KR101041136B1 - Method for processing thermal image - Google Patents

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임재현
윤병열
신정호
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삼성탈레스 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A method for processing a thermal image is provided to provide a stable thermal image regardless of the temperature of an uncooled thermal observation device. CONSTITUTION: A method for processing a thermal image is as follows. Thermal image raw data, which constitute a frame by photographing an object through an uncooled thermal observation device, are obtained(S11). It is determined whether a difference between the temperature of an uncooled infrared rays detector and a pre-set reference temperature is existed or not(S12). The offset value which in advance compares with to the temperature of the ratio cooling thermal equipment when the photography is included to difference between the fixed reference temperature is produced. An offset value, proportional to the temperature difference, is calculated and is added to the thermal image raw data. The thermal raw data, in which the offset value is added, are converted into an offset correction value(S13).

Description

열영상 처리 방법{Method for processing thermal image}Method for processing thermal image

본 발명은 열영상 처리 방법에 관한 것으로서, 비냉각 열상 장비에서 TEC 열전소자 없이 실시간 영상 처리를 수행하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal image processing method, and to a method for performing real-time image processing without a TEC thermoelectric element in an uncooled thermal imager.

빛이 없는 야간에서 표적과 배경이 방출하는 고유한 복사 에너지의 차이를 감지하는 열상 장비의 핵심 부품은 적외선 검출기이다. 적외선 검출기의 작동 원리는, 물체에서 발산하는 적외선 영역의 파장대(장파 영역은 8~12㎛, 중파 영역은 3~5㎛의 파장을 갖는다)의 적외선을 검출하여 이를 전기적인 신호로 바꾸어준다. 상기와 같이 적외선 검출기를 통해 변환된 전기적 신호는 모니터로 디스플레이되어, 물체의 온도 분포에 따라 일정한 영상으로서 나타나게 된다. 적외선 검출기는 파장대역 및 냉각 방식에 따라 다양하게 구별된다. 검출기는 상온에서 냉각없이 사용하는 비냉각 방식과 극저온으로 냉각하는 냉각 방식으로 구별할 수 있다.An infrared detector is a key component of thermal imaging equipment that detects the difference in inherent radiant energy emitted by targets and backgrounds at night when there is no light. The operating principle of the infrared detector detects infrared rays in the wavelength band of the infrared region emitted from the object (the long wave region has a wavelength of 8 to 12 µm and the medium wave region has a wavelength of 3 to 5 µm) and converts them into electrical signals. The electrical signal converted by the infrared detector as described above is displayed on the monitor, and appears as a constant image according to the temperature distribution of the object. Infrared detectors are variously classified according to the wavelength band and the cooling method. The detector can be classified into a non-cooling method used without cooling at room temperature and a cooling method cooled to cryogenic temperatures.

비냉각 적외선 검출기를 운용할 때 적외선 신호 획득 및 처리를 위해서는 적외선 검출기에 대한 항온 유지가 필수적이다. 이와같이 항온 유지를 위해 적외선 검출기 내에는 TEC(Thermal Electrical Cooler)라는 열전 소자가 필요하게 되고 이것을 제어하는 회로 역시 필요로 한다.When operating an uncooled infrared detector, constant temperature maintenance of the infrared detector is essential for the acquisition and processing of the infrared signal. In order to maintain a constant temperature, an infrared detector requires a thermoelectric element called a TEC (Thermal Electrical Cooler) and a circuit for controlling the same.

즉, 비냉각 적외선 검출기의 열영상 출력값은 외부 온도에 따라 다르게 반응하기 때문에 항상 일정한 온도로 유지해야만 하는데, 이를 위해 TEC라는 열전 소자가 항온 유지를 유해 검출기 내에 내장된다. TEC 열전 소자 없이 비냉각 적외선 검출기를 구현한다면, 노이즈(noise) 및 고정 패턴(fixed pattern)이 발생한다. 또한, 항온 유지를 위해서 보통 오차범위 ±0.01°의 범위로 TEC 열전 소자를 제어해야 하며 이것을 위해 별도의 제어회로 설계가 필요하다.That is, the thermal image output value of the uncooled infrared detector reacts differently according to the external temperature, so it must always be maintained at a constant temperature. For this purpose, a thermoelectric element called TEC is embedded in the hazardous detector. Implementing an uncooled infrared detector without a TEC thermoelectric device will result in noise and a fixed pattern. In addition, to maintain a constant temperature, the TEC thermoelectric element must be controlled with an error range of ± 0.01 °, which requires a separate control circuit design.

