KR19990016709A

KR19990016709A - Adaptive Video Input Device

Info

Publication number: KR19990016709A
Application number: KR1019970039362A
Authority: KR
Inventors: 황정현; 정회인
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-08-19
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 1999-03-15

Abstract

본 발명은 비디오카메라에서 CCD에 입사되는 영상의 휘도를 제어하는 적응형 영상입력장치를 개시한다. 본 발명에 따른 적응형 영상입력장치는 투과율제어전압에 따라 변환된 투과율로서 입사되는 영상을 통과시키는 LCD; 상기 LCD부에서 통과된 광학적 영상을 전기적 아날로그 영상신호로 변환시키는 CCD부; 상기 아날로그영상신호를 디지털영상신호로 변환시키는 A/D변환부; 상기 디지털영상신호를 신호처리하는 신호처리부; 투과율제어신호를 유입하여 상기 LCD에 상기 투과율제어전압을 생성하는 LCD드라이버; 및 상기 CCD부와 상기 A/D변환부, 상기 신호처리부를 제어하며 상기 신호처리부에서 출력되는 영상신호 상태에 상응되는 상기 투과율제어신호를 생성하여 상기 LCD드라이버에 출력하는 제어부를 포함함이 바람직하다.The present invention discloses an adaptive image input device for controlling the luminance of an image incident on a CCD in a video camera. An adaptive image input device according to the present invention comprises: an LCD for passing an incident image as a transmittance converted according to a transmittance control voltage; A CCD unit for converting the optical image passed by the LCD unit into an electrical analog image signal; An A / D converter converting the analog video signal into a digital video signal; A signal processor for signal processing the digital video signal; An LCD driver configured to generate a transmittance control voltage to the LCD by introducing a transmittance control signal; And a controller for controlling the CCD unit, the A / D converter, and the signal processor to generate the transmittance control signal corresponding to the image signal state output from the signal processor and to output the signal to the LCD driver. .

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 비디오카메라에 입사된 광학적인 영상신호에서 변환된 전기적 디지털 신호에 상응하여 생성된 제어전압을 LCD에 인가하여 휘도레벨의 영역에 따라 LCD의 투과율을 제어시킴으로써, 노이즈없이 감마보정할 수 있고, 또한 역광시 밝기에 따라 적절하게 영상신호의 과포화를 보정하는 기능을 제공한다.As described above, according to the present invention, by applying a control voltage generated corresponding to the electrical digital signal converted from the optical image signal incident to the video camera to the LCD to control the transmittance of the LCD according to the luminance level region, without noise Gamma correction is provided, and the function of correcting the super saturation of the video signal according to the brightness in backlight is provided.

Description

Adaptive Video Input Device

본 발명은 영상입력장치에 관한 것으로서, 특히 비디오카메라에서 CCD(charge coupled device)에 촬상되어 출력되는 영상신호의 휘도레벨의 분포에 따라 CCD에 입사되는 영상의 휘도를 제어하는 적응형 영상입력장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image input apparatus, and more particularly, to an adaptive image input apparatus for controlling the luminance of an image incident on a CCD according to a distribution of luminance levels of an image signal captured and output from a charge coupled device (CCD) in a video camera. It is about.

일반적으로, 비디오카메라 등에서 촬상된 피사체의 영상을 전기적 신호로 변환 후 전기적 신호에 대한 레벨을 조정함이 없이 신호처리하여 모니터에 출력하게 되면 모니터의 특성에 의하여 영상신호의 저휘도부분이 억압되어 저휘도의 영역의 영상은 화면에서 더욱 어둡게 디스플레이된다.In general, when the image of a subject photographed by a video camera is converted into an electrical signal, and the signal is processed and output to the monitor without adjusting the level of the electrical signal, the low luminance portion of the image signal is suppressed due to the characteristics of the monitor. The image of the area of luminance is displayed darker on the screen.

