를 들면 n-1 프레임과 n 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭을 통해 비교한다. 그리고 이러한 비교 결과 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하고, 판단 결과에 따라 움직임이 있는 경우에는 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 그 움직임에 해당하는 만큼 보상한다. 따라서, 오토 포커스 프로세스 중에 발생한 손떨림에 의해서 발생하는 AF 값 왜곡을 방지할 수 있다.
AF 영역 선택부(310)는 라이브 뷰 영상에서 오토 포커스 영역을 선택한다.
AF 영역 움직임 보상부(320)는 AF 영역 선택부(310)에서 출력된 라이브 뷰 영상의 모든 프레임에 대해서, 이전 프레임과 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭을 통해 비교하고, 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하고, 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상한다. 여기서, 영상 매칭은 움직임 벡터, 상관 매칭, 패턴 매칭, 컬러 매칭 등을 사용한다.
움직임 벡터는 이전화면과 현재 화면의 차이가 나는 이동량을 방향과 크기로 표현한 것이고, 컬러 매칭은 컬러 분포 간의 유사도를 측정하여 수행하는 것이다. 컬러 매칭의 일 예로 컬러 히스토그램 인터섹션 방법은 영상 간의 컬러 분포에 대 한 유사도를 계산한다.
패턴 매칭은 이전 프레임의 영상 신호의 패턴을 저장하고, 저장한 패턴과 현재 프레임의 영상 패턴이 유사한지 여부를 찾는 것이다. 예를 들면 이전 프레임의 특징(feature)을 추출하고, 추출한 특징과 유사한 특징을 현재 프레임에서 검색하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서는, 전술한 영상 매칭 기법으로 움직임 벡터, 상관 매칭, 패턴 매칭, 컬러 매칭 등을 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 영상 매칭 기법들도 사용할 수 있음은 당업자에게 자명하다. 특히, 영상 프레임의 전후 프레임을 비교하여 동일한 영상인지 아닌지 확인할 수 있는 것이면 충분하다.
구체적으로, AF 영역 움직임 보상부(320)는 AF 영역 비교부(321), 움직임 판단부(322), 움직임 계산부(323) 및 AF 영역 보상부(324)를 포함한다.
AF 영역 비교부(321)는 이전 프레임과 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 비교한다. 즉 n-1 프레임과 n 프레임(n은 2 이상의 정수)의 오토 포커스 영역을 비교한다.
움직임 판단부(322)는 이전 프레임과 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 비교함으로써 오토 포커스 영역이 동일한지 여부를 판단한다. 여기서 동일한지 여부에 대한 판단은 전술한 영상 매칭의 기법 중 하나를 이용할 수 있다. 따라서, S1 동안, 즉 라이브 뷰 화면에서부터 사용자가 셔터 릴리즈 버튼을 누를 때까지 손떨림에 의한 움직임이 있었는지 여부를 판단할 수 있다. 전술한 방법을 라이브 뷰 영상을 구성하는 모든 프레임에 대해 수행한다. 또한, 선택적으로, 오토 포커스 영역의 움직임이 없다고 판단한 경우에는 현재의 오토 포커스 영역을 에지 추출부(330)에 제공한다.
움직임 계산부(323)는 움직임 판단부(322)의 판단 결과, 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있다고 판단한 경우, 즉 이전 프레임과 현재 프레임의 오토 포커스 영역이 동일하지 않다고 판단한 경우 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산한다. 여기서, 움직임 정보는 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 방향과 움직임 크기를 포함하는데, 움직임 크기는 이전 프레임에서 몇 픽셀 정도 움직였는지로 표현할 수 있다. 이러한 움직임 정보는 영상 매칭 과정을 수행하면서 구할 수 있다. 예를 들면 움직임 벡터를 이용하는 경우에는 이전 프레임의 움직임 벡터를 추정하면, 추정된 움직임 벡터의 방향과 크기 성분을 구함으로써는 움직임 정보를 계산할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서는 움직임 판단부(322)와 움직임 계산부(323)를 분리하여 설명하였으나, 선택적으로 움직임 여부와 움직임 계산을 한 번에 수행하도록 구현할 수 있음은 물론이다.
