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KR100641354B1 - Image Focus Detection Device and Image Focus Detection Method - Google Patents

Image Focus Detection Device and Image Focus Detection Method Download PDF

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Publication number
KR100641354B1
KR100641354B1 KR1020050038307A KR20050038307A KR100641354B1 KR 100641354 B1 KR100641354 B1 KR 100641354B1 KR 1020050038307 A KR1020050038307 A KR 1020050038307A KR 20050038307 A KR20050038307 A KR 20050038307A KR 100641354 B1 KR100641354 B1 KR 100641354B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
focal length
subject
signal
camera
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
KR1020050038307A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
진승훈
조정욱
전재욱
변종은
강훈
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
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.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020050038307A priority Critical patent/KR100641354B1/en
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003Alignment of optical elements
    • G02B7/005Motorised alignment
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/09Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification adapted for automatic focusing or varying magnification

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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Focusing (AREA)

Abstract

A device and a method for detecting a focus of an image are provided to adjust a focus of camera by calculating a focal distance from an inputted image to a subject in real time without an additional focus control device or a burden of large calculation. A camera(110) takes a photograph of a subject by selecting an accurate focal distance to the subject among unaccurate focal distances while a position of a lens is changing to the subject. An image signal processing circuit(120) processes each image signal photographed from the camera according to the various focal distances to generate digital image frame signals of the subject and a focal distance signal according to each frame signal. A dynamic thresholding circuit(130) processes dynamic thresholding to image frames inputted from the image signal processing circuit to obtain images to which dynamic thresholding is applied. A pixel calculator(140) counts the number of pixels of images processed by dynamic thresholding. A motor driving unit(150) adjusts the position of the lens for controlling the focal distance. A focal distance controller(160) transmits a control signal for a motor to the motor driving unit by considering a pixel number signal of each image frame transmitted from the pixel calculator and a focal distance signal corresponding to each image frame transmitted from the image signal processing circuit.

Description

영상 초점 검출장치 및 영상 초점 검출방법{IMAGE FOCUS DECTECTING METHOD AND DEVICE USING DYINAMIC THRESHOLDING METHOD}Image Focus Detection Device and Image Focus Detection Method {IMAGE FOCUS DECTECTING METHOD AND DEVICE USING DYINAMIC THRESHOLDING METHOD}

도 1은 다이나믹 스레숄딩이 적용된 영상을 기반으로 초점을 자동으로 검출하는 본 발명에 따른 영상 초점 검출장치를 개략적으로 나타낸 블록도,1 is a block diagram schematically illustrating an image focus detection apparatus according to the present invention for automatically detecting a focus based on an image to which dynamic thresholding is applied;

도 2는 렌즈의 조정에 따라 초점 거리를 조정하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면, 2 is a view schematically showing a state in which a focal length is adjusted according to an adjustment of a lens;

도 3은 초점 거리가 맞지 않은 영상, 3 is a non-focal distance image,

도 4는 초점 거리가 맞지 않은 도 3의 영상에 다이나믹 스레숄딩값을 적용한 영상,4 is a diagram illustrating a dynamic threshold value applied to an image of FIG. 3 in which a focal length is not correct;

도 5는 초점 거리가 맞은 영상,5 is an image having a focal length,

도 6은 초점 거리가 맞은 도 5의 영상에 다이나믹 스레숄딩값을 적용한 영상,FIG. 6 illustrates an image of applying a dynamic threshold value to the image of FIG. 5 having a focal length; FIG.

도 7은 일반적인 영상 프레임을 개략적으로 나타낸 도면이다. 7 is a diagram schematically illustrating a general image frame.

[참조부호의 설명][Description of Reference Code]

110- 카메라, 120 - 영상신호 처리회로, 110- camera, 120- video signal processing circuit,

130 - 다이나믹 스레숄딩회로, 140 - 화소 계산기, 130-dynamic thresholding circuit, 140-pixel calculator,

150 - 모터 구동부, 160 - 초점 거리 조절기. 150-motor drive, 160-focal length adjuster.

본 발명은 다이나믹 스레숄딩 기법을 이용하여 초점을 조정하는 영상 초점 검출장치 및 영상 초점 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image focus detecting apparatus and an image focus detecting method for adjusting focus using a dynamic thresholding technique.