결과적으로 TEC 제어 회로를 위한 여분의 공간 그리고 TEC 제어를 위한 전력 소모라는 문제점을 발생시킨다. 또한, 다량으로 양산하게 되었을 경우의 비용적인 측면에서도 문제를 발생시킬 수 있다.As a result, there is a problem of extra space for the TEC control circuit and power consumption for the TEC control. In addition, it may cause problems in terms of cost when mass production.

본 발명의 기술적 과제는 비냉각 열상 장비의 온도에 상관없이 안정적인 열영상을 처리하도록 하는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 TEC 열전 소자없는 비냉각 열상 장비에서 노이즈 및 고정 패턴을 제거하는 알고리즘을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 TEC 열전 소자없이 비냉각 열상 장비를 제공함으로써, 제조 비용 절감 및 비냉각 열상 장비 소형화를 이루도록 하는데 있다.The technical problem of the present invention is to process a stable thermal image regardless of the temperature of the uncooled thermal imaging equipment. It is also an object of the present invention to provide an algorithm for removing noise and fixed patterns in uncooled thermal imaging equipment without TEC thermoelectric elements. In addition, the technical problem of the present invention is to provide a non-cooled thermal imaging equipment without a TEC thermoelectric element, thereby reducing the manufacturing cost and miniaturization of the non-cooling thermal imaging equipment.

본 발명의 실시 형태는 비냉각 열상 장비를 통해 피사체를 촬영하여 하나의 프레임을 이루는 열영상 로우 데이터를 획득하는 로우 데이터 획득 과정과, 촬영이 이루어질 때의 비냉각 열상 장비의 온도와 미리 설정된 기준 온도의 크기 차를 고려하여, 상기 열영상 로우 데이터를 오프셋 보정값으로 변환하는 오프셋 보정값 변환 과정과, 상기 비냉각 열상 장비의 온도와 기준 온도간의 차이 발생 여부에 따라서, 상기 열영상 로우 데이터 또는 오프셋 보정값을 선택한 후 영상변환처리하여 출력하는 영상출력 과정을 포함한다.An embodiment of the present invention provides a low data acquisition process of acquiring a thermal image raw data forming one frame by photographing a subject through an uncooled thermal imager, and a temperature and a preset reference temperature of the uncooled thermal imager when the image is taken. An offset correction value conversion process of converting the thermal image raw data into an offset correction value and considering whether a difference between the temperature of the uncooled thermal imaging apparatus and a reference temperature occurs, the thermal image raw data or offset After the correction value is selected, the image conversion process includes an image output process.

상기 오프셋 보정값 변환 과정은, 상기 열영상 로우 데이터를 오프셋 보정값으로 변환하는 다양한 보간법을 통해 이루어진다.The offset correction value conversion process is performed through various interpolation methods of converting the thermal image raw data into an offset correction value.

상기 영상출력 과정은, 비냉각 열상 장비의 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 작거나 큰 경우 상기 오프셋 보정값을 대상으로 영상변환처리하여 출력하며, 같을 경우 상기 열영상 로우 데이터를 대상으로 영상변환처리하여 출력한다. The image output process may be performed by performing an image conversion process on the offset correction value when the temperature of the uncooled thermal imaging equipment is smaller or larger than a preset reference temperature, and by performing an image conversion process on the thermal image raw data. Output

