KR100802525B1 - 실시간 멀티밴드 카메라 - Google Patents

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KR100802525B1
KR100802525B1 KR1020070041436A KR20070041436A KR100802525B1 KR 100802525 B1 KR100802525 B1 KR 100802525B1 KR 1020070041436 A KR1020070041436 A KR 1020070041436A KR 20070041436 A KR20070041436 A KR 20070041436A KR 100802525 B1 KR100802525 B1 KR 100802525B1
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dichroic mirror
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light waves
converting
electric signal
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KR1020070041436A
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전병덕
김종환
야스히로 히사모토
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주식회사 세다스미디어
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Abstract

본 발명은 실시간 멀티밴드 카메라에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광파가 유입되는 렌즈부와; 상기 렌즈부를 통해 유입된 상기 광파를 파장에 의해 투과 또는 반사하는 다이크로닉 미러(Dichroic Mirror)와; 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상부와; 상기 다이크로닉 미러에 의해 반사된 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명은 한번 촬영으로 촬영된 영상의 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역 중 두 개의 대역의 다른 영상을 동시에 취득하는 것이 가능한 실시간 멀티밴드 카메라를 제공한다.

Description

실시간 멀티밴드 카메라{REAL TIME MULTI BAND CAMERA}
도 1은 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라의 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라를 컴퓨터에 연결한 블럭도이다.
<도면의 주요 번호에 대한 설명>
1 : 실시간 멀티밴드 카메라 10 : 제1 촬상소자
11 : 제1 판 20 : 제2 촬상소자
21 : 제2 판 30 : 렌즈부
31 : 초점보정렌즈 40 : 다이크로닉 미러
50 : 조도계 60 : GPS
70 : 컴퓨터 80 : 지도데이터서비스 서버
본 발명은 실시간 멀티밴드 카메라에 관한 것으로, 보다 자세하게는 한번 촬영으로 촬영된 영상의 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역 중 두 개의 대역의 다른 영상을 동시에 취득하는 것이 가능한 실시간 멀티밴드 카메라를 제공한 다.
최근 토지 이용 및 건설 분야, 광물/에너지 분야, 삼림 감소나 사막 확대 등의 지구 환경을 조사하는 분야 등에서는 원격탐사를 통해 해당 분야에 사용되는 화상 정보를 취득하고 있다.
특히, 식생활력지수(NDVI : Normalized Difference Vegetation Index)는 원격탐사장비를 이용하여 얻은 화상 정보로부터 식생분포 상황을 파악하고 대상 식생의 활력을 지수로 표현한 것을 의미하며, 식은 하기 수학식 1에 기재된 바와 같다.
Figure 112007032100377-pat00001
(여기서, NIR은 촬영된 영상의 근적외선 파장대역에 대한 수치이고, RED는 촬영된 영상의 가시광선 대역 중 적색 파장대역에 대한 수치이다.)
여기서, 원격탐사는 멀리 떨어져 있는 지상, 지하 대상물의 특성과 현상을 접촉하지 않고 관측하여 정보를 얻어내는 기술이다. 근래의 원격탐사는 인공위성이나 비행기에 원격탐사장비를 설치하여 정보를 취득하는 방법과, 지상에서 원격탐사장비를 이용하여 지상의 대상물에 대한 정보를 취득하는 방법인 지상형원격탐사가 있다.
한편, 시판되고 있는 일반적인 디지털 카메라는 인간이 감지할 수 있는 가시광선 대역인 400nm 내지 700nm의 파장대역을 촬영할 수 있도록 최적화 되어 있으며, 이를 위하여 자외선 대역 차단 필터 및 적외선 대역 차단 필터가 장착되어 있 다.
이에, 상기 지상형원격탐사가 가능하도록 일반적인 카메라에 가시광선 대역 및 적외선 대역을 각 필터링 할 수 있는 필터를 탈부착 가능하게 하여, 상기 NIR과 상기 RED를 구하여 상기 식생활력지수를 구할 수 있는 멀티밴드 카메라가 고안되었다.