영상 프레임은 다수의 화소로 구성되어 있으며, 예컨대 3x3 화소로 이루어지는 프레임에 있어서, 중심 화소는 자신을 둘러싼 8개의 이웃 화소를 가지고 있다. 여기서, 8개의 이웃 화소와 중심 화소를 비교하기 위해서는 8개의 이웃 화소의, 예컨대 그레이 레벨 값의 평균을 구하게 되는데 이 평균 값을 스레숄드값(threshold value)이라 하고, 이 스레숄드값과 중심 화소의 그레이 레벨 값을 비교하여, 예컨대 평균 값 이하는 제외하고, 평균 값 이상을 나타내는 중심 화소를 화소로 추출하는 것을 스레숄딩 기법이라 한다. The image frame is composed of a plurality of pixels, for example, in a frame composed of 3x3 pixels, the center pixel has eight neighboring pixels surrounding itself. Here, in order to compare the eight neighboring pixels with the center pixel, an average of eight neighboring pixels, for example, a gray level value, is obtained. The average value is called a threshold value, and the threshold value and the gray level of the center pixel are calculated. Comparing the values, for example, except for the average value or less, extracting the center pixel representing the average value or more into pixels is referred to as the thresholding technique.

예컨대, 도 7에 나타낸 바와 같이, 3x3 영상 프레임에 있어서, 중심 화소(22)의 그레이 레벨이, 예컨대 10이고 주변 화소의 주변 화소의 그레이 레벨의 평균 값(스레숄딩값 또는 문턱값)이 11일 때, 상기 중심 화소(22)는 디지털 값 0으로 표현될 수 있고, 중심화소의 그레이 레벨이, 예컨대 15일 때는 중심 화소(22)는 스레숄딩값 11 보다 크기 때문에 디지털 값 1로 표현될 수 있다. 한편, 도 7에 있어 서 화소(21)에 대한 스레숄드값은 주변화소 예컨대 (11,12,11,32,31)의 그레이 레벨 값을 평균하여 얻을 수 있다. For example, as shown in FIG. 7, in a 3x3 image frame, the gray level of the center pixel 22 is, for example, 10, and the average value (thresholding value or threshold value) of the gray level of the peripheral pixel of the peripheral pixel is 11 days. In this case, the center pixel 22 may be represented by the digital value 0. When the gray level of the center pixel is, for example, 15, the center pixel 22 may be represented by the digital value 1 because the center pixel 22 is larger than the threshold value 11. . In FIG. 7, the threshold value for the pixel 21 can be obtained by averaging the gray level values of the peripheral pixels, for example, (11, 12, 11, 32, 31).

한편, 다수의 화소, 예컨대 1024x1024 화소로 이루어지는 영상 프레임에 있어서는, 다수의 각각의 중심 화소에 적용되는 스레숄드값은 그 화소를 둘러싸고 있는 이웃 화소에 의해 결정되므로, 영상 프레임을 이루는 모든 화소에 대한 스레숄드값은 서로 상이할 수 있으며, 상기 다수의 각각의 중심 화소들에 대해 연속적으로 구해진 스레숄드값들을 다이나믹 스레숄드값이라 부른다. 따라서, 영상 프레임에 다이나믹 스레숄딩을 적용한다는 것은 영상 프레임 내의 모든 화소에 대하여 계산한 다이나믹 스레숄드값을 해당되는 중심 화소의 그레이 레벨 값과 비교한 후, 예컨대 상기와 같이 스레숄드값 이상을 화소로 추출하는 것을 의미한다.On the other hand, in an image frame composed of a plurality of pixels, for example, 1024x1024 pixels, the threshold value applied to each of the plurality of center pixels is determined by the neighboring pixels surrounding the pixel, and thus the threshold values for all the pixels forming the image frame. May be different from each other, and successively obtained threshold values for each of the plurality of center pixels are called dynamic threshold values. Therefore, applying dynamic thresholding to an image frame means comparing the dynamic threshold value calculated for all pixels in the image frame with the gray level value of the corresponding center pixel, and then extracting the threshold value or more as a pixel as described above. Means that.

한편, 카메라에 의해 획득되는 영상은 촬영 시점의 초점 거리에 영향을 받는다. 카메라를 이용한 촬영시, 초점(초점 거리)을 가깝거나 멀게 맞추면 피사체의 영상이 번진 상태로 촬영이 된다.(도 3 참조). 이 경우, 초점이 맞지 않았다고 한다. 즉, 이웃 화소와의 그레이 레벨값의 차이가 작아 영상의 그레이 레벨 값 변화가 전체적으로 매끄럽게 이어진다.On the other hand, the image obtained by the camera is affected by the focal length at the time of shooting. When taking a picture using a camera, if the focus (focal length) is set closer or farther, the image of the subject is blurred and taken (see FIG. 3). In this case, the focus is out of focus. That is, since the difference between the gray level values with the neighboring pixels is small, the gray level value change of the image is smoothly continued.