본 발명의 실시 형태에 따르면 비냉각 열상 장비의 온도와 상관없이 노이즈 없는 안정적인 열영상을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 TEC 열전 소자없는 소형 크기의 비냉각 열상 장비를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 저전력의 비냉각 열상 장비를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 제조 비용 단가를 낮출 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a stable thermal image without noise may be provided regardless of the temperature of the uncooled thermal imager. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a small size uncooled thermal imaging equipment without a TEC thermoelectric element. Further, according to the embodiment of the present invention, a low power uncooled thermal imager can be manufactured. Moreover, according to embodiment of this invention, manufacturing cost unit cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비냉각 적외선 검출기에서의 열영상 처리 과정을 도시한 플로차트이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 TEC 열전소자가 없는 비냉각 적외선 검출기의 온도를 달리 유지하여 동일한 타겟 피사체를 촬영한 후, 촬영한 프레임에서의 하나의 [X,Y]픽셀에 대한 열영상 출력값을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 영상 프레임 내에 있는 모든 각각의 픽셀에 대한 온도별 열영상 로우 데이터를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 하나의 픽셀에서 모든 온도 대역에서 일정한 오프셋 보정값을 가짐을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 모든 픽셀에 대해서 온도에 상관없는 일정한 오프셋 보정값을 가짐을 나타내는 그래프이다.
도 6은 TEC 열전자 소자없는 비냉각 적외선 검출기에서 NUC 영상 처리된 예를 도시한 사진이다.
1 is a flowchart illustrating a thermal image processing process in an uncooled infrared detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a thermal image of one [X, Y] pixel in a captured frame after photographing the same target subject by maintaining a different temperature of an uncooled infrared detector without a TEC thermoelectric device according to an exemplary embodiment of the present invention. This graph shows the output value.
3 is a graph illustrating thermal image raw data for each temperature of every pixel in an image frame according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a constant offset correction value in all temperature bands in one pixel according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a constant offset correction value irrespective of temperature for all pixels according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing an example of NUC image processing in an uncooled infrared detector without a TEC thermoelectric element.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비냉각 적외선 검출기에서의 열영상 처리 과정을 도시한 플로차트이다.1 is a flowchart illustrating a thermal image processing process in an uncooled infrared detector according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 설명에서는 열영상을 출력하는 비냉각 열상 장비로서 적외선 검출기를 예로 들어 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 실시예는 비냉각 적외선 검출기에 한정되는 것이 아니라 열영상을 출력할 수 있는 모든 비냉각 열상 장비에 적용될 수 있음은 자명할 것이다.In the following description, an infrared detector will be described as an example of an uncooled thermal imager that outputs a thermal image. However, it will be apparent that the embodiment of the present invention is not limited to an uncooled infrared detector but may be applied to all uncooled thermal imaging equipment capable of outputting a thermal image.

비냉각 적외선 검출기는 물체(피사체)의 적외선을 검출하여 이를 전기적인 신호로 바꾸어 주는데, 그 작동 원리는, 물체에서 발산하는 적외선 영역의 파장대(장파 영역은 8~12㎛, 중파 영역은 3~5㎛의 파장을 갖는다)의 적외선을 검출하여 이를 전기적인 신호로서 변환한 데이터(이하, '열영상 로우 데이터'라 함)를 프레임 단위로 획득한다(S11).An uncooled infrared detector detects the infrared rays of an object (subject) and converts them into electrical signals.The principle of operation is that the wavelength band of the infrared region emitted by the object (long-wave region is 8-12㎛, medium-wave region is 3-5) Infrared rays having a wavelength of 占 퐉 are detected and data (hereinafter, referred to as "thermal image raw data") obtained by converting them as electrical signals is acquired in units of frames (S11).

상기와 같이 비냉각 적외선 검출기는 피사체의 적외선을 검출하여 전기적 신호 형태의 열영상 로우 데이터(thermal image raw data)를 획득하는데, 획득되는 열영상 로우 데이터는 소정의 비트량으로 디지털화되어 나타난다. 이때, 동일 타겟(target)의 피사체로부터 획득되는 열영상 로우 데이터는 일정한 값이 아니라 비냉각 적외선 검출기의 온도에 따라 일정치 않은 값을 가지게 된다.As described above, the uncooled infrared detector acquires thermal image raw data in the form of an electrical signal by detecting infrared rays of the subject, and the obtained thermal image raw data is digitized to a predetermined bit amount. In this case, the thermal image raw data acquired from a subject of the same target may not have a constant value but have a constant value according to the temperature of the uncooled infrared detector.