그러나, 상기 종래의 멀티밴드 카메라는 각 대역의 영상취득을 위해 필터를 교체하여 복수회 촬영해야 하기 때문에 필연적으로 촬영된 가시광선 대역 영상 및 적외선 대역 영상 간 시간차가 존재하게 된다. 예컨데, 피사체가 산림일 경우, 시간에 따라 바람, 온도 등이 미세하게나마 변화하기 때문에 촬영된 영상의 시간차가 존재하게 되면 촬영된 각 영상의 가시광선 대역 수치 및 적외선 대역 수치 간 차이가 발생한다.
또한, 사용자가 상기 멀티밴드 카메라를 손으로 들고 촬영할 경우, 손의 흔들림에 의해 촬영된 가시광선 대역 영상 및 적외선 대역 영상 간 상호 차이가 있게 된다.
이에 따라, 동일한 영상 내에 추출해야 하는 상기 NIR과 상기 RED 간 오차가 발생하여, 취득된 식생활력지수에 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 한번 촬영으로 촬영된 영상의 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역 중 두 개의 대역의 다른 영상을 동시에 취득하는 것이 가능한 실시간 멀티밴드 카메라를 제공하는 데 그 목적 이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따른 멀티밴드 카메라에 있어서, 광파가 유입되는 렌즈부와; 상기 렌즈부를 통해 유입된 상기 광파를 파장에 따라 투과 또는 반사하는 다이크로닉 미러(Dichroic Mirror)와; 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상부와; 상기 다이크로닉 미러에 의해 반사된 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티밴드 카메라에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1 촬상부는 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상소자를 포함하고, 상기 제2 촬상부는 상기 다이크로닉 미러에 의해 반사되며 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파와 교차하는 방향의 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상소자를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 렌즈부는 상기 렌즈부와 상기 다이크로닉 미러 사이에 위치하며, 상기 렌즈부와 상기 제1 촬상소자 및 상기 제2 촬상소자 간 간격 및 상기 제1 촬상소자 및 상기 제2 촬상소자의 크기 중 하나 이상에 따라 초점을 보정하기 위한 초점보정렌즈를 더 포함할 수 있다.
여기서, 광파가 유입되는 근원이 위치한 장소의 조도를 감지하고 감지된 상기 조도를 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부에 의해 변환된 전기신호에 반영하여 조도를 보정하기 위한 조도계를 더 포함할 수 있다.
또한, 광파가 유입되는 근원의 위치 정보를 취득하기 위한 지피에스(GPS)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라(1)를 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라(1)는 렌즈부(30), 다이크로닉 미러(40), 제1 촬상부(10,11) 및 제2 촬상부(20,21)를 포함한다.
렌즈부(30)로는 피사체의 영상 정보가 담긴 광파가 유입된다.
렌즈부(30)는 대물렌즈, 줌랜즈, 릴레이렌즈 등 경통에 결합되는 방식으로 구현된다. 또한, 자외선 차단 필터(Ultra Violet Filter) 또는 감광 필터((Natural Density Filter)가 장착될 수 있다.
다이크로닉 미러(Dichroic Mirror)(40)는 렌즈부(30)를 통해 유입된 광파를 파장에 따라 투과 또는 반사한다.
여기서, 다이크로닉 미러(40)는 분광미러, 색선별거울 이라고도 불리며, 투명한 다층박막(多層薄膜) 코팅을 한 평면거울에서 빛의 입사각을 45°로 했을 때, 박막내의 빛의 간섭효과에 의해서 파장범위 따라 일정 대역의 빛은 반사하고, 다른 대역의 빛은 투과하는 성질을 가지게 한 것을 의미한다. 여기서, 다이크로닉 미러(40)의 막의 두께, 층수를 조정하거나 재료에 따라서 가시광선 대역과 적외선 대역을 선별하거나, 자외선 대역과 가시광선 대역을 선별하게 할 수 있다.
