KR100822849B1 - Black level compensating apparatus for a camera and method thereof - Google Patents

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KR100822849B1
KR100822849B1 KR1020060098717A KR20060098717A KR100822849B1 KR 100822849 B1 KR100822849 B1 KR 100822849B1 KR 1020060098717 A KR1020060098717 A KR 1020060098717A KR 20060098717 A KR20060098717 A KR 20060098717A KR 100822849 B1 KR100822849 B1 KR 100822849B1
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이세훈
드미트리 페트로브
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주식회사 후후
이세훈
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
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Abstract

An apparatus and a method for compensating a camera black level are provided to compensate black level variation, caused by radiation applied when acquiring a subject image through an image sensor by using a signal acquired by a reference image sensor for blocking light under the same condition, thereby effectively compensating nonlinear black level distortion of the image and accordingly improving reliability and images of a radiation tolerant camera. An image sensor unit(110) acquires an image of a subject in a state of being exposed to radiation, and outputs the image as an analog image signal. A reference image sensor unit(120) outputs only effects by radiation as an analog image signal in a state when light is blocked. A low path filter(130) removes high frequency components from the analog image signal of the reference image sensor unit. A compensating unit(140) compensates the analog image signal of the image sensor unit based on the output of the filtering unit, and outputs an analog image signal where image distortion is compensated.

Description

카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법{BLACK LEVEL COMPENSATING APPARATUS FOR A CAMERA AND METHOD THEREOF}Camera black level compensation device and its method {BLACK LEVEL COMPENSATING APPARATUS FOR A CAMERA AND METHOD THEREOF}

도 1은 찰상관 소자를 이용한 내방사선 카메라의 구조.1 is a structure of a radiation-resistant camera using a scratch tube element.

도 2는 고체 촬상 소자를 이용한 내방사선 카메라의 구조.2 is a structure of a radiation-resistant camera using a solid-state imaging device.

도 3은 고체 촬상 소자를 이용한 카메라의 구성 블록도.3 is a block diagram illustrating the configuration of a camera using a solid-state imaging device.

도 4는 방사선 환경에 노출된 카메라의 영상 변화를 보인 예시도.4 is an exemplary view showing an image change of the camera exposed to the radiation environment.

도 5는 방사선에 노출된 카메라의 블랙레벨 변화 상태를 보인 그래프도.5 is a graph showing the state of black level change of a camera exposed to radiation;

도 6은 본 발명 일 실시예의 구성을 보인 블록도.Figure 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명 일 실시예의 동작에 따른 영상 신호를 보인 그래프도.7 is a graph illustrating an image signal according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명 일 실시예를 통해 얻어진 출력단의 영상 신호를 보인 그래프도.8 is a graph illustrating an image signal of an output terminal obtained through an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명 다른 실시예의 구성을 보인 블록도.Figure 9 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명 실시예들을 적용한 시스템 구성을 보인 시스템 구성도.10 is a system configuration diagram showing a system configuration to which the embodiments of the present invention are applied.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

10: 찰상관 센서 11: 광전부10: scratch tube sensor 11: photoelectric part

12: 전자총 13: 편향코일12: Electron gun 13: deflection coil

20: 내방사선 카메라 21: 방사선 차폐 하우징20: radiation-resistant camera 21: radiation shielding housing

22: 거울 23: 고체 촬상소자 이미지 센서22: mirror 23: solid-state image sensor

24: 이미지 센서 신호 처리부 30: 이미지 센서부24: image sensor signal processing unit 30: image sensor unit

31: 타이밍 생성부 32: 싱크 삽입부31: timing generator 32: sink insertion unit

110: 제 1이미지 센서 120: 제 2이미지 센서110: first image sensor 120: second image sensor

130: 저역 통과 필터 140: 연산부130: low pass filter 140: calculator

150: 저역 통과 필터 160: 적분기150: low pass filter 160: integrator

200: 카메라부 300: 카메라 관리부200: camera unit 300: camera management unit

310: 표시부310: display unit

본 발명은 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 방사선에 의해 비선형적으로 변화된 이미지 센서 영상의 블랙레벨을 기준 이미지 센서의 영상을 이용하여 보상할 수 있도록 한 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a camera black level compensation device and a method thereof, and more particularly, to a camera black level compensation device capable of compensating a black level of an image sensor image nonlinearly changed by radiation by using an image of a reference image sensor. It is about a method.

세계적으로 화석 에너지의 고갈을 대체하기 위한 에너지의 개발이 활발히 진행되고 있으나, 이러한 차세대 에너지 개발이 가시적 효과를 얻지 못하고 있는 가운데, 현실적으로 원자력 발전을 통한 에너지에 대한 의존도가 높아지고 있다. Although the development of energy to replace the depletion of fossil energy is actively being carried out around the world, the development of the next generation energy has not gained any visible effect, and in reality, the dependency on energy through nuclear power generation is increasing.

현재, 국내를 포함한 많은 나라들에서 아직까지 전체 생산 에너지에서 원자력 발전이 차지하는 에너지 생산 비율이 낮지만 획기적인 에너지원이 개발되기 전 까지는 원자력 발전에 의한 에너지 생산 비율이 점차 높아질 것이라는 전망은 일반적인 것이 되었다.At present, in many countries including Korea, nuclear power generation accounts for a low percentage of total production energy, but it is common to see that the generation of nuclear power generation will gradually increase until a breakthrough energy source is developed.

이렇게 원자력 발전의 필요성이 절실해짐에 따라 원자력 발전소의 새로운 설립과 기존 원자력 발전소의 증개축이 전세계적으로 빈번하게 발생하고 있으나, 아직까지 원자력 관련 산업은 전체 산업에서 그 비중이 매우 낮으며, 그 활용 대상이 한정되어 기술적 진전 역시 매우 늦은 편에 속한다.As the necessity of nuclear power generation is urgently needed, new establishment of nuclear power plants and expansion of existing nuclear power plants occur frequently all over the world.However, the nuclear industry is still very low in the whole industry. This limited technological progress is also very late.

예를 들어, 원자력 발전소에서 방사능 발생 지역 내를 감시하기 위한 카메라의 경우, 일반 카메라는 정상적인 영상을 얻을 수 없고, 낮은 수준의 방사능 피폭으로도 쉽게 소손되어 지속적인 사용이 불가능하기 때문에 높은 내방사선 특성을 가지는 전용 카메라가 사용되고 있으나, 이에 대한 기술적 개선은 그 요구 정도에 비해 느리게 진행되고 있다. For example, in the case of a camera for monitoring a radioactive area in a nuclear power plant, a normal camera cannot obtain a normal image and is easily burned down even at a low level of radiation exposure, and thus cannot be used continuously. Although a dedicated camera is used, the technical improvement is progressing slowly compared to the required degree.

도 1은 종래 촬상관 센서의 구조를 보인 것으로, 도시된 바와 같이 촬상관 센서(10)는 피사체로부터 얻어지는 영상이 광전부(11)의 박막에 결상되면 전기상이 발생하며, 이를 전자총(12)이 전자빔을 주사하여 전자신호로 변환함으로써 영상 신호를 얻는 방식으로 동작한다. 상기 전자빔의 방향을 제어하기 위해서 편향코일(13)을 이용한다. 상기 촬상관 센서는 높은 내방사선 특성(2×108rad)을 가지고 있으므로, 비록 가장 오래된 상용 이미지 센서지만 아직도 내방사선 특성이 요구되는 일부 영역에서는 사용되고 있다. 하지만, 그 크기가 크고 구동이 복잡하여 현재 원자력 발전소를 포함하는 방사선 영역에서의 감시 용도로는 극히 일부에서만 사용 되고 있다.1 illustrates a structure of a conventional image sensor, and as illustrated, an image sensor may generate an electric image when an image obtained from a subject is formed on a thin film of the photoelectric unit 11, and the electron gun 12 may emit an electron beam. It operates by scanning and converting into an electronic signal to obtain a video signal. A deflection coil 13 is used to control the direction of the electron beam. Since the image sensor has a high radiation resistance (2 × 10 8 rad), although it is the oldest commercial image sensor, it is still used in some areas where radiation resistance is required. However, due to their large size and complex operation, only a few are used for monitoring in the radiation area including nuclear power plants.