이는 TEC 열전소자가 없는 비냉각 적외선 검출기는 항온 유지가 불가능하기 때문에 외부 온도가 변함에 따라 비냉각 적외선 검출기의 온도도 변화하게 되는데, 이로 인해 동일 타겟에 대한 열영상 출력값인 열영상 로우 데이터가 일정하게 나타나지 않게 되기 때문이다. 열영상 출력값인 열영상 로우 데이터가 일정하게 나타나지 않고 온도에 따라 변화되는 값을 가지는 상태에서는 이를 이용하여 영상 처리 완료할 경우에 노이즈(noise) 및 고정 패턴(fixed pattern)이 발생하게 된다.This is because the uncooled infrared detector without the TEC thermoelectric element cannot maintain constant temperature, so the temperature of the uncooled infrared detector also changes as the external temperature changes, which results in a constant thermal image output of the thermal image for the same target. Because it does not appear. In a state in which thermal image raw data, which is a thermal image output value, does not appear constantly and has a value that varies with temperature, noise and a fixed pattern are generated when image processing is completed using the thermal image raw data.

참고로, 도 2는 TEC 열전소자가 없는 비냉각 적외선 검출기의 온도를 달리 유지하여 동일한 타겟 피사체를 촬영한 후, 촬영한 프레임에서의 하나의 [X,Y]픽셀, 예컨대, [1,1] 픽셀에 대한 열영상 출력값(열영상 로우 데이터)을 도시한 그래프이다.  For reference, FIG. 2 shows one [X, Y] pixel in the captured frame, for example, [1,1] after photographing the same target subject by maintaining the temperature of the uncooled infrared detector without the TEC thermoelectric element differently. A graph showing thermal image output values (thermal image raw data) for pixels.

비냉각 적외선 검출기의 온도변화는 -10℃ ~ 10℃ 범위에서 이루어지도록 하였으며, 이때 획득되는 열영상 출력값인 열영상 로우 데이터는, Min 1[V] ~ Max 4[V]의 값을 14bit(0~16383)의 값으로 표현하였다.The temperature change of the uncooled infrared detector was made in the range of -10 ℃ ~ 10 ℃, and the thermal image low data, which is the thermal image output value obtained at this time, sets the value of Min 1 [V] ~ Max 4 [V] to 14 bits (0). ~ 16383).

도 2를 보면, 비냉각 적외선 검출기 온도가 높을수록 동일 온도 신(scene)에 대한 출력값이 높아지는 것을 알 수 있다. 또한, 일정 패턴의 기울기로서 값이 열영상 로우 데이터의 값이 증가하는 것을 알 수 있기 때문에, 특정 온도에서의 열영상 로우 데이터의 값을 예측할 수 있다.2, it can be seen that the higher the uncooled infrared detector temperature, the higher the output value for the same temperature scene. In addition, since the value of the thermal image raw data increases as a slope of a predetermined pattern, it is possible to predict the value of the thermal image raw data at a specific temperature.

도 2가 영상 프레임 내에서 하나의 픽셀에 대한 온도별 열영상 로우 데이터를 도시한 그림인 반면에, 참고로, 도 3은 영상 프레임 내에 있는 모든 각각의 픽셀에 대한 온도별 열영상 로우 데이터를 도시한 그래프이다. 도 3을 참고하면, 각각의 색을 달리하는 각 색상선들은 프레임 내 존재하는 각 픽셀들의 열영상 로우 데이터를 온도별 변화를 도시한 그림이다. 하나의 프레임에 10*10픽셀의 100개의 픽셀로 이루어졌다고 가정할 경우, 도 3의 색상선은 100개의 색상선으로 이루어져 각 픽셀에 대한 온도 변화에 따른 열영상 로우 데이터의 값을 나타낼 수 있다.
While FIG. 2 is a diagram illustrating temperature-specific thermal image raw data for one pixel in an image frame, for reference, FIG. 3 illustrates temperature-specific thermal image raw data for all respective pixels in an image frame. One graph. Referring to FIG. 3, each color line having a different color is a diagram illustrating a change in temperature of thermal image raw data of each pixel existing in a frame. If it is assumed that 100 pixels of 10 * 10 pixels are included in one frame, the color lines of FIG. 3 may include 100 color lines to represent values of thermal image raw data according to temperature change for each pixel.

한편, 비냉각 적외선 검출기가 현재 온도에서 촬영된 프레임의 로우 영상 데이터를 획득(S11)한 후, 촬영이 이루어질 때의 비냉각 적외선 검출기의 온도가 미리 설정된 기준 온도와 차이가 있는지를 판단한다(S12).Meanwhile, after the uncooled infrared detector acquires the raw image data of the frame photographed at the current temperature (S11), it is determined whether the temperature of the uncooled infrared detector when the photographing is made is different from the preset reference temperature (S12). ).