반면, 피사체의 위치에 따라 초점 거리를 맞추면 피사체의 정확한 영상을 얻을 수 있다(도 5 참조). 이 경우, 초점이 잘 맞았다고 하고, 피사체의 영상이 번지지 않은 상태로 촬영이 이루어진다. 즉, 이웃 화소와의 그레이 레벨값의 차이가 커서 영상의 그레이 레벨 값 변화가 영상 프레임 전체에 걸쳐서 급격하게 변화된다. On the other hand, if the focal length is adjusted according to the position of the subject, an accurate image of the subject may be obtained (see FIG. 5). In this case, it is said that the focus is well achieved and the photographing is performed without the image of the subject being blurred. That is, since the difference between the gray level values with the neighboring pixels is large, the gray level value change of the image changes abruptly over the entire image frame.

한편, 대상 피사체가 영상이 번지지 않은 상태로 촬영된다는 것은 피사체 부분에 주로 고주파 성분이 나타난다는 뜻이고, 영상이 번진 상태로 촬영 된다는 것은 피사체와 그 주변에 주로 저주파 성분이 나타난다는 의미로 해석된다. 이러한 특성을 사용하여 초점 거리를 검출하는 다양한 방법이 개시되고 있지만, 이러한 방법에 있어서는, 영상에서 직접 저주파 성분과 고주파 성분을 얻기 위해서 푸리에 변환과 같은 과정을 거쳐야 하므로, 그에 따른 회로 구성(하드웨어 구성)이 추가되어야 하며, 다수의 구성 추가에 따라 다수의 처리 과정도 추가됨으로써, 영상의 실시간 처리가 어렵게 되는 문제점이 있다. On the other hand, when the target subject is photographed without blurring the image, it means that high frequency components appear mainly in the subject part, and when the image is blurry, it is interpreted that low frequency components appear mainly on the subject and its surroundings. Various methods for detecting a focal length using these characteristics have been disclosed. However, in such a method, a process such as Fourier transform is required to obtain low frequency and high frequency components directly from an image. This needs to be added, and since a plurality of processes are added according to the addition of a plurality of components, there is a problem in that real-time processing of the image becomes difficult.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 하드웨어 구성이 요구되지 않음에 따라 장치 구성에 따른 비용 및 장치의 체적 증가 문제가 감소되며, 단순한 구성에 수반되는 간단한 처리 과정을 통해 실시간으로 피사체에 대한 최적의 초점 거리를 설정할 수 있도록 된 다이나믹 스레숄딩을 이용하여 초점 거리를 조정하는 영상 초점 검출장치 및 영상 초점 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, the cost of the device configuration and increase in the volume of the device is reduced as a number of hardware configuration is not required, and in real time through a simple process accompanying a simple configuration An object of the present invention is to provide an image focus detecting apparatus and an image focus detecting method for adjusting a focal length by using dynamic thresholding capable of setting an optimal focal length for a subject.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 렌즈가 피사체에 대해 위치 변화되면서 다수의 부정확한 초점 거리(r') 중 하나가 될 수 있는 피사체에 대한 정확한 초점 거리(r)를 선택하여 피사체의 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 다양한 초점 거리(r')에 따라 카메라로부터 촬영된 각각의 영상신호를 처리하여, 상기 피사체의 디지털 영상 프레임 신호 및 각 프레임 신호에 따른 초점 거리(r') 신호를 생성하는 영상신호 처리회로, 다이나믹 스레숄딩 기법을 이용하여 상기 처리회로로부터 입력된 다수의 영상 프레임에 대해 다이나믹 스레숄딩 처리를 시행하여, 다이나믹 스레숄딩이 적용된 영상을 얻도록 하는 다이나믹 스레숄딩 회로, 상기 다이나믹 스레숄딩 처리된 영상의 화소의 수를 카운트하는 화소 계산기, 카메라의 상기 렌즈의 위치를 조정하여 초점 거리(r')를 조절하는 모터 구동부 및, 상기 화소 계산기로부터 전송된 각 영상 프레임에 대한 화소 수 신호 및 상기 영상신호 처리회로로부터 전송된 각 영상 프레임에 대응하는 초점 거리(r') 신호를 고려하여, 상기 모터 구동부로 모터의 제어 신호를 전송하는 초점 거리 조절기를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 초점 검출장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is to select the correct focal length (r) for the subject that can be one of a plurality of inaccurate focal length (r ') while the lens is shifted with respect to the subject A camera for capturing an image and each image signal photographed from the camera according to the various focal lengths r 'are processed to obtain a digital image frame signal of the subject and a focal length r' signal corresponding to each frame signal. A dynamic thresholding circuit for performing a dynamic thresholding process on a plurality of image frames inputted from the processing circuit by using a generated video signal processing circuit and a dynamic thresholding technique, wherein the dynamic thresholding circuit obtains an image to which dynamic thresholding is applied; A pixel calculator that counts the number of pixels of a dynamic thresholded image, and adjusts the position of the lens of the camera Motor for controlling a focal length r ', a pixel number signal for each image frame transmitted from the pixel calculator, and a focal length r' signal corresponding to each image frame transmitted from the image signal processing circuit. In consideration of this, it provides a video focus detection device comprising a focal length adjuster for transmitting a control signal of the motor to the motor driver.