AF 영역 보상부(324)는 움직임 계산부(323)로부터 움직임 정보를 입력받아 움직임 정보에 따라 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상한다. 예를 들면 움직임 정보가 6시 방향으로 3 픽셀이라면, 오토 포커스 영역을 12시 방향으로 3 픽셀 이동시켜 보상한다.
에지 추출부(330)는 모든 프레임에 대해, AF 영역 움직임 보상부의 보상 결 과에 따른 보상된 AF 영역으로부터 에지 영상을 추출한다. 여기서, AF 영역에 움직임이 없다고 판단한 경우에는 기존의 AF 영역을 유지하고, 기존 AF 영역에 따라 에지 영상을 추출할 수도 있다.
합산부(340)는 에지 추출부(330)로부터 추출된 에지 영상에 대해 모든 에지 정보량을 합산한다.
AF값 결정부(350)는 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 프레임의 AF 값에 상응하는 포커스 렌즈의 위치를 결정한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, AF 값 결정부(350)가 최대 AF값에 따른 포커스 렌즈의 위치를 결정할 수도 있지만, 선택적으로, AF 값 결정부(350)는 최대가 되는 AF값만을 결정하고, 그 결과를 입력받아 별도의 제어부(미도시)가 광학 구동 제어부를 통해 포커스 렌즈의 위치를 제어하도록 구현할 수도 있다.
도 4A 및 4B는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오토 포커스 수행시 손떨림에 따른 움직임을 보상하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4A를 참조하면, 4장의 프레임(401, 402, 403 및 404)이 도시되어 있다. 여기서, 각각의 프레임 영상은 라이브 뷰 영상을 구성하는 프레임들 중 일부를 도시한 것이다. 도면에서 초점 영역이 피사체의 입을 중심으로 사각형 윈도우 영역으로 도시되어 있다. 그리고, 세 번째 프레임(403)은 사용자가 초점 영역을 고정하기 위해 반 셔터를 누르거나 또는 다른 원인, 예를 들면 사용자의 손떨림 등에 의해서 초점 영역이 아래로 내려간 것을 도시하고 있다.
도 4B를 참조하면, 각각의 프레임(401, 402, 403 및 404)에 대해 도 3과 함 께 설명한 프로세스에 따라 AF를 수행하는 과정에서 3번째 프레임(403)의 영향이 도시되어 있다.
도면에서, 가로축은 AF 위치, 즉 포커스 렌즈의 위치를 의미하고, 세로 축은 AF 값을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, 첫 번째 프레임(401)과 두 번째 프레임(402)의 AF 영역을 비교하면 움직임이 없다. 그리고 두 번째 프레임(402)과 세 번째 프레임(403)의 AF 영역을 비교한다. 여기서, 세 번째 프레임(403)에서 손떨림에 의한 움직임이 발생하여 AF 영역이 아래로 내려갔다. 따라서, 두 번째 프레임(402)과 세 번째 프레임(403)의 AF 영역은 동일하지 않음을 판단하게 되고, 따라서 AF 영역 움직임 보상 프로세스를 수행한다. 두 번째 프레임(402)과 세 번째 프레임(403)의 영상 매칭을 통해 움직임 정보를 계산한다. 따라서, 계산한 움직임 정보에 따라 도 4B에 화살표로 도시된 바와 같이, AF 영역의 위치를 보상해 준다.
모든 프레임에 대해 AF 영역의 움직임 보상 프로세스가 끝나면, AF값을 계산하는 프로세스를 수행한다.