도 2는 CCD나 CMOS와 같은 고체 촬상소자 이미지 센서(23)를 이용한 내방사선 카메라(20)의 개략적인 구조를 보인 것으로, CCD나 CMOS 이미지 센서(23)는 직접 감마선에 노출될 경우 정상적인 동작이 불가능하기 때문에 도시된 바와 같이 방사선을 차폐할 수 있는 소재로 만들어진 방사선 차폐 하우징(20)으로 상기 이미지 센서(23)와 이미지 센서 신호 처리부(24)를 보호하고, 거울(22)을 이용하여 간접적인 방식으로 피사체 이미지를 상기 이미지 센서(23)에 제공하는 방식으로 이루어진다. 경우에 따라서는 복수의 거울을 이용하여 마치 잠망경과 같은 거울 구조를 이용하여 영상의 상하 반전을 방지하는 구조를 이용하기도 한다. 2 shows a schematic structure of a radiation-resistant camera 20 using a solid-state image sensor 23 such as a CCD or a CMOS. The CCD or CMOS image sensor 23 does not operate normally when directly exposed to gamma rays. Since it is impossible to protect the image sensor 23 and the image sensor signal processing unit 24 with a radiation shielding housing 20 made of a material capable of shielding radiation as shown, and indirectly by using a mirror 22 A method of providing a subject image to the image sensor 23. In some cases, a plurality of mirrors may be used to prevent vertical inversion of an image by using a mirror structure such as a periscope.

도 3은 고체 촬상 소자 이미지 센서를 이용한 카메라의 기본 구성을 보인 블록도로서, 도시한 바와 같이 영상이 결상되는 이미지 센서부(30)와, 상기 이미지 센서부(30)가 제공하는 이미지 신호를 영상 규격에 따라 싱크 파형(동기 신호)을 삽입하는 싱크 삽입부(32)와, 상기 이미지 센서부(30)에 이미지를 획득하기 위한 타이밍을 제공하고 상기 싱크 삽입부(32)에 타이밍을 제공하는 타이밍 생성부(31) 등으로 이루어진다. 상기 싱크 삽입부(32)를 통해 제공되는 영상 신호는 아날로그 TV 영상 신호(NTSC, PAL 등)가 된다.3 is a block diagram showing the basic configuration of a camera using a solid-state image sensor image sensor, as shown in the image sensor unit 30 and the image signal provided by the image sensor unit 30 as an image image A timing for providing a timing for acquiring an image to the image sensor part 30 and a timing for acquiring an image to the image sensor part 30 and a timing for providing the timing to the sink insertion part 32 according to a standard; Generation section 31; The video signal provided through the sink inserter 32 is an analog TV video signal (NTSC, PAL, etc.).

하지만, 도시한 바와 같이 상기 이미지 센서부(30)에는 방사선 중 감마선이 유입될 수 있으며, 이로 인해 블랙레벨의 비선형적 상승 현상이 발생하게 된다.However, as shown, the gamma ray may be introduced into the image sensor unit 30, which causes a non-linear rise of the black level.

도 4는 감마선이 이미지 센서부에 유입될 경우 발생되는 블랙레벨 상승 현상의 발생 양상을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 좌측 하단 부분으로 갈수록 화면이 비선형적으로 어두워지는 양상을 알 수 있다.FIG. 4 illustrates a phenomenon in which a black level rise occurs when gamma rays are introduced into the image sensor unit. As shown in FIG. 4, the screen becomes darker nonlinearly toward the lower left portion.

도 5는 상기 도 4에 도시한 감마선에 의한 블랙레벨의 비선형적 상승 현상을 그래프로 나타낸 것으로 도시한 바와 같이 감마선이 없는 경우의 기준 블랙레벨은 라인의 위치에 관계없이 일정한 전압을 유지하는 반면, 감마선에 노출된 경우를 실측한 실제 블랙레벨은 후속 라인으로 갈수록 비선형적으로 상승하는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph illustrating a non-linear rise of the black level caused by the gamma rays shown in FIG. 4. As shown in FIG. 4, the reference black level without gamma rays maintains a constant voltage regardless of the position of the line. It can be seen that the actual black level measured when exposed to gamma rays increases nonlinearly toward the subsequent line.

이와 같이 비디오 신호의 최대 블랙레벨이 변화되면 영상은 어둡게 변하거나 회색으로 변하게 되므로 양질의 영상을 얻을 수 없게 되고, 이러한 현상은 내방사선 카메라의 신뢰성을 크게 악화시키는 요인이 되며, 방사선 환경에 의해 디지털 처리가 어려운 내방사선 카메라에서는 이러한 왜곡을 카메라 단에서 실시간으로 직접 해소하기 어렵다.When the maximum black level of the video signal is changed, the image becomes dark or gray, so that a good quality image cannot be obtained. This phenomenon significantly deteriorates the reliability of the radiation-resistant camera. In radiation-resistant cameras that are difficult to process, it is difficult to resolve these distortions directly at the camera stage in real time.

상기와 같은 방사선의 유입에 의한 영상의 왜곡 현상을 방지하기 위해 새롭게 제안하는 본 발명 실시예들의 목적은 이미지 센서를 통한 피사체 영상 획득시 유입되는 방사선에 의한 블랙레벨 변화를 동일 조건에서 광을 차단한 기준 이미지 센서로 획득한 신호를 이용하여 보상하도록 함으로써, 영상의 왜곡을 방지하여 내방사선 카메라의 영상 품질 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.In order to prevent distortion of an image caused by the inflow of radiation as described above, an object of the present invention is to block light in the same condition by changing the black level due to the incoming radiation when the subject image is acquired through the image sensor. The present invention provides a camera black level compensation device and a method for compensating using a signal acquired by a reference image sensor to prevent distortion of an image to improve image quality and reliability of a radiation resistant camera.