본 발명의 상기 초점 거리 조절기는, 상기 계산기로부터 입력된 카운트 신호를 비교하여 가장 많은 화소 수를 갖는 영상 프레임을 선택하고, 상기 영상신호 처리회로로부터 입력된 각 프레임에 따른 초점 거리(r') 중 상기 비교 과정에서 선택된 가장 많은 화소 수를 갖는 영상 프레임에 매칭되는 초점 거리(r)를 선택하며, 이 선택된 초점 거리(r) 신호를 상기 모터 구동부로 전송한다. The focal length adjuster of the present invention compares the count signal input from the calculator, selects an image frame having the largest number of pixels, and selects one of the focal lengths r 'corresponding to each frame input from the image signal processing circuit. The focal length r that matches the image frame having the largest number of pixels selected in the comparison process is selected, and the selected focal length r signal is transmitted to the motor driver.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 피사체에 대한 부정확한 초점 거리(r')를 조정하면서, 부정확한 초점 거리 중 최적의 초점 거리(r)를 선택하여 피사체의 영상을 촬영하는 카메라에 있어서, 피사체의 영상을 다수의 부정확한 초점 거리 마다 검출하여 다수개의 피사체 영상을 수집하는 단계와, 상기 수집된 다수의 피사체의 영상을 디지털 변환하여 상기 다수의 부정확한 초점 거리 신호 및 초점 거리 마다의 영상 프레임 신호를 생성하는 단계와, 디지털 변환된 다수의 영상 프레임에 다이나믹 스레숄딩을 적용하는 단계와, 다이나믹 스레숄딩이 적용된 다수의 영상 프레임 내의 화소 수를 카운트 하는 단계, 상기 다수의 영상 프레임 중 가장 큰 화소 수를 갖는 영상 프레임을 선택하는 단계, 가장 큰 화소 수를 갖는 영상 프레임을 수집할 때의 초점 거리(r)를 상기 최적의 초점 거리(r)로 정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 초점 검출방법을 제공한다. .According to another embodiment of the present invention, in the camera to shoot the image of the subject by selecting the optimal focal length (r) of the inaccurate focal length while adjusting the inaccurate focal length (r ') for the subject, the subject Detecting a plurality of subjects for each of a plurality of incorrect focal lengths and collecting a plurality of subjects images; and digitally converting the collected images of the plurality of subjects, the plurality of incorrect focal length signals and image frame signals for each focal length. Generating a number of pixels; applying dynamic thresholding to the plurality of digitally converted image frames; counting the number of pixels in the plurality of image frames to which dynamic thresholding is applied; Selecting an image frame having a maximum focal length when collecting the image frame having the largest number of pixels and (r) determining the optimal focal length (r). .

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 다이나믹 스레숄딩이 적용된 영상을 기반으로 초점을 자동으로 검출하는 본 발명에 따른 영상 초점 검출장치의 블록도로, 카메라(110)와, 영상신호 처리회로(120), 다이나믹 스레숄딩 회로, 화소 계산기(140), 초점 거리 조절기(160) 및 모터 구동부(150)가 도시된다. 1 is a block diagram of an image focus detection apparatus according to the present invention for automatically detecting a focus based on an image to which dynamic thresholding is applied, a camera 110, an image signal processing circuit 120, a dynamic thresholding circuit, and a pixel. The calculator 140, the focal length adjuster 160, and the motor driver 150 are shown.