다이크로닉 미러(40)의 구조, 제조방법, 종류 등은 이미 공지된 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서의 다이크로닉 미러(40)는 렌즈부(30)를 통해 유입된 광파 중 가시광선 대역을 투과시키고 적외선 대역을 반사시키는 기능을 가지는 것을 일 예로 하였으나, 용도에 따라, 가시광선 대역을 투과시키고 자외선 대역을 반사시키는 다이크로닉 미러(40) 등 여러 종류로 마련될 수 있음은 물론이다.
제1 촬상부(10,11)는 다이크로닉 미러(40)에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하기 위해 마련된다. 제2 촬상부(20,21)는 다이크로닉 미러(40)에 의해 반사된 광파를 전기신호로 변환하기 위해 마련된다. 본 발명에서의 제1 촬상부(10,11)는 제1 촬상소자(10)와 제1 판(11)으로 마련되며, 제2 촬상부(20,21)는 제2 촬상소자(20)와 제2 판(21)로 마련된다.
제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20)는 시모스(CMOS), 시시디(CCD), 나노 광전자 이미지 센서(SMPD) 등으로 마련될 수 있다.
제1 판(11) 및 제2 판(21)에는 각 제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20)가 부착된다. 여기서, 다이크로닉 미러(40)에 의해 반사된 광파의 방향은 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파와 교차하므로, 제1 판(11) 및 제2 판(21)은 각 연장방향이 상호 교차한다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 판(11) 및 제2 판(21)은 상호 직각을 이루도록 각 일측이 상호 부착되어 있다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 다이크로닉 미러(40)는 투과 및 반사된 각각의 광파가 제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20)에 직교하도록 연장방향이 제1 판(11) 및 제2 판(21)이 상호 직각을 이루는 부분을 향하여 설치된다. 여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈부(30)를 통해 유입된 광파가 다이크로닉 미러(40)에 입사되는 입사각이 45도인 것을 일 예로 하여서, 제1 판(11) 및 제2 판(21)이 상호 직각을 이루는 것을 일 예로 하였으나, 렌즈부(30)를 통해 유입된 광파가 다이크로닉 미러(40)에 입사되는 입사각이 45도가 아닌 경우 제1 판(11) 및 제2 판(21)이 이루는 각도는 직각이 아닌 소정의 각도를 이룰 수 있음은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈부(30)를 통해 유입되는 광파(a)는 다이크로닉 미러(40)에 의해 가시광선 대역(c)이 투과되고, 적외선 대역(b)은 반사된다. 이에, 광파(a) 중 가시광선 대역(c)은 제1 촬상소자(10)에서 전기신호로 변환되고, 광파(a) 중 적외선 대역(b)은 제2 촬상소자(20)에서 전기신호로 변환된다.
또한, 렌즈부(30)는 초점보정렌즈(31)를 더 포함할 수 있다. 초점보정렌즈(31)는 렌즈부(30)와 다이크로닉 미러(40) 사이에 위치하여, 렌즈부(30)와 제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20) 간 간격 및 제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20)의 크기 중 하나 이상에 따라 초점을 보정하기 위해 마련된다.
여기서, 초점보정렌즈(31)는 렌즈부(30)와 다이크로닉 미러(40) 사이에 위치하는 것을 일 예로 하였으나, 두 개가 마련되어 제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20)와 다이크로닉 미러(40) 사이에 각 위치할 수 있음은 물론이다. 그러나, 초점보정렌즈(31)이 렌즈부(30)와 다이크로닉 미러(40) 사이에 위치 시, 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라(1)의 크기를 줄일 수 있다. 그 이유는 초점보정렌즈(31) 설치 시, 초점보정렌즈(31)와 초점보정렌즈(31)를 고정하는 프레임(미도시) 이 초점보정렌즈(31)는 렌즈부(30)와 다이크로닉 미러(40) 사이에 위치하면 1개씩만 마련되나, 제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20)와 다이크로닉 미러(40) 사이에 각 위치하면 2개씩 마련되기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라(1)는 광파가 유입되는 근원이 위치한 장소의 조도를 감지하고, 환경 변화에 따른 조도의 차이를 제1 촬상부(10,11) 및 제2 촬상부(20,21)에 의해 변환된 전기신호에 반영하여 조도를 보정하는 조도계(50)를 더 포함할 수 있다.