본 발명 실시예들의 다른 목적은 아날로그 신호를 출력하는 이미지 센서의 방사선 유입에 따른 영상 왜곡을 광을 차단한 동일 규격 이미지 센서에 유입되는 방사선에 의한 출력을 얻은 후 상기 출력에서 고주파 성분을 제거한 값으로 보상하도록 함으로써, 방서선 유입에 의한 국부적 노이즈의 증가 없이도 영상의 왜곡만을 선별 보상할 수 있도록 한 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the embodiments of the present invention is to remove the high-frequency components from the output after obtaining the output by the radiation flowing into the image sensor of the same standard that cut the light to the image distortion caused by the radiation inflow of the image sensor outputting an analog signal The present invention provides a camera black level compensation device and a method for compensating only distortion of an image without increasing local noise due to radiation inflow.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 방사선 환경에서 아날로그 영상 신호를 출력하는 이미지 센서의 출력을 광을 차단한 동일 환경의 이미지 센서의 출력을 근거로 보상하도록 하여 방사선 환경에 따라 능동적으로 조절되는 자동 조리개(auto iris) 기능 및 비선형적인 밝기 왜곡의 보상을 구현하도록 한 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the embodiments of the present invention is to automatically compensate for the output of an image sensor that outputs an analog image signal in a radiation environment based on the output of an image sensor in the same environment that blocks light, thereby automatically adjusting the aperture according to the radiation environment. The present invention provides a camera black level compensation device and a method for implementing an auto iris function and compensation for nonlinear brightness distortion.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 이미지 센서를 통한 피사체 영상 획득시 유입되는 방사선에 의한 블랙레벨 변화를 동일 조건에서 광을 차단한 기준 이미지 센서로 획득한 신호를 이용하여 보상하도록 함과 아울러, 상기 기준 이미지 센서의 출력을 저역통과 필터링한 후 적분하여 그 값으로 방사선량을 파악할 수 있도록 함으로써, 방사능 환경에서의 화질 향상과 해당 지역의 방사능 량을 동시에 파악하도록 하여 방사능량과 영상의 동시적인 정보 제공은 물론이고, 상기 카메라가 지향하는 곳의 방사능량을 선별 확인하거나, 전용 방사능량 측정기를 대체하거나, 혹은 전용 방사능량 측정기의 측정량에 대한 정상여부를 보조적으로 재확인할 수 있도록 하며, 상기 방사능량을 영상의 후처리시에도 사용할 수 있도록 한 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the embodiments of the present invention is to compensate for a black level change caused by radiation flowing in when obtaining an image of a subject through an image sensor using a signal acquired by a reference image sensor that blocks light under the same conditions. By low-pass filtering the output of the reference image sensor and integrating it to determine the radiation dose by its value, it provides simultaneous information of the radiation dose and image by improving the image quality in the radioactive environment and simultaneously identifying the radiation dose in the area. Of course, it is possible to selectively check the radiation amount where the camera is directed, to replace the dedicated radiation level meter, or to assist in reconfirming whether the measured amount of the dedicated radiation level meter is normal. Camera black level compensation device that can be used for post-processing of video To provide the method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 장치는 방사선에 노출된 상태로 피사체의 영상을 획득하여 아날로그 영상 신호로 출력하는 이미지 센서부와; 광이 차단된 상태에서 방사선에 의한 영향만을 아날로그 영상 신호로 출력하는 기준 이미지 센서부와; 상기 기준 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 고주파 성분을 제거하는 필터링부와; 상기 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호를 상기 필터링부의 출력을 근거로 보상하여 영상 왜곡이 보상된 아날로그 영상 신호를 출력하는 보상부를 포함한다.In order to achieve the above object, the camera black level compensation apparatus according to an embodiment of the present invention includes an image sensor unit for obtaining an image of the subject in the state exposed to radiation and outputting it as an analog image signal; A reference image sensor unit outputting only an effect of radiation as an analog image signal in a state where light is blocked; A filtering unit to remove high frequency components from the analog image signal of the reference image sensor unit; And a compensator configured to compensate the analog video signal of the image sensor unit based on the output of the filtering unit and output an analog video signal compensated for image distortion.

여기서, 상기 이미지 센서부와 기준 이미지 센서부는 동일한 규격과 외부 노출 환경을 가지는 것이 바람직하며, 상기 필터링부는 방사선에 의해 임의적으로 발생되는 픽셀의 밝기 변화에 의한 영향을 차단하기 위해서 라인 주파수 이하만 통과시키는 저역통과 필터가 포함되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the image sensor unit and the reference image sensor unit have the same specification and an external exposure environment, and the filtering unit passes only below the line frequency in order to block the effect of the brightness change of the pixel randomly generated by the radiation. It is preferred to include a lowpass filter.

그리고, 상기 필터링부의 출력을 일정 시간 적분하여 해당 시간 동안 상기 기준 이미지 센서부가 출력하는 아날로그 영상 신호를 정량화한 후 방사선량에 대응하는 전압으로 출력하는 적분부를 더 포함하여 구성될 수 있다.The control unit may further include an integrating unit integrating the output of the filtering unit for a predetermined time to quantify the analog image signal output by the reference image sensor unit during the corresponding time, and then output the voltage corresponding to the radiation dose.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 장치는 방사선에 노출된 상태로 피사체의 영상을 획득하여 아날로그 영상 신호로 출력하는 이미지 센서부와; 광이 차단된 상태에서 방사선에 의한 영향만을 아날로그 영상 신호로 출력하는 기준 이미지 센서부와; 상기 기준 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 고주파 성분을 제거하는 제 1필터링부와; 상기 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 상기 제 1필터링부의 출력만큼 차동 증폭을 통해 줄이고, 상기 차동 증폭된 신호를 기준 블랙레벨 전압만큼 높여 보상된 아날로그 영상 신호를 출력하는 보상부와; 상기 제 1필터링부의 출력을 받아 상기 제 1필터링부의 필터링 주파수보다 더 낮은 주파수만 통과시키는 제 2필터링부와; 상기 제 2필터링부의 출력을 상기 영상의 프레임에 따라 적분하여 이를 방사선량에 따른 전압으로 출력하는 적분부를 포함하여 이루어진다.In addition, the camera black level compensation apparatus according to another embodiment of the present invention includes an image sensor unit for obtaining an image of the subject in the state exposed to radiation and outputting it as an analog image signal; A reference image sensor unit outputting only an effect of radiation as an analog image signal in a state where light is blocked; A first filtering unit which removes high frequency components from the analog image signal of the reference image sensor unit; A compensator configured to reduce the output of the first filtering unit by differential amplification from the analog image signal of the image sensor unit, and output the compensated analog image signal by raising the differential amplified signal by a reference black level voltage; A second filtering unit which receives an output of the first filtering unit and passes only a frequency lower than a filtering frequency of the first filtering unit; And an integrating unit for integrating the output of the second filtering unit according to the frame of the image and outputting it as a voltage according to the radiation dose.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 방법은 내방사선 특성을 가진 제 1이미지 센서부로부터 방사선 유입으로 왜곡된 피사체 영상 신호를 획득하는 제 1단계와; 광은 차단하지만 방사선은 투과하는 소재로 차폐한 상태로 상기 제 1이미지센서부와 동일 환경에 배치한 제 2이미지 센서부로부터 방사선에 의해 영향을 받은 영상 신호를 획득하는 제 2단계와; 상기 제 1이미지 센서부로부터 획득한 아날로그 영상 신호를 상기 제 2이미지 센서부를 통해 얻은 아날로그 영상 신호를 근거로 보정하여 출력하는 제 3단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the camera black level compensation method according to an embodiment of the present invention includes a first step of obtaining a subject image signal distorted by the inflow of radiation from the first image sensor having radiation resistance; A second step of acquiring an image signal affected by radiation from a second image sensor unit disposed in the same environment as the first image sensor unit while shielding light with a material transmitting radiation; And a third step of correcting and outputting the analog image signal obtained from the first image sensor unit based on the analog image signal obtained through the second image sensor unit.

여기서, 상기 제 3단계는 상기 제 2단계를 통해 획득한 제 2이미지 센서로부터의 영상 신호 중 고주파 성분을 제거한 영상 신호를 보정에 이용한다.Here, in the third step, an image signal from which a high frequency component is removed from the image signal obtained from the second image sensor is used for correction.