여기서, 상기 카메라(110)는 피사체의 영상을 촬영하는 장치로서 도시생략된 모터의 동작에 따라, 도 2에 나타낸 바와 같이, 예컨대 렌즈(20)가 피사체(10)에 대해 (A방향으로) 전/후진하면서 다수의 부정확한 초점 거리(r') 중 하나가 될 수 있는 피사체(10)에 대한 정확한 초점 거리(r)를 선택하게 된다. Here, the camera 110 is a device for capturing an image of the subject, and according to the operation of the motor, not shown, as shown in FIG. 2, for example, the lens 20 is moved toward the subject 10 (in the A direction). Selecting the correct focal length r for the subject 10, which may be one of a number of incorrect focal lengths r 'while reversing.

도 2에 있어서는 렌즈(20)를 조정하여 초점(f)이 B위치에 위치될 때를 초점 거리(r)가 정확하게 설정된 상태로 나타내고, 초점(f')이 B위치에 위치하지 않을 때를 부정확한 초점 거리(r')로 설정된 상태로 나타내고 있다. 한편, 상기 렌즈(20)의, 예컨대 전후진 동작은 상기 모터 구동부(150)의 제어에 따라 이루어진다. In Fig. 2, the lens 20 is adjusted to show that the focal length f is at the B position, with the focal length r being set correctly, and inaccurate when the focal f 'is not at the B position. It is shown in the state set to one focal length r '. On the other hand, for example, the forward and backward operation of the lens 20 is performed under the control of the motor driver 150.

여기서, 상기 다양한 초점 거리(r')에 따라 카메라(110)로부터 촬영된 각각의 아날로그 영상신호는 A/D 변환 또는 그 밖의 신호 처리 등을 수행하는 영상신호 처리회로부(120)로 입력되어, 상기 피사체(10)의 디지털 영상 프레임 및 각 프레임 신호에 따른 초점 거리(r') 신호를 생성하게 된다. Here, each analog image signal photographed from the camera 110 according to the various focal lengths r 'is input to the image signal processing circuit unit 120 performing A / D conversion or other signal processing. A digital image frame of the subject 10 and a focal length r 'signal corresponding to each frame signal are generated.

한편, 상기 다이나믹 스레숄딩 회로(130)는 상기된 다이나믹 스레숄딩 기법을 이용하여 상기 처리회로(120)로부터 입력된 다수의 영상 프레임(또는 프레임의 전체 화소)에 대해 다이나믹 스레숄딩 처리를 시행함으로써, 각 프레임 내의 전체 화소 중 소정 개수의 화소, 예컨대 스레숄딩값 이상의 화소만 표시되는, 다이나믹 스레숄딩이 적용된 영상을 얻도록 한다. Meanwhile, the dynamic thresholding circuit 130 performs a dynamic thresholding process on a plurality of image frames (or all pixels of the frame) input from the processing circuit 120 by using the dynamic thresholding technique described above. An image to which dynamic thresholding is applied, in which only a predetermined number of pixels, for example, a pixel having a threshold value or more, is displayed among all pixels in each frame, is obtained.

여기서, 도 4는 도 3에서 보인 초점 거리가 맞지 않은 실험 영상 프레임에 다이나믹 스레숄딩을 적용한 영상으로, 초점 거리(r')이 맞지 않았기 때문에 영상 프레임 내의 각 화소의 값은, 예컨대 그 이웃 화소의 그레이 레벨값의 평균으로 구한 다이나믹 스레숄드값 이하가 되어(예컨대, 디지털 값 0으로 표시되어), 다이나믹 스레숄딩 기법을 적용했을 때 상대적으로 적은 화소가 검출된 상태를 나타내고 있다. Here, FIG. 4 is an image in which dynamic thresholding is applied to an experimental image frame in which the focal length shown in FIG. 3 is not correct. Since the focal length r 'is not correct, the value of each pixel in the image frame is, for example, the value of the neighboring pixel. It becomes less than the dynamic threshold value calculated | required as the average of gray level value (for example, represented by the digital value 0), and shows the state where relatively few pixels were detected when the dynamic thresholding technique was applied.

또한, 도 6은 도 5에서 보인 초점 거리(r)가 맞은 영상 프레임에 다이나믹 스레숄딩을 적용한 영상으로, 초점 거리(r)가 잘 맞았기 때문에 영상 프레임 내의 각 화소의 값은, 예컨대 그 이웃 화소의 그레이 레벨값의 평균으로 구한 다이나믹 스레숄드값 이상이 되어(예컨대, 디지털 값 1로 표시되어), 다이나믹 스레숄딩 기법을 적용했을 때 도 4에 비해 상대적으로 많은 화소가 검출된 상태를 나타내고 있다. In addition, FIG. 6 is an image in which dynamic thresholding is applied to an image frame in which the focal length r shown in FIG. 5 is correct. Since the focal length r is well fitted, the value of each pixel in the image frame is, for example, the neighboring pixel. When the dynamic thresholding method is equal to or greater than the dynamic threshold value calculated as an average of gray level values of (e.g., denoted by the digital value 1), a relatively large number of pixels are detected in comparison with FIG.