그 후, 촬영이 이루어질 때의 비냉각 열상 장비의 온도와 미리 설정된 기준 온도의 크기 차를 고려하여(S12), 상기 열영상 로우 데이터를 오프셋 보정값으로 변환하는 오프셋 보정값 변환 과정을 가진다(S13).Thereafter, in consideration of the difference between the temperature of the non-cooled thermal imaging equipment and the preset reference temperature when photographing is performed (S12), an offset correction value conversion process of converting the thermal image raw data into an offset correction value is performed (S13). ).

이러한 오프셋 보정은 선형(linear), 비선형(nonlinear) 등의 다양한 보간법(interpolation)을 통해 보정이 이루어질 수 있는데, 상기 선형 보간법은, 촬영이 이루어질 때의 비냉각 열상 장비의 온도와 미리 설정된 기준 온도간에 차이에 비례하여, 상기 열영상 로우 데이터를 오프셋 보정값으로 변환이 이루어진다. 선형 보간법의 예시를 간단히 설명한다.The offset correction may be corrected through various interpolations such as linear and nonlinear. The linear interpolation method may be performed between a temperature of an uncooled thermal imager and a preset reference temperature when the imaging is performed. In proportion to the difference, the thermal image raw data is converted into an offset correction value. An example of linear interpolation will be briefly described.

도 2를 참고하면, [1,1] 픽셀의 경우 -10℃에서 '8500'의 열영상 로우 데이터값을 가지며, 온도가 오름에 따라 차츰 변화하여 0℃에서 '8750'의 열영상 로우 데이터 값을 가지며, 10℃에서 '9000'의 열영상 로우 데이터 값을 가짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, the [1,1] pixel has a thermal image low data value of '8500' at −10 ° C., and gradually changes as the temperature increases, and thus the thermal image low data value of “8750” at 0 ° C. It can be seen that has a thermal image low data value of '9000' at 10 ℃.

따라서 [1,1] 픽셀의 경우 온도 변화에 따라 25(data/℃)이라는 선형 기울기를 가지고 있음을 알 수 있다. 이러한 선형 기울기 변화를 감안하여 오프셋 보정을 하는 것이다.Therefore, it can be seen that the [1,1] pixel has a linear slope of 25 (data / ° C.) according to the temperature change. The offset correction is made in consideration of the change of the linear slope.

예컨대, 촬영이 이루어질 때의 비냉각 적외선 검출기의 온도가 -10℃이고, 이때 '8500'의 열영상 로우 데이터값을 획득하였다고 가정한다. 기준 온도가 0℃라 할 때, 촬영이 이루어지는 비냉각 적외선 검출기의 온도보다 기준온도가 10℃ 더 높기 때문에(S12), 이를 고려한 선형(linear) 보간 수행하면, 즉, 25(data/℃)×10℃ = 250 이라는 오프셋값을 얻을 수 있다. 이러한 오프셋값 250을, -10℃의 비냉각 적외선 검출기의 온도에서 촬영되어 획득된 '8500'의 열영상 로우 데이터값에 추가하여 '8750'이라는 오프셋 보정값을 얻을 수 있다(S13).For example, it is assumed that the temperature of the uncooled infrared detector at the time of photographing is -10 ° C, and a thermal image low data value of '8500' is obtained. When the reference temperature is 0 ° C., since the reference temperature is 10 ° C. higher than the temperature of the uncooled infrared detector at which imaging is performed (S12), when linear interpolation is performed in consideration of this, that is, 25 (data / ° C.) × An offset value of 10 ° C. = 250 can be obtained. The offset value 250 may be added to a thermal image low data value of 8500 obtained by photographing at a temperature of an uncooled infrared detector of −10 ° C. to obtain an offset correction value of “8750” (S13).