그리고, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 방법은 상기 제 2이미지 센서를 통해 얻은 영상 신호에서 고주파 성분을 제거하고 이를 적분하여 방사선량을 측정하기 위한 전압정보를 출력하는 제 4단계를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.In addition, the camera black level compensation method according to an embodiment of the present invention is a fourth step of outputting the voltage information for measuring the radiation dose by removing the high-frequency components from the image signal obtained through the second image sensor and integrated It may be made to include more.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 방법은 내방사선 특성을 가진 하나 이상의 이미지 센서부로부터 방사선 유입으로 왜곡된 피사체 영상 신호를 각각 획득하는 제 1단계와; 광은 차단하지만 방사선을 투과하는 소재로 차폐하고 상기 하나 이상의 이미지 센서부와 동일 환경에 배치한 기준 이미지 센서부로부터 방사선에 의해 영향을 받은 영상 신호를 획득하는 제 2단계와; 상기 하나 이상의 이미지 센서부로부터 획득한 각각의 아날로그 영상 신호를 상기 기준 이미지 센서부를 통해 얻은 아날로그 영상 신호를 근거로 각각 보상하여 출력하는 제 3단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the camera black level compensation method according to another embodiment of the present invention includes a first step of obtaining a subject image signal distorted due to radiation inflow from one or more image sensor unit having a radiation resistance characteristic; A second step of shielding light but shielding it with a material that transmits radiation and obtaining an image signal affected by radiation from a reference image sensor unit disposed in the same environment as the one or more image sensor units; And a third step of compensating and outputting each analog video signal obtained from the at least one image sensor unit based on the analog video signal obtained through the reference image sensor unit.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다. The present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.

도 6은 본 발명 일 실시예의 구성을 보인 블록도로서, 도시한 바와 같이 피사체의 영상을 획득하여 이를 아날로그 신호로 출력하는 제 1이미지 센서부(110)와, 상기 제 1이미지 센서부(110)에 부가적으로 상기 제 1이미지 센서부(110)와 동일한 규격의 제 2이미지 센서부(120)를 준비하고 상기 제 2이미지 센서부(120)의 센싱 영역 전부를 광은 차단하지만 방사선은 투과할 수 있는 소재(예를 들어, 알루미늄 호일 등)(121)로 차폐한 후, 상기 제 1이미지 센서부(110)와 동일한 환경에 노출되도록 배치한다. 그리고, 상기 제 1이미지 센서부(110)의 출력과 저역 통과 필터(130)로 필터링한 제 2이미지 센서부(120)의 출력을 연산부(140)를 이용하여 연산하여 영상 왜곡을 보상하도록 구성한다.6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, as shown in the first image sensor 110 for obtaining an image of the subject and outputting it as an analog signal, and the first image sensor 110 In addition, a second image sensor unit 120 having the same standard as the first image sensor unit 110 is prepared, and the entire sensing area of the second image sensor unit 120 blocks light but does not transmit radiation. After shielding with a material (for example, aluminum foil, etc.) 121, it is disposed so as to be exposed to the same environment as the first image sensor 110. The output of the first image sensor unit 110 and the output of the second image sensor unit 120 filtered by the low pass filter 130 are calculated using the operation unit 140 to compensate for image distortion. .

상기 제 1이미지 센서부(110)는 광 신호를 전기적 신호로 변화시키는 이미지 센서와 상기 이미지 센서의 구동 타이밍을 제공하고 싱크를 삽입하여 아날로그 영상 신호를 출력하도록 구성된 모듈을 의미하며, 구체적인 이미지 센서로는 다양한 종류의 고체 이미지 센서(CCD 혹은 CMOS 방식의 센서)가 이용될 수 있다. 상기 이미지 센서로는 방사능 환경에 대한 내성을 가지는 센서를 이용하는 것이 바람직하며, CMOS APS(Active Pixel Sensor; 능동 픽셀 센서)를 이용하는 것이 더욱 바람직하다.The first image sensor 110 refers to a module configured to provide an image sensor for converting an optical signal into an electrical signal and a driving timing of the image sensor, and to insert an sink to output an analog image signal. Various types of solid state image sensors (CCD or CMOS type sensors) may be used. As the image sensor, it is preferable to use a sensor having resistance to a radioactive environment, and more preferably, a CMOS Active Pixel Sensor (APS).

상기 제 1이미지 센서부(110)가 방사선 환경에 노출되면, 상기 방사선 중에서 파장이 가장 짧은 감마선의 영향에 의해 도 4 및 도 5를 통해 도시한 바와 같이 블랙레벨이 비선형적으로 왜곡된다. When the first image sensor unit 110 is exposed to a radiation environment, the black level is nonlinearly distorted as shown in FIGS. 4 and 5 under the influence of gamma rays having the shortest wavelength among the radiations.

따라서, 상기 왜곡을 보상하기 위해서 본 실시예에서는 상기 제 1이미지 센서부(110)와 동일한 규격의 제 2이미지 센서부(120)를 추가로 구성한다. 이때, 상기 제 2이미지 센서부(120)에는 광은 차단하지만 감마선은 투과하는 금속 박막 등의 소재(121)를 센싱 영역에 적용하여 광을 차폐한다. 이로써, 상기 제 2이미지 센서부(120)는 기준이 되는 레퍼런스 센서로 동작하게 되어 순수한 감마선에 의한 블랙레벨 왜곡 정도를 측정할 수 있는 수단이 된다. Therefore, in order to compensate for the distortion, the second image sensor 120 having the same standard as the first image sensor 110 is further configured in the present embodiment. In this case, the second image sensor unit 120 shields light by applying a material 121 such as a metal thin film that blocks light but transmits gamma rays to the sensing area. As a result, the second image sensor unit 120 operates as a reference sensor, which is a means for measuring the degree of black level distortion caused by pure gamma rays.

따라서, 상기 제 1이미지 센서부(110)의 왜곡된 아날로그 영상 출력에서 상기 제 2이미지 센서부(120)의 아날로그 영상 출력을 연산부(140)를 이용하여 감산하면 비선형적인 블랙레벨 왜곡을 보상할 수 있게 된다. Therefore, when the analog image output of the second image sensor unit 120 is subtracted from the distorted analog image output of the first image sensor unit 110 using the calculator 140, nonlinear black level distortion may be compensated. Will be.

하지만, 감마선에 의한 영상 왜곡은 단순히 블랙레벨의 비선형적인 왜곡 만을 유발하는 것은 아니라는데 주목할 필요가 있다. 즉 감마선은 이미지 센서의 셀들 중 임의의 셀에 영향을 주게 되며, 이는 매 영상 필드 및 프레임별로 변화된다. 다시 말해서, 상기 감마선에 의한 영항은 고주파 잡음 형태로 영상 신호에 혼합되 게 되며, 이러한 영향의 결과 중 하나로 블랙레벨이 비선형적으로 변화되게 되는 것이다. 따라서, 단순히 상이한 제 1이미지 센서부(110)의 출력에서 제 2이미지 센서부(120)의 출력을 감산할 경우 상기 고주파 잡음이 중복되어 나타나게 됨으로써 블랙레벨의 비선형적인 왜곡은 어느정도 보상될지 몰라도 출력되는 영상에 혼입되는 잡음은 거의 2배로 증가하게 되어 영상 왜곡이 더욱 심화될 수 있다.However, it should be noted that the image distortion caused by gamma rays does not merely cause the nonlinear distortion of the black level. That is, gamma rays affect any of the cells of the image sensor, which change every image field and frame. In other words, the effects of the gamma rays are mixed with the image signal in the form of high frequency noise, and one of the effects of these effects is that the black level is changed nonlinearly. Therefore, when the output of the second image sensor unit 120 is simply subtracted from the outputs of the different first image sensor unit 110, the high frequency noise is duplicated so that the nonlinear distortion of the black level may be compensated. The noise incorporated into the image is almost doubled, which can further intensify image distortion.