한편, 상기 화소 계산기(140)는 상기 다이나믹 스레숄딩 처리된 영상의 화소의 수를 계산(카운트)하고, 상기 모터 구동부(150)는 카메라의 상기 렌즈(20)의 위치를 조정하여 초점 거리(r')를 조절한다. Meanwhile, the pixel calculator 140 calculates (counts) the number of pixels of the dynamic thresholding image, and the motor driver 150 adjusts the position of the lens 20 of the camera to focal length r. Adjust ').

또한, 상기 초점 거리 조절기(160)는 상기 화소 계산기(140)로부터 전송된, 예컨대 각각의 초점 거리에서 검출된 각 영상 프레임에 대한 화소 수 신호 및 상기 영상신호 처리회로(120)로부터 전송된 각 영상 프레임에 대한 각 초점 거리(r') 신호를 고려하여, 최대의 화소 수를 갖는 영상 프레임의 초점 거리(r) 신호를 상기 모터 구동부(150) 전송한다. In addition, the focal length adjuster 160 is a pixel number signal for each image frame transmitted from the pixel calculator 140, for example, detected at each focal length, and each image transmitted from the image signal processing circuit 120. In consideration of each focal length r 'signal for a frame, the motor driver 150 transmits a focal length r signal of an image frame having a maximum number of pixels.

이하, 본 발명의 따른 영상 초점 검출장치의 구체적인 동작을 살펴보면, 먼저 상기 피사체(10)를 촬영하기 위해 카메라(110)를 동작시키면, 상기 모터 구동부(150)는 최초 렌즈(20) 위치에서 상기 A방향에 따라 전진시키거나 또는 최초 렌즈 위치에서 A방향을 따라 후진시키고, 카메라(110)는 다양한 초점 거리(r') 마다 피사체의 영상 신호를 검출하여 처리회로부(120)로 전송한다. Hereinafter, referring to a specific operation of the apparatus for detecting an image focus according to the present invention, first, when the camera 110 is operated to photograph the subject 10, the motor driving unit 150 is located at the position A of the first lens 20. The camera 110 detects an image signal of the subject at various focal lengths r 'and transmits the image signal to the processing circuit unit 120 at the focal length r'.

예컨대, 상기 카메라의 초기 초점 거리로부터 렌즈를 이동시켜서, 초점 거리(r')를 2, 3, 4,mm 로 변경시킴에 따라, 각 변경된 초점 거리에 따라 화상 프레임을 검출하게 된다.For example, as the lens is moved from the initial focal length of the camera, the focal length r 'is changed to 2, 3, 4, mm to detect an image frame according to each changed focal length.

이때, 상기 처리회로부(120)에 의해 생성된 디지털 영상 프레임은 초점 거리 (r)가 맞을 때, 예컨대 초점 거리(r)가 3mm 일때는, 도 5와 같이 피사체(10)의 영상이 번지지 않게 되고, 초점 거리(r')가 맞지 않을 때, 예컨대 초점 거리(r')가 2 또는 3mm일 때는 도 3과 같이 영상이 번지게 된다. In this case, when the focal length r is correct, for example, when the focal length r is 3 mm, the digital image frame generated by the processing circuit unit 120 does not bleed the image of the subject 10 as shown in FIG. 5. When the focal length r 'is not correct, for example, when the focal length r' is 2 or 3 mm, the image is blurred as shown in FIG. 3.

그리고, 상기 처리회로부(120)에서 디지털 처리된 각각의 초점 거리에 따른 각 영상 프레임은 상기 다이나믹 스레숄딩 회로부(130)에서 도 7을 참조로 설명한 바와 같이 다이나믹 스레숄딩 처리되고, 각 영상 프레임의 초점 거리 정보(예컨대, 2, 3, 4mm)는 초점 거리 조절기(160)로 전송된다. 이때, 상기 화소 계산기(140)는 스레숄딩 처리된 각 영상 프레임마다의 화소 수를 카운트하고(예컨대 1의 디지털 값을 갖는 화소 수를 카운트하고), 이 카운트 신호는 초점 거리 조절기(160)로 입력된다. Each of the image frames according to the focal lengths digitally processed by the processing circuit unit 120 is subjected to the dynamic thresholding process as described with reference to FIG. 7 in the dynamic thresholding circuit unit 130, and focuses the respective image frames. Distance information (eg, 2, 3, 4 mm) is transmitted to the focal length adjuster 160. In this case, the pixel calculator 140 counts the number of pixels for each of the thresholded image frames (for example, counts the number of pixels having a digital value of 1), and the count signal is input to the focal length adjuster 160. do.