여기서 광파가 유입되는 근원은 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라(1)로 촬영하는 피사체를 의미하며, 근원의 조도환경은 피사체가 위치하는 장소의 조도 정도를 의미한다.
조도계(50)는 가시광선의 3파장 중 레드(Red) 대역의 조도를 감지하는 제1 센서(51), 가시광선의 3파장 중 블루(Blue) 대역의 조도를 감지하는 제2 센서(52), 가시광선의 3파장 중 그린(Green) 계열의 조도를 감지하는 제3 센서(53) 및 근적외선 대역의 조도를 감지하는 제4 센서(54)를 포함한다.
이에, 제1 센서(51), 제2 센서(52), 제3 센서(53), 제4 센서(54)를 통해 감지된 근원의 조도 환경은 제1 촬상소자(10) 및 제2 촬상소자(20)에 의해 변환된 전기신호에 반영된다. 이에, 맑음 또는 흐림 등에 의해 근원이 위치한 장소의 조도가 변하여, 실시간 멀티밴드 카메라(1)를 통해 취득된 정보로 계산된 식생활력지수에 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 동일한 근원을 촬영한 영상에서 취득한 식생활력지수를 상호 비교할 경우, 날씨 변화에 의해 식생활력지수간 오차가 발생 하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 조도계(50)에 의해 측정된 조도치는 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라(1)와 연결된 컴퓨터(70)를 통해 촬상소자(10,20)에 촬영된 영상에 적용될 수 있다.
즉, 촬상소자(10,20)에 의해 촬영된 영상과, 조도계(50)에 의해 측정된 조도치, GPS(60)에 의해 측정된 위치정보를 컴퓨터(70)에 전송하고, 컴퓨터(70)는 촬상소자(10,20)에 의해 촬영된 영상에 조도계(50)에 의해 측정된 조도치를 반영하여 촬영된 영상을 보정한다.
Figure 112007032100377-pat00002
(여기서, A는 촬상소자로 촬영된 영상의 근적외선 파장대역, B는 조도계로 감지된 근원의 근적외선 파장대역, C는 촬상소자로 촬영된 영상의 가시광선 적색파장대역, D는 조도계로 감지된 근원의 가시광선 적색파장대역이다.)
예컨데, 컴퓨터(70)에 의해 촬상소자(10,20)에 의해 촬영된 영상에 조도계(50)에 의해 측정된 조도치를 반영하는 것은 상기 수학식 2을 통하여 반영하여 촬상소자(10,20)에 의해 촬영된 영상을 보정하여 근원의 조도 변화에 따른 오차를 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명에 다른 실시간 멀티밴드 카메라(1)는 광파의 근원의 위치정보를 취득하기 위한 지피에스(GPS)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 컴퓨터(70)는 GPS(60)에 의해 측정된 위치정보를 데이터로 변환하여 촬상소자(10,20)를 통해 촬영된 영상정보데이터에 반영한다. 이에, 실시간 멀티밴드 카메라(1)로 근원의 영상정보를 취득하면서 근원의 위도, 경도, 고도, 방위 등의 위치정보를 취득하여, 향후 식생활력지수의 대상이 되는 근원의 위치를 판별 가능하게 할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨터(70)를 통해 조도가 보정되고 위치정보가 추가된 영상정보데이터는 지도데이터서비스 서버(80)에 전송하여 데이터베이스에 등록이 가능함은 물론이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 별명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
상기 구성에 의해 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라는 한번 촬영으로 촬영된 영상의 적외선 대역, 가시광선 대역 및 자외선 대역 중 두 개의 대역에 다른 영상을 동시에 취득하는 것이 가능한 효과가 있다. 그 결과, 각 대역의 영상들은 상호간 시차가 없게 된다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라는 초점보정렌즈를 더 포함하여, 렌즈부와 제1 촬상소자 및 제2 촬상소자 간 간격 및 제1 촬상소자 및 제2 촬상소자의 크기 중 하나 이상에 의해 흐트러진 초점을 보정하여 취득된 영상 정보의 오차를 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라는 조도계를 더 포함하여, 광파가 유입되는 근원의 조도 환경을 감지하고 이를 제1 촬상부 및 제2 촬상부에 의해 변환된 전기신호에 반영하여 취득된 영상 정보의 오차를 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 멀티밴드 카메라는 지피에스(GPS)를 더 포함하여, 광파가 유입되는 근원의 위치 정보를 취득하고 이를 제1 촬상부 및 제2 촬상부에 의해 변환된 전기신호에 반영하여 취득된 영상의 위치 정보를 더 취득할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 멀티밴드 카메라에 있어서,