이러한 현상을 방지하기 위하여 신호처리부에서는 영상신호중 저휘도의 영상부분의 증폭도를 높여 신호처리하는 감마보정을 수행한다. 그러나, 이러한 감마보정에 의하여 저휘도부분의 영상대역은 개선이 되지만, 저휘도의 영상신호의 증폭도를 높임으로써 양자화에러 및 노이즈도 함께 증폭되어 노이즈가 그대로 화면에 디스플레이되고 이에 따라 화질이 악화되는 경향이 있다. 이에 대한 보정방법으로는 감마신호처리의 입력부의 다이내믹 레인지(dynamic range)를 출력의 해상도보다 높은 영상을 입력할 수 있지만 영상정보의 효율적 이용측면에서 뿐만 아니라 고가의 넓은 다이내믹 레인지 특성을 갖는 소자를 적용해야하는 문제점이 있다.In order to prevent such a phenomenon, the signal processor performs gamma correction to increase the amplification of the low luminance image portion of the image signal. However, the gamma correction improves the video band in the low luminance section, but by increasing the amplification of the low luminance video signal, the quantization error and noise are also amplified together so that the noise is displayed on the screen as it is, and thus the image quality deteriorates. There is this. As a correction method, an image having a dynamic range of the input portion of the gamma signal processing higher than the output resolution can be input, but an element having an expensive wide dynamic range characteristic as well as an efficient use of the image information is applied. There is a problem that must be done.

또한, 영상에 어두운 부분과 밝은 부분이 혼재하는 경우, 즉 피사체가 역광(back light) 상태에 있을 경우에는 영상신호처리시 어두운 부분에 밝기의 중심을 맞추면 밝은 부분이 쉽게 포화되어 일정한 최대값으로 결정되어 영상정보가 손실되며, 반대로 밝은 부분에 밝기의 중심을 맞추면 어두운 부분의 영상에 대한 분별력이 극도로 저하되게 된다.In addition, when the dark and bright parts are mixed in the image, that is, when the subject is in the back light state, the brightness is easily saturated and the maximum value is determined by centering the brightness on the dark part during image signal processing. Image information is lost, and conversely, if the brightness is centered on the bright part, the discriminating power of the dark part image is extremely degraded.

이러한 역광상태의 화면에서 화질을 개선하기 위해서 AGC(automatic gain control)와 히스토그램(histogram) 등화법과 같은 영상의 다이내믹 보정기술을 이용한다. 그러나, AGC만으로는 상기 고휘도와 저휘도대역을 모두 만족시킬 수가 없으며, 히스토그램 등화법에서도 포화된 밝은 부분의 영상정보는 손실되는 문제점이 있었다.In order to improve image quality in such a backlit screen, dynamic correction techniques such as AGC (automatic gain control) and histogram equalization are used. However, AGC alone cannot satisfy both the high and low luminance bands, and even histogram equalization has a problem that image information of a saturated bright portion is lost.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 비디오 카메라 등에 있어서, CCD에 대응되어 유입되는 영상의 휘도의 레벨의 분포에 응답하여 CCD에 입사되는 영상의 고휘도레벨을 제어하여 노이즈없이 영상의 다이내믹 레인지를 개선하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a video camera or the like, the high brightness level of an image incident on a CCD is controlled in response to a distribution of the brightness levels of an image flowing in correspondence with a CCD to control the image without noise. The purpose is to improve the dynamic range.

도 1은 본 발명에 따른 적응형 영상입력장치를 보이는 블록도이다.1 is a block diagram showing an adaptive image input device according to the present invention.

도 2a는 도 1에 도시된 적응형 영상입력장치에 유입되는 영상의 각 휘도레벨에 대한 히스토그램을 나타낸다.FIG. 2A illustrates a histogram for each luminance level of an image flowing into the adaptive image input device shown in FIG. 1.

도 2b는 도 1에 도시된 LCD의 각 휘도레벨에 대한 투과율을 나타낸다.FIG. 2B shows the transmittance for each luminance level of the LCD shown in FIG.