여기서, 상기 초점 거리 조절기(160)는 상기 계산기(140)로부터 입력된 카운트 신호를 비교하여 가장 많은 화소 수를 갖는 영상 프레임을 선택하고, 상기 영상신호 처리회로(120)로부터 입력된 각 프레임에 따른 초점 거리(r') 중 상기 비교 과정에서 선택된 가장 많은 화소 수를 갖는 영상 프레임과 매칭되는 초점 거리(r), 예컨대 3mm를 선택한다. 그리고, 이 선택된 초점 거리(r) 3mm는 상기 모터 구동부(150)로 전송되고, 상기 모터 구동부(150)는 현재 카메라의 초점 거리가 4mm이므로, 상기 모터를 구동시켜 카메라(110)의 렌즈(20)를 1mm 전진시켜, 최적의 초점 거리(r), 예컨대 3mm로 조정되도록 한다. Here, the focal length controller 160 compares the count signal input from the calculator 140 to select an image frame having the largest number of pixels, and according to each frame input from the image signal processing circuit 120. Among the focal lengths r ', a focal length r, for example, 3 mm, that matches an image frame having the largest number of pixels selected in the comparison process is selected. Since the selected focal length r 3 mm is transmitted to the motor driver 150, and the motor driver 150 currently has a focal length of 4 mm, the lens 20 of the camera 110 is driven by driving the motor. ) Is advanced by 1 mm so that it is adjusted to an optimal focal length r, for example 3 mm.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 다이나믹 스레숄딩을 이용한 초점 자동 검출장치에 의하면, 별도의 초점 조절 장치나 큰 계산의 부하 없이 입력 영상 자체로부터 실시간으로 피사체까지의 초점거리를 계산하여 카메라의 초점을 맞출 수 있고, 이에 따라 하드웨어로 간단하게 구현될 수 있고, 실시간으로 피사체와의 초점 또는 초점 거리를 조정할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the automatic focus detection apparatus using the dynamic thresholding according to the present invention, the camera focuses by calculating the focal length from the input image itself to the subject in real time without a separate focusing device or a large calculation load. And, accordingly, it can be simply implemented in hardware, and there is an effect of adjusting the focus or focal length with the subject in real time.

이와 같은 본 발명에 따른 기술적 사상은 비디오 카메라, 디지털 카메라, 카메라 핸드폰 같은 장치에 다양하게 적용할 수 있다. The technical idea according to the present invention can be variously applied to a device such as a video camera, a digital camera, a camera mobile phone.

Claims (4)