따라서, 도시한 바와 같이 상기 제 2이미지 센서부(120)의 출력에 저역 통과 필터(130)를 더 구성하여 상기 고주파 잡음 성분을 차단시켜야 한다. 이는 상기 제 2이미지 센서부(120)의 측정 대상이 상기 감마선에 의한 영향으로 발생되는 블랙레벨의 비선형적인 왜곡이므로 이는 도 5에 도시한 바와 같이 저주파 성분이라는데 착안하여, 실제 감마선이 셀들에 무작위로 미치는 영향들은 제거해도 블랙레벨의 왜곡을 보상하기 위한 비선형적인 블랙레벨의 변화를 얻는 데는 문제가 없기 때문이다. 상기 저주파 성분만을 선택하고 고주파 성분을 제거하기 위해서는 적어도 상기 각 프레임의 각 영상 라인을 얻는 라인 주파수보다 높은 주파수의 신호를 차단하는 것이 바람직하며, 이는 얻고자 하는 영상과 보상 정도에 따라 자동 혹은 수동으로 결정될 수 있다. 이러한 레퍼런스 신호의 필터링과 보상은 상기 신호들이 모두 동일한 싱크 신호를 가진 아날로그 영상 신호이기 때문에 용이하게 실시될 수 있다.Therefore, as shown in the figure, a low pass filter 130 is further configured at the output of the second image sensor unit 120 to block the high frequency noise component. Since the measurement target of the second image sensor unit 120 is a non-linear distortion of the black level generated by the influence of the gamma rays, it is considered that this is a low frequency component as shown in FIG. 5, so that the actual gamma rays are randomly generated in the cells. This is because even if the effects are eliminated, there is no problem in obtaining a nonlinear change in the black level to compensate for the distortion of the black level. In order to select only the low frequency component and remove the high frequency component, it is preferable to cut off a signal having a frequency higher than the line frequency at which each image line of each frame is obtained, which is automatically or manually depending on the image to be obtained and the degree of compensation. Can be determined. Such filtering and compensation of the reference signal can be easily performed because the signals are all analog video signals having the same sync signal.

상기 도시한 바와 같이, 상기 제 1이미지 센서부(110)를 통해 얻을 수 있는 감마선 잡음이 포함된 아날로그 영상 신호를 연산 증폭기 형태로 도식화된 연산부(140)의 비반전 단자에 인가하고, 상기 레퍼런스 센서로 사용되는 제 2이미지 센 서부(120)를 통해 얻은 아날로그 영상 신호에서 고역 신호를 제거한 아날로그 신호를 상기 연산부(140)의 반전 단자에 인가한 후 연산을 실시함으로써 상기 제 1이미지 센서부(110)의 출력에서 블랙레벨의 비선형적인 왜곡 신호만을 보상하여 보상된 아날로그 영상 신호를 출력할 수 있게 된다. 하지만, 여기서 한가지 더 추가로 고려되어야 할 사항이 있는데, 상기 출력되는 아날로그 영상 신호가 실질적으로 사용 가능한 영상 신호가 되기 위해서는 기준 블랙레벨 만큼 전압을 쉬프팅하거나 해당 전압을 더 가산해 주어야 한다는 점이다. As shown in the drawing, an analog image signal including gamma ray noise obtained through the first image sensor unit 110 is applied to a non-inverting terminal of the operation unit 140 that is illustrated in the form of an operational amplifier, and the reference sensor The first image sensor unit 110 is applied by applying an analog signal from which the high frequency signal is removed from the analog image signal obtained through the second image sensor unit 120 used as an inverting terminal of the operation unit 140 and performing calculation. The compensating analog image signal can be output by compensating only the nonlinear distortion signal of the black level at the output of. However, one more thing to be considered here is that in order for the output analog video signal to become a practically usable video signal, it is necessary to shift the voltage by the reference black level or add the voltage further.

도 7은 상기 제 1이미지 센서에 의해 얻어진 블랙레벨 왜곡 정도와 상기 제 2이미지 센서를 통해 얻어진 신호의 영상을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 동일한 규격의 이미지 센서를 동일한 환경에 노출시킨 것이므로 서로 대칭되는 신호가 얻어지게 된다. 따라서, 이를 서로 더하면 0에 근접한 신호가 얻어지게 된다. 즉, 실제 영상 정보가 포함된 경우라도 블랙레벨이 0인 신호가 얻어지게 되어 그 자체로서는 정상적인 영상 신호가 될 수 없다.FIG. 7 illustrates an image of a black level distortion obtained by the first image sensor and a signal obtained by the second image sensor. As shown in FIG. The signal is obtained. Thus, adding them together yields a signal close to zero. That is, even when the actual video information is included, a signal having a black level of 0 is obtained, and thus cannot be a normal video signal by itself.

이를 도 8과 같은 바람직한 영상 신호 형태를 얻기 위해서는 상기 도 7의 신호들을 연산한 결과에 기준 블랙레벨 전압을 더 가산하거나 해당 전압만큼 상기 신호를 쉬프팅해 주어야 한다. In order to obtain the preferred video signal shape as shown in FIG. 8, the reference black level voltage must be further added to the result of calculating the signals of FIG. 7 or the signal must be shifted by the corresponding voltage.

따라서, 상기 연산부(140)는 감산 및 가산을 실시하는 연산 증폭기로 구성되거나, 해당 기능을 수행하는 차동 증폭기등으로 구성될 수 있다. 상기 연산부(140)는 상기 이미지 센서부들(110, 120)과 함께 방사선 환경에 노출될 수 있고, 배선을 통해 방사선 환경을 벗어난 위치에 배치될 수 있으나, 모듈화 및 취급의 용이성을 위해서는 상기 이미지 센서부들(110, 120)과 함께 방사선 환경에 배치되는 것이 바람직하며, 이를 위해서 상기 연산부(140)는 내방사선 특성이 좋은 소자들로 이루어져야 한다. 즉, 일반적인 연산용 전용 칩을 이용할 경우 높은 내방사선 특성을 얻기 어려우므로 동일한 기능을 할 수 있는 회로를 수동소자와 바이폴라 트랜지스터등과 같은 내방사선 특성을 가지는 디스크리트(discrete) 소자들로 새롭게 구성하는 것이 바람직하다.Therefore, the operation unit 140 may be configured as an operational amplifier for subtracting and adding, or may be configured as a differential amplifier for performing a corresponding function. The calculation unit 140 may be exposed to a radiation environment together with the image sensor units 110 and 120, and may be disposed at a position outside the radiation environment through wiring, but for easy modularization and handling, the image sensor units It is preferable to be disposed in a radiation environment together with (110, 120), for this purpose, the calculation unit 140 should be made of devices with good radiation resistance characteristics. In other words, it is difficult to obtain high radiation resistance when using a general-purpose dedicated chip, and newly constructing a circuit capable of the same function with discrete devices having radiation characteristics such as passive elements and bipolar transistors. desirable.

상기와 같은 기능은 방사선, 특히 감마선에 의한 영향에 따라 적응적으로 실시되어 블랙레벨의 왜곡을 보상할 수 있으며, 이러한 기능은 자동 조리개 기능(Auto Iris)에 대응되게 된다. 즉, 별도의 제어나 조절 없이도 환경에 따라 스스로 밝기 및 블랙레벨을 보상하게 되며, 이는 내방사선 특성의 향상을 위해 아날로그 신호를 이용할 수 밖에 없는 내방사선 카메라 분야에서 대단히 뛰어난 영상 품질 향상을 얻을 수 있는 수단이 된다.Such a function can be adaptively performed according to the influence of radiation, in particular gamma rays, to compensate for the distortion of the black level, and this function corresponds to the auto iris function (Auto Iris). In other words, it compensates for brightness and black level by the environment without additional control or adjustment, which can achieve very good image quality improvement in the field of radiation camera which has no choice but to use analog signal to improve radiation characteristics. It is a means.