도 2C는 도 2a의 특성을 갖는 영상이 도 2b에 도시된 투과율을 갖는 LCD를 통과하였을 경우의 히스토그램을 나타낸다.FIG. 2C shows a histogram when the image having the characteristic of FIG. 2A passes through the LCD having the transmittance shown in FIG. 2B.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 장치에서 LCD의 투과율에 따른 입력영상과 출력영상 간의 휘도레벨의 관계를 도시한다.3A and 3B show a relationship between luminance levels between an input image and an output image according to the transmittance of an LCD in the apparatus of FIG. 1.

도 4는 도 1에 도시된 적응형 영상입력장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of the adaptive image input device shown in FIG. 1.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 렌즈부, 12 : LCD10: lens unit, 12: LCD

14 : CCD부, 16 : A/D변환기14: CCD part, 16: A / D converter

18 : 신호처리부, 20 : 제어부18: signal processing unit, 20: control unit

22 : LCD 드라이버22: LCD driver

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적응형 영상입력장치는, 투과율제어전압에 따라 변환된 투과율로서 입사되는 영상을 통과시키는 LCD; 상기 LCD부에서 통과된 광학적 영상을 전기적 아날로그 영상신호로 변환시키는 CCD부; 상기 아날로그영상신호를 디지털영상신호로 변환시키는 A/D변환부; 상기 디지털영상신호를 신호처리하는 신호처리부; 투과율제어신호를 유입하여 상기 LCD에 상기 투과율제어전압을 생성하는 LCD드라이버; 및 상기 CCD부와 상기 A/D변환부, 상기 신호처리부를 제어하며 상기 신호처리부에서 출력되는 영상신호 상태에 상응되는 상기 투과율제어신호를 생성하여 상기 LCD드라이버에 출력하는 제어부를 포함함이 바람직하다.An adaptive image input device according to the present invention for achieving the above object comprises: an LCD for passing an incident image as transmittance converted according to a transmittance control voltage; A CCD unit for converting the optical image passed by the LCD unit into an electrical analog image signal; An A / D converter converting the analog video signal into a digital video signal; A signal processor for signal processing the digital video signal; An LCD driver configured to generate a transmittance control voltage to the LCD by introducing a transmittance control signal; And a controller for controlling the CCD unit, the A / D converter, and the signal processor to generate the transmittance control signal corresponding to the image signal state output from the signal processor and to output the signal to the LCD driver. .

또한, 상기 제어부는 고휘도와 저휘도가 분포된 영역을 갖는 디지털영상신호들에 대응되는 각각 설정된 소정의 투과율함수들을 저장한 룩업테이블을 구비함이 바람직하다.The controller may further include a lookup table that stores predetermined transmittance functions corresponding to digital image signals having regions in which high luminance and low luminance are distributed.

또한, 상기 제어부에서 생성되는 투과율제어신호는 상기 신호처리부에서 출력되는 디지털영상신호에 상응된 투과율함수를 상기 룩업테이블로부터 리드하여 생성함이 바람직하다.The transmittance control signal generated by the controller is preferably generated by reading a transmittance function corresponding to the digital image signal output from the signal processor from the lookup table.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 장치는 렌즈부(10), TFT(thin flim transistor) LCD(liquid crystal display)(이하 LCD로 칭함)(12), CCD부(14), A/D(analogue to digit)변환기(16), 신호처리부(18), 제어부(20), LCD드라이버(22)를 구비한다.The apparatus shown in FIG. 1 includes a lens unit 10, a thin flim transistor (TFT) liquid crystal display (LCD) (hereinafter referred to as LCD) 12, a CCD unit 14, and an analog to digit (A / D) converter. (16), a signal processor (18), a controller (20), and an LCD driver (22).