렌즈(20)가 피사체(10)에 대해 위치 변화되면서 다수의 부정확한 초점 거리(r') 중 하나가 될 수 있는 피사체(10)에 대한 정확한 초점 거리(r)를 선택하여 피사체의 영상을 촬영하는 카메라(110)와, Taking an image of the subject by selecting the correct focal length r for the subject 10, which may be one of a plurality of inaccurate focal lengths r 'as the lens 20 is shifted with respect to the subject 10 Camera 110, 상기 다양한 초점 거리(r')에 따라 카메라(110)로부터 촬영된 각각의 영상신호를 처리하여, 상기 피사체의 디지털 영상 프레임 신호 및 각 프레임 신호에 따른 초점 거리(r') 신호를 생성하는 영상신호 처리회로(120), Image signals generated by the camera 110 according to the various focal lengths r 'to generate digital image frame signals of the subject and focal length r' signals according to the frame signals. Processing circuit 120, 다이나믹 스레숄딩 기법을 이용하여 상기 처리회로부(120)로부터 입력된 다수의 영상 프레임에 대해 다이나믹 스레숄딩 처리를 시행하여, 다이나믹 스레숄딩이 적용된 영상을 얻도록 하는 다이나믹 스레숄딩 회로부(130),Dynamic thresholding circuit unit 130 to perform a dynamic thresholding process for a plurality of image frames input from the processing circuit unit 120 by using a dynamic thresholding technique, to obtain an image to which dynamic thresholding is applied; 상기 다이나믹 스레숄딩 처리된 영상의 화소의 수를 카운트하는 화소 계산기(140),A pixel calculator 140 for counting the number of pixels of the dynamic thresholding image; 카메라의 상기 렌즈(20)의 위치를 조정하여 초점 거리(r')를 조절하는 모터 구동부(150) 및, A motor driver 150 for adjusting a focal length r 'by adjusting the position of the lens 20 of the camera; 상기 화소 계산기(140)로부터 전송된 각 영상 프레임에 대한 화소 수 신호 및 상기 영상신호 처리회로(120)로부터 전송된 각 영상 프레임에 대응하는 초점 거리(r') 신호를 고려하여, 상기 모터 구동부(150)로 모터의 제어 신호를 전송하는 초점 거리 조절기(160)를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 초점 검출장치.  In consideration of the pixel number signal for each image frame transmitted from the pixel calculator 140 and the focal length r 'signal corresponding to each image frame transmitted from the image signal processing circuit 120, the motor driving unit ( And a focal length adjuster (160) for transmitting a control signal of the motor to the motor (150). 제1항에 있어서, 초점 거리 조절기(160)는, 상기 계산기(140)로부터 입력된 카운트 신호를 비교하여 가장 많은 화소 수를 갖는 영상 프레임을 선택하고, 상기 영상신호 처리회로(120)로부터 입력된 각 프레임에 따른 초점 거리(r') 중 상기 비교 과정에서 선택된 가장 많은 화소 수를 갖는 영상 프레임에 매칭되는 초점 거리(r)를 선택하며, 이 선택된 초점 거리(r) 신호를 상기 모터 구동부(150)로 전송하는 것을 특징으로 하는 영상 초점 검출장치. The apparatus of claim 1, wherein the focal length adjuster 160 selects an image frame having the largest number of pixels by comparing the count signal input from the calculator 140, and inputs the image signal from the image signal processing circuit 120. The focal length r corresponding to the image frame having the largest number of pixels selected in the comparison process among the focal lengths r 'for each frame is selected, and the selected focal length r signal is transferred to the motor driver 150. Image focus detection apparatus characterized in that the transmission to. 제2항에 있어서, 상기 모터 구동부(150)는 상기 초점 거리 조절기(160)로 부터 전송된 초점 거리(r) 신호에 따라 상기 카메라(110)의 렌즈(20)를 조정하여, 카메라가 최적의 초점 거리(r)로 조정되도록 하는 것을 특징으로 하는 영상 초점 검출장치. The method of claim 2, wherein the motor driver 150 adjusts the lens 20 of the camera 110 according to the focal length r signal transmitted from the focal length adjuster 160 so that the camera is optimal. An image focus detection apparatus, characterized in that for adjusting the focal length (r). 피사체(10)에 대한 부정확한 초점 거리(r')를 조정하면서, 부정확한 초점 거리 중 최적의 초점 거리(r)를 선택하여 피사체의 영상을 촬영하는 카메라에 있어서,In the camera that shoots the image of the subject by selecting the optimal focal length (r) of the inaccurate focal length while adjusting the inaccurate focal length (r ') with respect to the subject 10, 피사체의 영상을 다수의 부정확한 초점 거리 마다 검출하여 다수개의 피사체 영상을 수집하는 단계와, Collecting a plurality of subject images by detecting images of the subject at a plurality of inaccurate focal lengths; 상기 수집된 다수의 피사체의 영상을 디지털 변환하여 상기 다수의 부정확한 초점 거리 신호 및 초점 거리 마다의 영상 프레임 신호를 생성하는 단계와, Digitally converting the collected images of the plurality of subjects to generate the plurality of incorrect focal length signals and image frame signals for each focal length; 디지털 변환된 다수의 영상 프레임에 다이나믹 스레숄딩을 적용하는 단계와, Applying dynamic thresholding to a plurality of digitally converted image frames; 다이나믹 스레숄딩이 적용된 다수의 영상 프레임 내의 화소 수를 카운트 하는 단계, Counting the number of pixels in the plurality of image frames to which dynamic thresholding is applied, 상기 다수의 영상 프레임 중 가장 큰 화소 수를 갖는 영상 프레임을 선택하는 단계,Selecting an image frame having the largest number of pixels among the plurality of image frames; 가장 큰 화소 수를 갖는 영상 프레임을 수집할 때의 초점 거리(r)를 상기 최적의 초점 거리(r)로 정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 초점 검출방법.And setting the focal length (r) at the time of collecting the image frame having the largest number of pixels as the optimum focal length (r).
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