도 9는 본 발명의 다른 실시예를 보인 블록도로서, 도시한 바와 같이 상기 제 2이미지 센서부(120)의 출력을 상기 제 1이미지 센서부(110)의 방사선에 의해 왜곡된 영상을 보상하기 위한 용도 외에 추가적인 용도로 활용하기 위한 구성을 보인 것이다. FIG. 9 is a block diagram illustrating another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, an output of the second image sensor unit 120 compensates for an image distorted by radiation of the first image sensor unit 110. In addition to the intended use is shown to be configured for additional use.

상기 제 2이미지 센서부(120)의 아날로그 영상 출력을 상기 저역 통과 필터(130)를 통해 필터링하여 영상 자체를 왜곡시킬 수 있는 고주파 성분을 제거한 후 그 값을 보상을 위한 값으로 출력하는 용도 외에 방사선량을 감지할 수 있는 수단으로 추가 활용하도록 한 구성으로, 이를 위해서 상기 저역 통과 필터(130)를 통 해 고주파 성분이 일부 제거한 신호(블랙레벨이 왜곡된 아날로그 신호)를 적분기(160)를 통해 적분하여 일정 시간동안의 방사선량을 정형화된 전압값으로 출력하도록 구성한 것이다. The analog image output of the second image sensor 120 is filtered through the low pass filter 130 to remove high frequency components that may distort the image itself, and then output the value as a value for compensation. In this configuration, the low frequency filter partially removes a signal (black level distorted analog signal) through the integrator 160 through the low pass filter 130. To output the radiation dose for a certain time as a standardized voltage value.

상기 전압값은 적분량에 따라 상이하고, 방사선량에 대응되어 출력되는 직류 전압값(DC로 얻어지는 방사선량)은 비선형성을 가질 수 있으나, 이는 적분주기를 제 2이미지 센서부(120)가 출력하는 아날로그 영상 신호의 주기(예를 들어, 하나의 필드(홀수 필드, 짝수 필드)나 하나의 프레임(홀수 필드와 짝수 필드의 합), 혹은 이들의 복수 조합)에 따라 설정하여 정량화하고, 이렇게 얻어지는 적분값을 실제 측정된 방사선량에 따라 대응 테이블을 이용하거나, 특정한 수식 혹은 알고리즘을 통해 매칭시키도록 함으로써, 소정의 정확도로 상기 제 2이미지 센서부(120)가 위치하는 곳의 방사선량을 측정할 수 있게 된다. 이때, 도시한 바와 같이 상기 제 2이미지 센서부(120)가 제공하는 아날로그 영상 신호에서 고주파 성분을 제거한 저역 통과 필터(130)의 출력을 그대로 적분기(160)로 적분하는 대신 그 사이에 제 2저역 통과 필터(150)를 더 부가하여 측정값의 급격한 변동을 유발할 수 있는 고주파 성분을 추가로 필터링(앞단의 저역 통과 필터(130)보다 더 낮은 주파수만 통과시키도록 구성)하도록 하여 측정값을 안정화시킬 수 있다.The voltage value is different according to the integral amount, and the DC voltage value (the radiation amount obtained by DC) output corresponding to the radiation dose may have nonlinearity, but the second image sensor unit 120 outputs the integral period. Quantify by setting according to the period of the analog video signal (e.g., one field (odd field, even field), one frame (sum of odd field and even field), or a combination thereof) It is possible to measure the radiation dose where the second image sensor unit 120 is located at a predetermined accuracy by matching the integral value with a corresponding table according to the actually measured radiation dose or by using a specific equation or algorithm. It becomes possible. At this time, as shown, instead of integrating the output of the low pass filter 130 from which the high frequency component is removed from the analog image signal provided by the second image sensor unit 120 to the integrator 160 as it is, the second low range is interposed therebetween. The pass filter 150 may be further added to further filter high frequency components that may cause sudden fluctuations in the measured value (configured to pass only a lower frequency than the low pass filter 130 in front) to stabilize the measured value. Can be.

즉, 도시한 바와 같은 구성을 통해서 내방사선 카메라의 자동 조리개 조절 기능을 통해 밝기를 맞추면서 비선형적인 블랙레벨 왜곡을 보상함과 아울러, 원격지에서 상기 카메라만으로도 방사선량을 확인할 수 있게 된다.In other words, through the configuration as shown in the image through the automatic iris adjustment function of the radiation camera to compensate for the non-linear black level distortion, it is possible to check the radiation dose only with the camera at a remote location.

특히, 상기 도시된 제 2이미지 센서부(120)는 현재의 방사선 환경에 대한 단 위 이미지 센서부의 블랙레벨 왜곡에 대한 보상값을 제공하기 때문에 하나 이상의 영상 획득용 이미지 센서부를 이용하여 카메라를 구성하고자 하는 경우라 할지라도 그 수를 증가시킬 필요없이 단일하게 구성될 수 있으며, 단지 도시된 연산부(140)의 구성만 상기 영상 획득용 이미지 센서부에 맞추어 구성하면 된다. In particular, since the illustrated second image sensor unit 120 provides a compensation value for black level distortion of the unit image sensor unit with respect to the current radiation environment, the second image sensor unit 120 is intended to construct a camera using one or more image acquisition image sensors. Even if it is, even if the number can be configured singly without increasing the number, only the configuration of the calculation unit 140 shown in the image acquisition image sensor unit need only be configured.

도 10은 상기 설명한 내방사선 카메라 시스템의 전체적인 구조를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 방사능 지역에는 내방사선 특성을 가지는 소자들이나 구조로 이루어지며 레퍼런스 센서에 의해 방사선에 의한 블랙레벨 왜곡이 보상된 영상 신호와 방사선량을 나타내는 전압을 출력하는 카메라부(200)가 배치되고, 상기 카메라부(200)가 제공하는 영상 신호 및 방서선량에 대응되는 전압을 수신하고, 상기 카메라부(200)에 제어 신호 및 전원을 제공하는 관리부(300)가 상기 방사선 지역 외의 비방사선 지역에 배치된다. 상기 관리부(300)에는 표시부(310)가 연결되어 상기 영상 신호를 사용자에게 표시하게 된다. FIG. 10 illustrates the overall structure of the radiation-resistant camera system described above. As shown in FIG. 10, the radioactive region is composed of elements or structures having radiation-resistant characteristics and an image signal of which black level distortion due to radiation is compensated for by a reference sensor. A camera unit 200 for outputting a voltage representing a radiation dose is disposed, and receives a voltage corresponding to the image signal and the radiation dose provided by the camera unit 200, the control unit and power to the camera unit 200 The management unit 300 to provide a non-radiation area other than the radiation area is disposed. The display unit 310 is connected to the management unit 300 to display the image signal to the user.

상기 관리부(300)는 내부적으로 상기 비디오 신호를 표시부(310)에 제공하는 중계 기능을 가질 수 있으며, 필요한 경우 상기 아날로그 비디오 신호를 디지털 비디오 신호로 변환하여 디지털 표시방식의 표시부에 제공하는 기능이나, 상기 디지털 비디오 신호를 저장/이미지 필터링하는 기능을 구비할 수도 있다. 또한, 상기 방사선 측정 전압으로 제공하는 전압을 구비된 방사선량 매칭 테이블등을 이용하여 방사선량으로 변환하여 상기 표시부(310)에 제공하는 기능도 부가될 수 있다. The management unit 300 may have a relay function to internally provide the video signal to the display unit 310, and convert the analog video signal into a digital video signal and provide it to a display unit of a digital display method if necessary. It may have a function of storing / image filtering the digital video signal. In addition, a function of converting the voltage provided as the radiation measurement voltage into a radiation dose using a radiation dose matching table and the like may be added to the display unit 310.