도 1에서, 광학적 영상이 렌즈부(10)를 통하여 입사되면, 입사된 영상은 인가된 투과율제어전압에 따라 소정의 부분의 투과율을 변화시키는 LCD(12)를 통하여 CCD부(14)에 유입된다. 이때, 제어부(20)의 제어하에 CCD부(14)는 유입된 광학적 영상을 전기적 아날로그 영상신호로 변환시켜 순차적으로 출력하고, A/D변환부(16)는 CCD부(14)에서 출력되는 아날로그 영상신호를 디지털영상신호로 변환시켜 신호처리부(18)에 출력한다. 신호처리부(18)는 디지털영상신호를 신호처리하여 출력시키고 또한, 제어부(20)에 출력한다.In FIG. 1, when an optical image is incident through the lens unit 10, the incident image is introduced into the CCD unit 14 through the LCD 12 which changes the transmittance of a predetermined portion according to an applied transmittance control voltage. . At this time, under the control of the control unit 20, the CCD unit 14 converts the incoming optical image into an electrical analog image signal and sequentially outputs it, and the A / D converter 16 outputs the analog output from the CCD unit 14. The video signal is converted into a digital video signal and output to the signal processor 18. The signal processor 18 performs signal processing on the digital video signal and outputs the digital video signal to the controller 20.

제어부(20)는 신호처리된 디지털영상신호에서 고휘도와 저휘도의 분포를 분석하여 LCD(12)의 투과율을 제어하는 투과율제어신호를 LCD드라이버(22)에 보낸다.The controller 20 analyzes the distribution of high and low luminance in the signal-processed digital image signal and transmits a transmittance control signal for controlling the transmittance of the LCD 12 to the LCD driver 22.

이때, 투과율제어신호의 생성은 제어부(20)에서 사전에 고휘도와 저휘도의 분포영역이 다른 영상신호들에 각각에 대응되는 투과율함수들을 룩업테이블로 저장하여 유입되는 디지털영상신호에 상응하는 투과율함수를 리드하여 투과율제어신호로 출력한다.In this case, the transmittance control signal is generated by the control unit 20 beforehand by storing the transmittance functions corresponding to each of the image signals having different high and low luminance distribution areas as a look-up table, and corresponding transmittance functions. Is read and output as a transmittance control signal.

LCD드라이버(22)는 제어부(20)에서 출력되는 투과율제어신호를 유입하여 적절한 제어전압으로 변환시켜 LCD(12)에 인가한다.The LCD driver 22 receives the transmittance control signal output from the control unit 20, converts it into an appropriate control voltage, and applies it to the LCD 12.

이때, LCD(12)는 노트북 컴퓨터 등에 널리 활용되고 있는 것으로서, 인가되는 투과율제어전압에 따라 투과율이 제어된다. 따라서, CCD부(14)의 앞단에 CCD와 평행하게 위치하는 LCD(12)는 입사되는 영상의 휘도 변화에 따라 투과되는 빛을 제어하게 된다. 여기서, 종래의 AGC기능만으로는 역광과 같이 영상의 밝기 분포가 극도로 양극화된 경우에는 고휘도 부분은 쉽게 포화되어버리지만, 본 발명에서는 이러한 고휘도의 영상부분을 제어부(20)에서 출력되는 투과율제어신호에 따라 LCD(12)에서 입사되는 영상의 밝기를 제한하여 고휘도 부분이 포화되는 것을 방지한다.In this case, the LCD 12 is widely used in notebook computers and the like, and transmittance is controlled according to the transmittance control voltage applied thereto. Therefore, the LCD 12 positioned in parallel with the CCD at the front end of the CCD unit 14 controls the transmitted light according to the change in luminance of the incident image. In the present invention, when the brightness distribution of the image is extremely polarized like a backlight by using the conventional AGC function, the high luminance portion is easily saturated, but in the present invention, the high luminance image portion is applied to the transmittance control signal output from the control unit 20. Accordingly, the brightness of the image incident from the LCD 12 is limited to prevent the high luminance portion from being saturated.

도 2a는 도 1에 도시된 적응형 영상입력장치에 유입되는 영상에 대한 각 휘도레벨(intensity) i에 대한 히스토그램(histogram: 화소의 빈도수) h(i)를 나타낸다.FIG. 2A illustrates a histogram h (i) for each intensity level i for an image flowing into the adaptive image input device illustrated in FIG. 1.