    광파가 유입되는 렌즈부와;
    상기 렌즈부를 통해 유입된 상기 광파를 파장에 따라 투과 또는 반사하는 다이크로닉 미러(Dichroic Mirror)와;
    상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상부와;
    상기 다이크로닉 미러에 의해 반사된 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상부를 포함하며,
    상기 제1 촬상부는
    상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상소자를 포함하고,
    상기 제2 촬상부는
    상기 다이크로닉 미러에 의해 반사되며 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파와 교차하는 방향의 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상소자를 포함하며,
    상기 렌즈부는
    상기 렌즈부와 상기 다이크로닉 미러 사이에 위치하며, 상기 렌즈부와 상기 제1 촬상소자 및 상기 제2 촬상소자 간 간격 및 상기 제1 촬상소자 및 상기 제2 촬상소자의 크기 중 하나 이상에 따라 초점을 보정하기 위한 초점보정렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티밴드 카메라.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광파가 유입되는 근원이 위치한 장소의 조도를 감지하고 감지된 상기 조도를 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부에 의해 변환된 전기신호에 반영하여 조도를 보정하기 위한 조도계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티밴드 카메라.
  3. 제 1 항에 있어서,
    광파가 유입되는 근원의 위치 정보를 취득하기 위한 지피에스(GPS)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티밴드 카메라.
  4. 멀티밴드 카메라에 있어서,
    광파가 유입되는 렌즈부와;
    상기 렌즈부를 통해 유입된 상기 광파를 파장에 따라 투과 또는 반사하는 다이크로닉 미러(Dichroic Mirror)와;
    상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상부와;
    상기 다이크로닉 미러에 의해 반사된 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상부를 포함하며,
    상기 제1 촬상부는
    상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상소자를 포함하고,
    상기 제2 촬상부는
    상기 다이크로닉 미러에 의해 반사되며 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파와 교차하는 방향의 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상소자를 포함하며,
    광파가 유입되는 근원이 위치한 장소의 조도를 감지하고 감지된 상기 조도를 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부에 의해 변환된 전기신호에 반영하여 조도를 보정하기 위한 조도계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티밴드 카메라.
  5. 멀티밴드 카메라에 있어서,
    광파가 유입되는 렌즈부와;
    상기 렌즈부를 통해 유입된 상기 광파를 파장에 따라 투과 또는 반사하는 다이크로닉 미러(Dichroic Mirror)와;
    상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상부와;
    상기 다이크로닉 미러에 의해 반사된 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상부를 포함하며,
    상기 제1 촬상부는
    상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파를 전기신호로 변환하는 제1 촬상소자를 포함하고,
    상기 제2 촬상부는
    상기 다이크로닉 미러에 의해 반사되며 상기 다이크로닉 미러에 의해 투과된 광파와 교차하는 방향의 광파를 전기신호로 변환하는 제2 촬상소자를 포함하며,
    광파가 유입되는 근원의 위치 정보를 취득하기 위한 지피에스(GPS)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 멀티밴드 카메라.
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