도 4B를 다시 참조하면, 도면번호 401은 첫 번째 프레임(401)에 대한 포커스 영역의 AF값이다. 여기서, AF값은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 첫 번째 프레임(401)의 AF 값은 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고, 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 구한다. 이와 같은 방법으로, 두 번째 프레임(402)과 보상된 AF 영역에 따라 세 번째 프레임(403), 및 네 번째 프레임(404)에 대해서도 각각 AF값들(402 내지 404)을 계산하여 표현한다. 그리고 모든 프레임에 대해 AF값을 계산하면 도면에 도시된 바와 같다. 도시된 바와 같이, 세 번째 프레임에서 움직임에 따른 AF 영역을 보상해줌으로써 바람직한 AF 값을 구할 수 있다. 따라서, 세 번째 프레임의 AF 값이 최대가 되므로 세 번째 프레임의 AF 값(403)에 해당하는 AF 위치, 즉 포커스 렌즈의 위치로 초점을 맞추게 된다. 만약, AF 영역의 움직임 보상을 수행하지 않았다면, 두 번째 프레임의 AF 값(402)을 최대로 판정하게 되고, 따라서 두 번째 프레임의 AF 값(402)에 따른 AF 위치를 합초점의 위치로 판단하여 포커스 렌즈의 위치를 조절하게 되는 왜곡된 결과를 가져왔을 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 500에서, AF 영역을 선택한다. 여기서, AF 영역 선택은 사용자에 의해 수동적으로 구현할 수 있다. 단계 502에서, n-1 프레임과 n 프레임의 AF 영역을 비교한다. 단계 504에서, AF 영역이 동일한지 여부를 판단하는데, 여기서, 전후 프레임 간의 영상 매칭을 이용해서 동일한지 여부를 판단한다. 단계 504의 판단 결과, 동일한 경우에는 단계 506으로 진행하여, 현재의 AF 영역을 유지한다. 단계 504의 판단 결과, 동일하지 않은 경우에는 단계 508에서, AF 영역의 움직임 정도를 계산한다. 그리고 단계 510에서, 계산한 움직임 정도에 따라 현재 프레임의 AF 영역의 위치를 보상한다.
단계 512에서, 모든 프레임 각각에 대해 각각의 영상 신호들을 HPF를 통과시 켜 에지 영상을 추출한다. 영상 신호의 에지 영상, 즉 고주파 성분을 추출하는 이유는 초점이 맞은 영상은 감도가 정밀하여 높은 주파수 성분이 많아지기 때문에, 이를 이용하는 것이다.
단계 514에서, 에지 영상으로부터 에지 정보량을 합산한다. 즉, 영상신호의 고주파 성분으로 이루어진 값들을 적분함으로써 합산한다.
단계 516에서, 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 프레임의 AF 값을 결정한다. 즉, 모든 프레임 중에서, 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 AF 값을 찾는 것이다.
단계 518에서, 최대 AF 값인 경우의 포커스 렌즈의 위치를 합초점으로 결정하고, 이 위치로 포커스 렌즈를 이동시키는 것으로서 AF 프로세스를 수행한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오토 포커스 장치는 디지털 촬영 장치에 적용하여 구현할 수 있음은 물론이다. 이 경우, 오토 포커스 장치(300)는 디지털 촬영 장치의 DSP칩 내의 특정 기능 모듈 또는 소프트웨어로 구현할 수 있으며, DSP의 제어에 따라 광학 구동 제어부를 제어하여 포커스 렌즈의 위치를 제어함으로써 초점을 맞출 수 있다.
바람직하게, 전술한 디지털 촬영 장치의 라이브 뷰 영상을 디스플레이하는 중에 사용자로부터 AF수행을 위한 셔터(반 셔터)가 눌러지는 경우에 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 AF 영역의 움직임 보상 기법을 적용하도록 구현할 수 있다.