결국, 비냉각 적외선 검출기의 온도와 기준 온도간의 차이가 있는 경우, 현재 획득한 열영상 로우 데이터를 기준 온도일 때의 열영상 로우 데이터 값으로 오프셋 보정할 수 있는 것이다. 따라서, 오프셋값을 적용한 보정을 거치면 모든 온도 대역에서 일정한 오프셋 보정값을 도 4와 같이 획득할 수 있다.
As a result, when there is a difference between the temperature of the uncooled infrared detector and the reference temperature, the currently obtained thermal image low data may be offset-corrected to the thermal image low data value at the reference temperature. Therefore, if the correction is applied to the offset value, a constant offset correction value can be obtained as shown in FIG. 4 in all temperature bands.

한편, 프레임 내 각 픽셀은 오프셋값을 각각 달리하는데, 이는 도 3에 도시한 바와 같이 각 픽셀마다 온도별 열영상 로우 데이터의 값의 기울기가 달리하기 때문이다. 각 픽셀마다 달리하는 오프셋값을 각 픽셀마다 오프셋 보정에 적용함으로써, 도 5와 같이 모든 픽셀에 대해서 온도에 상관없는 일정한 오프셋 보정값을 획득할 수 있다.On the other hand, each pixel in the frame has a different offset value, because the inclination of the value of the thermal image raw data for each temperature is different for each pixel as shown in FIG. By applying an offset value different for each pixel to offset correction for each pixel, a constant offset correction value irrespective of temperature can be obtained for all pixels as shown in FIG. 5.

참고로, 하기 [표1]은 하나의 프레임이 10×10 픽셀을 갖는다고 가정할 때, 각 픽셀의 오프셋값 예시를 도시한 테이블이다.For reference, Table 1 below is a table showing an example of offset values of each pixel, assuming that one frame has 10 x 10 pixels.

픽셀pixel 오프셋값Offset value [1,1][1,1] 2525 [1,2][1,2] 2626 ...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
[10,8][10,8] 3434 [10,9][10,9] 3636 [10,10][10,10] 3939

상기와 같이 오프셋 보정이 이루어지면, 상기 오프셋 보정된 오프셋 보정값을 가지고서 영상변환처리를 수행하여 디스플레이 등의 표시수단을 통해 출력한다(S14).When the offset correction is made as described above, the image conversion processing is performed with the offset corrected offset correction value and output through the display means such as a display (S14).

즉, 상기 비냉각 열상 장비의 온도와 기준 온도간의 차이 발생 여부에 따라서, 상기 열영상 로우 데이터 또는 오프셋 보정값을 선택한 후 영상변환처리하여 출력한다. 예컨대, 비냉각 열상 장비의 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 작거나 큰 경우 상기 오프셋 보정값을 대상으로 영상변환처리하여 출력하며, 같을 경우 상기 열영상 로우 데이터를 대상으로 영상변환처리하여 출력하는 과정을 가진다.That is, according to whether a difference between the temperature of the uncooled thermal imaging equipment and the reference temperature occurs, the thermal image raw data or the offset correction value is selected and then image converted to output. For example, when the temperature of the uncooled thermal imaging equipment is smaller or larger than a preset reference temperature, the image is subjected to image conversion processing for the offset correction value, and if the same, the image conversion processing for the thermal image raw data is output. Have

상기의 과정들(S11,S12,S13,S14)은 마지막 프레임에 도달할 때까지(S15) 각 프레임마다 반복적으로 수행된다.
The processes S11, S12, S13, and S14 are repeatedly performed for each frame until reaching the last frame (S15).

한편, 상기 영상변환처리 수행 과정(S14)은 기존에 공지된 영상변환처리 방법으로 이루어질 수 있는데, 예컨대, 불균일 보정(NUC;Non-Uniform Correction) 및 대조비 향상(CEM;Contras Enhancement Mapping)에 의한 영상 처리가 이루어질 수 있다.On the other hand, the process of performing the image conversion process (S14) may be made by a conventionally known image conversion processing method, for example, the image by the non-uniform correction (NUC) and contrast enhancement (CEM; Contras Enhancement Mapping) Treatment can take place.