그리고, 필요시 상기 방사선량을 아날로그 비디오 신호 혹은 디지털 비디오 신호에 온스크린 디스플레이(OSD) 방식으로 부가하여 제공할 수도 있으며, 상기 카 메라부(200)를 통해 얻어진 영상 신호를 후처리하고자 할 경우 상기 얻어지는 방사선량을 활용하여 노이즈 제거 정도를 가변하는 등의 이미지 처리에 이용할 수도 있다.In addition, if necessary, the radiation dose may be added to an analog video signal or a digital video signal by an on-screen display (OSD) method, and the post-processing of an image signal obtained through the camera unit 200 may be performed. The radiation dose obtained can be used for image processing such as varying the degree of noise removal.

특히, 전압에 대응되는 방사선량은 기준 테이블을 생성한 후 실제 측정을 통한 캘리브레이션 과정을 이용하여 개별적으로 보정될 수 있으며 이를 통해 대량 생산보다는 소량생산이지만 높은 신뢰성과 품질을 우선시 하는 내방사선 카메라의 기능 및 성능을 향상시킬 수 있게 된다.In particular, the radiation dose corresponding to the voltage can be individually calibrated using the calibration process through the actual measurement after generating the reference table. And performance can be improved.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법은 이미지 센서를 통한 피사체 영상 획득시 유입되는 방사선에 의한 블랙레벨 변화를 동일 조건에서 광을 차단한 기준 이미지 센서로 획득한 신호를 이용하여 보상하도록 함으로써, 영상의 비선형적인 블랙레벨 왜곡을 효과적으로 보상하여 내방사선 카메라의 영상 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the camera black level compensation apparatus and the method according to an embodiment of the present invention is a reference image sensor that blocks the light in the same condition to change the black level due to the incoming radiation when the subject image obtained through the image sensor By compensating using the obtained signal, the nonlinear black level distortion of the image can be effectively compensated, thereby improving the image and reliability of the radiation camera.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법은 아날로그 신호를 출력하는 이미지 센서의 방사선 유입에 따른 영상 왜곡을 광을 차단한 동일 규격 이미지 센서에 유입되는 방사선에 의한 출력을 얻은 후 상기 출력에서 고주파 성분을 제거한 값으로 보상하도록 함으로써, 방서선 유입에 의한 국부적 노이즈의 증가 없이도 영상의 왜곡만을 선별보상하여 방사선 환경하에서 영상의 품질을 크게 향상시키는 효과가 있다.In addition, the camera black level compensation apparatus and method according to an embodiment of the present invention obtained the output by the radiation flowing into the image sensor of the same standard that cuts off the image distortion caused by the radiation inflow of the image sensor outputting the analog signal Then, by compensating with the value obtained by removing the high frequency component from the output, only the distortion of the image is selected and compensated without increasing local noise due to the inflow of radiation, thereby greatly improving the quality of the image under a radiation environment.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법은 방사선 환경에서 아날로그 영상 신호를 출력하는 이미지 센서의 출력을 광을 차단한 동일 환경의 이미지 센서의 출력을 근거로 보상하도록 하여 방사선 환경에 따라 능동적으로 조절되는 자동 조리개(auto iris) 기능을 구현함과 아울러 비선형적인 블랙레벨을 효과적으로 보상하도록 함으로써, 내방사성을 높이기 위해 아날로그 신호를 이용해야하는 상기 카메라의 영상 품질을 높이고 특히 어두운 피사체에 대한 선명한 식별성을 제공하는 효과가 있다.In addition, the camera black level compensation apparatus and method according to an embodiment of the present invention to compensate for the output of the image sensor for outputting the analog image signal in the radiation environment based on the output of the image sensor in the same environment that cut off the radiation By implementing an auto iris function that is actively adjusted according to the environment, and effectively compensating for the nonlinear black level, the image quality of the camera, which requires the use of an analog signal in order to increase radiation resistance, is especially improved for dark subjects. It has the effect of providing a clear discernment of the information.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 블랙 레벨 보상 장치 및 그 방법은 이미지 센서를 통한 피사체 영상 획득시 유입되는 방사선에 의한 블랙레벨 변화를 동일 조건에서 광을 차단한 기준 이미지 센서로 획득한 신호를 이용하여 보상하도록 함과 아울러, 상기 기준 이미지 센서의 출력을 저역통과 필터링한 후 적분하여 그 값으로 방사선량을 파악할 수 있도록 함으로써, 방사능 환경에서의 화질 향상과 해당 지역의 방사능 량을 동시에 파악하도록 하여 방사능량과 영상의 동시적인 정보 제공은 물론이고, 상기 카메라가 지향하는 곳의 방사능량을 선별 확인하거나, 전용 방사능량 측정기를 대체하거나, 혹은 전용 방사능량 측정기의 측정량에 대한 정상여부를 보조적으로 재확인할 수 있도록 하며, 상기 방사능량을 영상의 후처리시에도 사용할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.In addition, the camera black level compensation apparatus and the method according to an embodiment of the present invention is a signal obtained by the reference image sensor that blocks the light in the same conditions of the black level change due to the incoming radiation when obtaining the subject image through the image sensor In addition, the output of the reference image sensor may be low-pass filtered and then integrated to determine the radiation dose by the value, thereby improving image quality in the radioactive environment and simultaneously detecting the radiation dose in the region. In addition to providing simultaneous information on the amount of radiation and images, it is possible to selectively check the amount of radiation where the camera is directed, replace the dedicated radiation level meter, or assist in the normal measurement of the measured amount of the radiation level meter. It can be reconfirmed and can be used for post-processing of the image. Has an excellent effect.

Claims (16)