한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 오토 포커스 장치(100)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2A 및 2B는 종래기술에 따른 오토 포커스 수행시 손떨림 발생시 AF값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 포커스 장치(300)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4A 및 4B는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오토 포커스 수행시 손떨림에 따른 움직임을 보상하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300: 오토 포커스 장치 310: AF영역 선택부
320: AF영역 움직임 보상부 321: AF 영역 비교부
322: 움직임 판단부 323: 움직임 계산부
324: AF영역 보상부 330: 에지 추출부
340: 합산부 350: AF값 결정부

Claims (20)

  1. 이전 프레임 및 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 비교하는 단계;
    상기 각각의 오토 포커스 영역이 동일한지 여부를 판단함으로써 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 단계를 포함하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있다고 판단한 경우, 상기 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 계산한 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 이전 프레임의 오토 포커스 영역과 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 계산 단계는,
    상기 이전 프레임의 오토 포커스 영역과 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 움직임 정보는,
    상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 방향 및 움직임 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 매칭은,
    모션 벡터, 상관 관계, 패턴 매칭 및 컬러 매칭 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 방법.
  7. 라이브 뷰 영상에서 오토 포커스 영역을 선택하는 단계;
    상기 라이브 뷰 영상의 모든 프레임 각각에 대해, 이전 프레임과 현재 프레 임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭을 통해 비교함으로써, 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 단계;
    상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 보상 결과에 따른 보상된 오토 포커스 영역으로부터 에지 영상을 추출하는 단계;
    상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 추출한 에지 영상으로부터 에지 정보량을 합산하는 단계; 및
    상기 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 프레임의 오토 포커스 값에 상응하는 포커스 렌즈의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 오토 포커스 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 라이브 뷰 영상을 디스플레이하는 중에 사용자로부터 오토 포커스 수행을 위한 셔터가 눌러지는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 보상 단계는,
    상기 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하고, 상기 계산한 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.
  11. 이전 프레임 및 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 비교하는 오토 포커스 영역 비교부;
    상기 각각의 오토 포커스 영역이 동일한지 여부를 판단함으로써 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 움직임 판단부; 및
    상기 움직임 판단부의 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 오토 포커스 영역 보상부를 포함하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있다고 판단한 경우, 상기 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 움직임 계산부를 더 포함하고,
    상기 오토 포커스 영역 보상부는,
    상기 움직임 계산부로부터 움직임 정보를 입력받아 상기 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 움직임 판단부는,
    상기 이전 프레임의 오토 포커스 영역과 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 움직임 계산부는,
    상기 영상 매칭을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 움직임 판단부 또는 상기 움직임 계산부는,
    모션 벡터, 상관 관계, 패턴 매칭 및 컬러 매칭 중 하나를 이용하여 영상 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 움직임 정보는,
    상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 방향 및 움직임 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 영역의 움직임 보상 장치.
  17. 라이브 뷰 영상에서 오토 포커스 영역을 선택하는 오토 포커스 영역 선택부;
    상기 라이브 뷰 영상의 모든 프레임 각각에 대해, 이전 프레임과 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 영상 매칭을 통해 비교함으로써, 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임이 있는지 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 오토 포커스 영역 움직임 보상부;
    상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 보상 결과에 따른 보상된 오토 포커스 영역으로부터 에지 영상을 추출하는 에지 추출부;
    상기 모든 프레임 각각에 대해, 상기 추출한 에지 영상으로부터 에지 정보량을 합산하는 합산부; 및
    상기 합산한 에지 정보량이 최대가 되는 프레임의 오토 포커스 값에 상응하는 포커스 렌즈의 위치를 결정하는 오토 포커스 값 결정부를 포함하는 오토 포커스 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 라이브 뷰 영상을 디스플레이하는 중에 사용자로부터 오토 포커스 수행을 위한 셔터가 눌러지는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 오토 포커스 영역 움직임 보상부는,
    상기 영상 매칭(image matching)을 통해 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역의 움직임 정보를 계산하고, 상기 계산한 움직임 정보에 따라 상기 현재 프레임의 오토 포커스 영역을 보상하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 장치.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 오토 포커스 장치를 포함하는 디지털 촬영 장치.
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