불균일 보정(NUC)은 이득과 옵셋 차이를 보정하여 동일 입력 신호에 대해 출력 크기를 일정하게 하여 화질의 균일성을 개선시키는 것이다. 열영상 화질은 검출기 불균일 보정에 달려 있으며, 불균일 보정을 통해 영상의 공간 잡음을 낮추어 우수한 열영상 획득과 함께 최대 시스템 성능을 보장할 수 있다. 불균일 보정의 영상처리를 통하여 전체 픽셀들의 값을 하나의 특징값으로 수렴할 수 있다.Nonuniformity Correction (NUC) improves the uniformity of image quality by correcting gain and offset differences to make the output size constant for the same input signal. The thermal image quality depends on the detector non-uniformity correction. The non-uniformity correction reduces the spatial noise of the image to ensure maximum thermal performance and maximum system performance. Through image processing of non-uniformity correction, the values of all pixels can be converged into one feature value.

불균일 보정 영상처리의 일반식은 하기 [식1]과 같다.The general equation of the non-uniformity correction image processing is as shown in [Equation 1].

[식1][Equation 1]

Y = G×RAW + NUC_OffsetY = G × RAW + NUC_Offset

상기에서 Y는 불균일 보정(NUC) 영상처리된 출력값이며, G는 신호이득을 말하며, RAW는 열영상 로우 데이터를 말하며, NUC_Offset은 NUC 영상처리 시의 오프셋값으로서, 각 픽셀마다 달리한다.In the above description, Y is a non-uniformly corrected (NUC) image-processed output value, G is signal gain, RAW is thermal image raw data, and NUC_Offset is an offset value during NUC image processing, and is different for each pixel.

본 발명의 실시예는 'RAW' 대신에 상기 S13 단계에서 구한 오프셋 보정값(offset)을 'RAW+offset' 형태로 적용하여 결국, 하기 [식2]로 표현될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the offset correction value (offset) obtained in step S13 is applied in the form of 'RAW + offset' instead of 'RAW', and thus, may be represented by the following [Equation 2].

[식2][Equation 2]

Y = G×(RAW+offset) + NUC_Offset
Y = G × (RAW + offset) + NUC_Offset

대조비 향상(CEM) 영상처리는 물체의 식별력을 향상시키기 위하여 영상의 대조비를 최적으로 조절하여 개선하는 것이다. 열영상의 경우 농도 분포가 일부 영역에 편중되어 있어 대조비가 낮은 영상이라 할 수 있다. 따라서 대조비가 낮으면 영상이 선명치 못하며 표적 식별이 어려워지기 때문에 대조비 향상 영상 처리를 통하여 화질을 개선 시키는 것이다. 일반적인 대조비 향상 영상 처리에 많이 이용하는 농도변환 방법으로 히스토그램 평활화 방법이 사용된다.
Contrast Ratio Enhancement (CEM) image processing is to improve and improve the contrast ratio of an image in order to improve the discriminating power of an object. In the case of a thermal image, the concentration distribution is biased in some regions, and thus, the image having a low contrast ratio may be considered. Therefore, if the contrast ratio is low, the image is not clear and the target identification becomes difficult. Therefore, the image quality is improved through the contrast enhancement image processing. A histogram smoothing method is used as a density conversion method commonly used in general contrast enhancement image processing.

참고로, 도 6은 TEC 열전자 소자없는 비냉각 적외선 검출기에서 NUC 영상 처리된 예를 도시한 사진으로서, 온도변화에 따른 오프셋 보정없이 [식1]에 의해 NUC 영상처리 시에는 노이즈 및 고정 패턴이 도 6(a)와 같이 발생됨을 알 수 있다. 그러나 본 발명에 따라 온도 변화에 따른 오프셋 보정을 수행한 후 [식2]에 의해 NUC 영상처리 시에는 도 6(b)와 같이 노이즈 및 고정 패턴이 제거된 정상적인 영상을 얻을 수 있다.For reference, FIG. 6 is a photograph showing an example of NUC image processing in an uncooled infrared detector without a TEC thermoelectric element. FIG. 6 shows noise and a fixed pattern when NUC image processing is performed by Equation 1 without offset correction due to temperature change. It can be seen that it occurs as 6 (a). However, after performing offset correction according to the temperature change according to the present invention, when NUC image processing is performed by Equation 2, a normal image from which noise and a fixed pattern are removed can be obtained as shown in FIG.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the invention is not limited thereto, but is defined by the claims that follow. Accordingly, one of ordinary skill in the art may variously modify and modify the present invention without departing from the spirit of the following claims.