방사선에 노출된 상태로 피사체의 영상을 획득하여 아날로그 영상 신호로 출력하는 이미지 센서부와; An image sensor unit which acquires an image of a subject in a state of being exposed to radiation and outputs it as an analog image signal; 광이 차단된 상태에서 방사선에 의한 영향만을 아날로그 영상 신호로 출력하는 기준 이미지 센서부와; A reference image sensor unit outputting only an effect of radiation as an analog image signal in a state where light is blocked; 상기 기준 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 고주파 성분을 제거하는 필터링부와; A filtering unit to remove high frequency components from the analog image signal of the reference image sensor unit; 상기 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호를 상기 필터링부의 출력을 근거로 보상하여 영상 왜곡이 보상된 아날로그 영상 신호를 출력하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.And a compensator for compensating the analog image signal of the image sensor unit based on the output of the filtering unit to output an analog image signal compensated for image distortion. 제 1항에 있어서, 상기 보상부는 상기 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호를 비반전 단자로 입력받고, 상기 필터링부의 신호는 반전 단자로 입력받아 상기 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 상기 필터링부의 신호를 감산하는 연산 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.The method of claim 1, wherein the compensator receives an analog image signal of the image sensor unit as a non-inverting terminal, and receives a signal of the filtering unit as an inverting terminal to subtract the signal of the filtering unit from an analog image signal of the image sensor unit. Camera black level compensation device comprising an amplifier. 제 1항에 있어서, 상기 보상부는 방사선 영역에 위치하며 연산 증폭기 소자 대신 수동 소자와 트랜지스터를 포함하는 디스크리트 소자들로 구성하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.The camera black level compensation apparatus of claim 1, wherein the compensation unit is formed of a discrete element including a passive element and a transistor instead of an operational amplifier element. 제 1항에 있어서, 상기 보상부는 상기 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 상기 필터링부의 출력을 감산하고, 기준 블랙레벨 전압을 가산하여 보상된 영상 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.The apparatus of claim 1, wherein the compensation unit subtracts an output of the filtering unit from an analog image signal of the image sensor unit, and generates a compensated image signal by adding a reference black level voltage. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서부와 기준 이미지 센서부는 동일한 규격과 외부 노출 환경을 가지는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.The camera black level compensation apparatus of claim 1, wherein the image sensor unit and the reference image sensor unit have the same standard and an external exposure environment. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서부 및 보상부는 복수가 될 수 있으며, 이 경우에도 상기 기준 이미지 센서부는 하나인 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.The apparatus of claim 1, wherein the image sensor unit and the compensator may be plural, and in this case, the reference image sensor unit is one. 제 1항에 있어서, 상기 필터링부는 상기 아날로그 영상 신호의 라인 주파수 이하만 통과시키는 저역통과 필터가 포함되는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레 벨 보상 장치.The camera black level compensation device of claim 1, wherein the filtering unit includes a low pass filter that passes only the line frequency of the analog video signal. 제 1항에 있어서, 상기 필터링부의 출력을 일정 시간 적분하여 해당 시간 동안 상기 기준 이미지 센서부가 출력하는 아날로그 영상 신호를 정량화한 후 방사선량에 대응하는 전압으로 출력하는 적분부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.The method of claim 1, further comprising: an integrating unit integrating the output of the filtering unit for a predetermined time to quantify the analog image signal output by the reference image sensor unit during the corresponding time, and then output the voltage corresponding to the radiation dose. Camera black level compensation device. 제 8항에 있어서, 상기 적분 시간은 상기 기준 이미지 센서가 출력하는 영상의 프레임 주기를 단위로 하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.The camera black level compensation apparatus of claim 8, wherein the integration time is based on a frame period of an image output by the reference image sensor. 방사선에 노출된 상태로 피사체의 영상을 획득하여 아날로그 영상 신호로 출력하는 이미지 센서부와; An image sensor unit which acquires an image of a subject in a state of being exposed to radiation and outputs it as an analog image signal; 광이 차단된 상태에서 방사선에 의한 영향만을 아날로그 영상 신호로 출력하는 기준 이미지 센서부와; A reference image sensor unit outputting only an effect of radiation as an analog image signal in a state where light is blocked; 상기 기준 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 고주파 성분을 제거하는 제 1필터링부와; A first filtering unit which removes high frequency components from the analog image signal of the reference image sensor unit; 상기 이미지 센서부의 아날로그 영상 신호에서 상기 제 1필터링부의 출력만큼 차동 증폭을 통해 줄이고, 상기 차동 증폭된 신호를 기준 블랙레벨 전압만큼 높여 보상된 아날로그 영상 신호를 출력하는 보상부와; A compensator configured to reduce the output of the first filtering unit by differential amplification from the analog image signal of the image sensor unit, and output the compensated analog image signal by raising the differential amplified signal by a reference black level voltage; 상기 제 1필터링부의 출력을 받아 상기 제 1필터링부의 필터링 주파수보다 더 낮은 주파수만 통과시키는 제 2필터링부와; A second filtering unit which receives an output of the first filtering unit and passes only a frequency lower than a filtering frequency of the first filtering unit; 상기 제 2필터링부의 출력을 상기 영상의 프레임에 따라 적분하여 이를 방사선량에 따른 전압으로 출력하는 적분부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.And an integrating unit for integrating the output of the second filtering unit according to the frame of the image and outputting it as a voltage according to the radiation dose. 제 10항에 있어서, 상기 보상부 및 적분부는 방사선이 없는 영역에 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 장치.11. The camera black level compensation apparatus of claim 10, wherein the compensation unit and the integration unit are configured in an area free of radiation. 내방사선 특성을 가진 제 1이미지 센서부로부터 방사선 유입으로 왜곡된 피사체 영상 신호를 획득하는 제 1단계와; A first step of obtaining a subject image signal distorted by radiation inflow from a first image sensor unit having radiation resistance characteristics; 광은 차단하지만 방사선은 투과하는 소재로 차폐한 상태로 상기 제 1이미지센서부와 동일 환경에 배치한 제 2이미지 센서부로부터 방사선에 의해 영향을 받은 영상 신호를 획득하는 제 2단계와; A second step of acquiring an image signal affected by radiation from a second image sensor unit disposed in the same environment as the first image sensor unit while shielding light with a material transmitting radiation; 상기 제 1이미지 센서부로부터 획득한 아날로그 영상 신호를 상기 제 2이미지 센서부를 통해 얻은 아날로그 영상 신호를 근거로 보정하여 출력하는 제 3단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 방법.And correcting and outputting the analog image signal obtained from the first image sensor based on the analog image signal obtained through the second image sensor. 제 12항에 있어서, 상기 제 3단계는 상기 제 2단계를 통해 획득한 제 2이미지 센서로부터의 영상 신호 중 고주파 성분을 제거한 영상 신호를 보정에 이용하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 방법.13. The camera black level compensation method of claim 12, wherein the third step uses an image signal from which a high frequency component is removed from the image signal obtained from the second image sensor. 제 12항에 있어서, 상기 제 2이미지 센서를 통해 얻은 영상 신호에서 고주파 성분을 제거하고 이를 적분하여 방사선량을 측정하기 위한 전압정보를 출력하는 제 4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 방법.13. The camera black level of claim 12, further comprising a fourth step of outputting voltage information for measuring radiation dose by removing high frequency components from the image signal obtained through the second image sensor and integrating them. Compensation method. 제 12항에 있어서, 상기 제 3단계는 상기 제 1이미지 센서부로부터 획득한 아날로그 영상 신호를 상기 제 2이미지 센서부를 통해 얻은 아날로그 영상 신호의 역상을 더한 후 기준이 되는 블랙레벨 전압을 더하여 보정된 아날로그 영상 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 방법.The method of claim 12, wherein the third step is corrected by adding an inverse phase of the analog image signal obtained through the second image sensor unit to the analog image signal obtained from the first image sensor unit and adding a black level voltage as a reference. And outputting an analog video signal. 내방사선 특성을 가진 하나 이상의 이미지 센서부로부터 방사선 유입으로 왜 곡된 피사체 영상 신호를 각각 획득하는 제 1단계와; A first step of respectively acquiring a subject image signal distorted by radiation inflow from one or more image sensor units having radiation resistance characteristics; 광은 차단하지만 방사선을 투과하는 소재로 차폐하고 상기 하나 이상의 이미지 센서부와 동일 환경에 배치한 기준 이미지 센서부로부터 방사선에 의해 영향을 받은 영상 신호를 획득하는 제 2단계와; A second step of shielding light but shielding it with a material that transmits radiation and obtaining an image signal affected by radiation from a reference image sensor unit disposed in the same environment as the one or more image sensor units; 상기 하나 이상의 이미지 센서부로부터 획득한 각각의 아날로그 영상 신호를 상기 기준 이미지 센서부를 통해 얻은 아날로그 영상 신호를 근거로 각각 보상하여 출력하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 블랙 레벨 보상 방법.And compensating for each of the analog image signals obtained from the at least one image sensor unit based on the analog image signal obtained through the reference image sensor unit.
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