도 2a와 같은 각 휘도레벨 i에 대한 히스토그램의 특성을 갖는 영상이 도 2b와 같이 영상의 밝은 부분이 포화되지 않도록 투과율이 제어된 LCD(12)를 통과하게 되면 도 2c와 같이 영상의 밝은 부분이 보정된다.When the image having the histogram characteristic for each luminance level i as shown in FIG. 2A passes through the LCD 12 whose transmittance is controlled so that the bright portion of the image is not saturated as shown in FIG. 2B, the bright portion of the image as shown in FIG. Calibrated.

또한, 제어부(20)에서 영상의 투과율을 감마함수로 LCD(12)를 제어하면 도 3a와 같이 LCD(12)의 투과율이 지수함수 형태의 값을 갖게 한다. 이때, LCD(12)를 통과하는 영상의 투과율변환함수는 도 3b와 같이 도 3a에 도시된 지수함수를 적분한 것과 같은 형태로서, 입력영상신호의 휘도레벨(intensity)값에 대한 출력영상신호의 휘도레벨값을 갖게 되어 모니터 디스플레이를 위한 감마보정을 하며, 종래의 감마보정을 위해 저휘도 영역의 영상신호를 증폭시킴에 따른 노이즈 발생을 방지할 수 있다. 도 1에 도시된 적응형 영상입력장치에 있어서의 제어방법을 흐름도로 나타내면 도 4와 같다.In addition, when the control unit 20 controls the LCD 12 with the gamma function of the transmittance of the image, the transmittance of the LCD 12 has an exponential function value as shown in FIG. 3A. At this time, the transmittance conversion function of the image passing through the LCD 12 is the same as the integral of the exponential function shown in FIG. 3A as shown in FIG. 3B. The luminance level value is used to perform gamma correction for the monitor display, and to prevent noise caused by amplifying the image signal in the low luminance region for the conventional gamma correction. 4 is a flowchart illustrating a control method of the adaptive image input device shown in FIG. 1.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 적응형 영상입력장치는 비디오카메라에 입사된 광학적인 영상신호에서 변환된 전기적 디지털 신호에 상응하여 생성된 제어전압을 LCD에 인가하여 휘도레벨의 영역에 따라 LCD의 투과율을 제어시킴으로써, 노이즈없이 감마보정할 수 있고, 또한 역광시 밝기에 따라 적절하게 영상신호의 과포화를 보정하는 기능을 제공한다.As described above, the adaptive image input device according to the present invention applies the control voltage generated corresponding to the electrical digital signal converted from the optical image signal incident on the video camera to the LCD, thereby transmitting the LCD according to the luminance level. By controlling this, gamma correction can be performed without noise, and a function of correcting the super saturation of the video signal according to the brightness at the time of backlighting is provided.

Claims

An LCD for passing an incident image as a transmittance converted according to the transmittance control voltage;

A CCD unit for converting the optical image passed by the LCD unit into an electrical analog image signal;

An A / D converter converting the analog video signal into a digital video signal;

A signal processor for signal processing the digital video signal;

An LCD driver configured to generate a transmittance control voltage to the LCD by introducing a transmittance control signal; And

And a controller for controlling the CCD unit, the A / D converter, and the signal processor to generate the transmittance control signal corresponding to the image signal state output from the signal processor and to output the signal to the LCD driver. Adaptive video signal input device.

The method of claim 1, wherein the control unit,

And a look-up table storing predetermined transmittance functions corresponding to respective digital image signals having regions in which high luminance and low luminance are distributed.

The transmittance control signal generated by the control unit according to claim 2,

And a transmittance function corresponding to the image signal output from the signal processor is generated by reading from the lookup table.

The method of claim 1, wherein the LCD,

Adaptive video signal input device characterized in that a thin flim transistor liquid crystal display.

The method of claim 1, wherein the LCD,

Adaptive video signal input device characterized in that to reduce the transmittance of the high luminance portion of the incident image according to the transmittance control voltage.