S11: 열영상 로우 데이터 획득 S12: 기준온도와 차이
S13: 오프셋 보정값으로 변환 S14: 영상변환처리 수행
S15: 마지막 프레임인가
S11: Acquire thermal image low data S12: Difference from reference temperature
S13: Convert to offset correction value S14: Perform image conversion processing
S15: Is it the last frame

Claims (7)

비냉각 열상 장비를 통해 피사체를 촬영하여 하나의 프레임을 이루는 열영상 로우 데이터를 획득하는 로우 데이터 획득 과정;
촬영이 이루어질 때의 비냉각 열상 장비의 온도와 미리 설정된 기준 온도간의 차이에 비례하는 오프셋값을 산출한 후, 상기 열영상 로우 데이터에 상기 오프셋값을 추가함으로써 상기 열영상 로우 데이터를 오프셋 보정값으로 변환하는 오프셋 보정값 변환 과정;
상기 비냉각 열상 장비의 온도와 기준 온도간의 차이 발생 여부에 따라서, 상기 열영상 로우 데이터 또는 오프셋 보정값을 선택한 후 영상변환처리하여 출력하는 영상출력 과정;
을 포함하는 열영상 처리 방법.
A row data acquisition process of acquiring a thermal image raw data constituting one frame by photographing a subject through an uncooled thermal imager;
After calculating an offset value that is proportional to the difference between the temperature of the uncooled thermal imaging equipment and the preset reference temperature when the image is taken, the thermal image raw data is added as an offset correction value by adding the offset value to the thermal image raw data. A process of converting offset correction values for conversion;
An image output process of selecting the thermal image raw data or the offset correction value and performing image conversion processing according to whether a difference between the temperature of the uncooled thermal imaging equipment and a reference temperature occurs;
Thermal image processing method comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 로우 데이터 획득 과정, 오프셋 보정값 변환 과정, 영상출력 과정은 마지막 프레임에 도달할 때까지 프레임별로 수행되는 열영상 처리 방법.The method of claim 1, wherein the row data acquisition process, the offset correction value conversion process, and the image output process are performed frame by frame until the last frame is reached. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 오프셋 보정값 변환 과정은, 촬영이 이루어질 때의 비냉각 열상 장비의 온도와 미리 설정된 기준 온도간에 차이가 있을 경우에만 이루어짐을 특징으로 하는 열영상 처리 방법.The method of claim 1, wherein the offset correction value conversion process is performed only when there is a difference between a temperature of the uncooled thermal imaging equipment and a preset reference temperature when the photographing is performed. 청구항 1에 있어서, 상기 영상출력 과정은, 비냉각 열상 장비의 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 작거나 큰 경우 상기 오프셋 보정값을 대상으로 영상변환처리하여 출력하며, 같을 경우 상기 열영상 로우 데이터를 대상으로 영상변환처리하여 출력하는 열영상 처리 방법.The image output process of claim 1, wherein the image output process outputs an image by performing an image conversion process on the offset correction value when the temperature of the uncooled thermal imaging equipment is less than or greater than a preset reference temperature. Thermal image processing method for outputting the image conversion processing. 청구항 1에 있어서, 상기 영상변환처리는, 불균일 보정(NUC;Non-Uniform Correction) 및 대조비 향상(CEM;Contras Enhancement Mapping)의 영상변환처리가 이루어짐을 특징으로 하는 열영상 처리 방법.The method of claim 1, wherein the image conversion processing comprises performing image conversion processing of non-uniform correction (NUC) and contrast enhancement mapping (CEM). 청구항 6에 있어서, 상기 불균일 보정은, Y는 불균일 보정 영상처리된 출력값, G는 신호이득, RAW는 열영상 로우 데이터, NUC_Offset은 NUC 영상처리 시의 오프셋값이며, RAW+offset은 오프셋 보정값이라 할 때, "Y = G×(RAW+offset) + NUC_Offset"에 의해 산출되는 열영상 처리 방법.The non-uniformity correction method according to claim 6, wherein Y is an output value of non-uniformly corrected image processing, G is signal gain, RAW is thermal image raw data, NUC_Offset is an offset value during NUC image processing, and RAW + offset is an offset correction value. The thermal image processing method calculated by "Y = G x (RAW + offset) + NUC_Offset".
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