KR101390882B1 - 카메라용 캘리브레이션 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라용 캘리브레이션 플레이트에 관한 것으로서, 가시광 카메라뿐만 아니라 물체의 방사열을 측정하는 적외선 열화상 카메라의 정확한 교정을 위해서도 널리 사용될 수 있는 캘리브레이션 플레이트를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 패턴이 표시된 카메라용 캘리브레이션 플레이트에 있어서, 전면이 바탕 부분을 형성하면서 패턴 형상의 홀을 가지는 전면부와; 상기 전면부의 후면에 접합된 상태로 상기 패턴 형상의 홀을 통해 전방으로 노출되는 부위를 가지면서 노출된 부위가 패턴 부분을 형성하는 후면부를 포함하고, 상기 전면부와 후면부가 서로 상이한 표면 색과 열 방사율을 가지는 판재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트를 제공한다.

Description

카메라용 캘리브레이션 플레이트{Calibration plate device for camera}

본 발명은 카메라용 캘리브레이션 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가시광 카메라뿐만 아니라 적외선 열화상 카메라의 교정을 위해서도 널리 사용될 수 있는 카메라용 캘리브레이션 플레이트에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 파장이 가시광선보다 길고 전파보다 짧은 전자파를 적외선이라 부른다.

온도를 가지고 있는 모든 물체는 그 온도에 대응하는 복사에너지를 방출하게 되며, 적외선 열화상 카메라는 방출된 복사에너지의 양을 검출소자를 통해 측정하여 검출된 복사에너지의 양과 온도의 상관관계로부터 물체의 온도 화상을 제공한다.

가시광 카메라는 흔히 일반적으로 사용되고 있는 CCD/CMOS 카메라를 말하며, 태양, 조명 등의 외부 광원이 물체의 표면에 반사되어 카메라의 렌즈를 통해 들어오는 빛을 촬상하여 그 이미지를 제공한다.

이 둘의 카메라 방식은 모두 렌즈를 이용하여 이미지 소자에 촬상한다는 점이 같으나, 결과 이미지나 사용 파장대 등은 서로 다르다.

또한 렌즈가 부착된 카메라로부터 획득한 영상은 렌즈 특성 및 초점 거리와 같은 복합 요인으로 인하여 렌즈 중심에서부터 멀어질수록 방사 왜곡(radial distortion)이 더욱 심한 형태로 나타난다.

도 1은 방사 왜곡의 예를 보여주는 도면으로, 배럴 왜곡(barrel distortion) 영상과 핀쿠션 왜곡(pincushion distortion) 영상을 나타내고 있다.

방사 왜곡을 가진 렌즈로 영상을 얻을 경우, 특히 배럴 왜곡을 가진 렌즈의 경우에는 직선이 왜곡으로 인하여 도 1의 (b)에서와 같이 바깥쪽으로 볼록 나온 곡선(curve)으로 나타나고, 핀쿠션 왜곡을 가진 렌즈의 경우에는 그 반대의 형상, 즉 (c)에서와 같이 중심을 향해 들어간 곡선 형태로 나타나게 된다.

이러한 왜곡 현상으로 인하여 카메라로부터 얻어진 영상은 다양한 영상처리 및 측정 분야에 응용하기 위해 소정의 알고리즘을 통해 보정하여 사용하여야 한다.

일반적인 왜곡 보정 알고리즘은 도 2와 같이 수행된다.

먼저, 기준 패턴 영상(standard pattern image)과 왜곡 패턴 영상(distorted pattern image)을 이용한 샘플 화소(또는 교차점(crosspoints))들의 맵핑을 통하여 보정 파라미터(calibration parameter), 즉 변환 계수값을 구한다.

이어 상기와 같이 구한 변환 계수값을 이용하여 카메라에 의해 획득된 왜곡 영상(distorted image)을 보정함으로써 왜곡이 제거된 영상(calibrated image)을 얻게 된다.

이때, 왜곡 교정을 위한 1차, 2차 및 3차 관계식은 하기 식 (1), (2), (3)으로 나타낼 수 있다.

(1)

(2)

(3)

여기서, (X,Y)는 왜곡 패턴 영상의 좌표이고, (U,V)는 기준 패턴 영상의 좌표이며, a_i(i=0,1,2,3,...), b_i(i=0,1,2,3,...)는 변환 계수값이다.

이와 같이 왜곡 영상을 보정하기 위해서는 기준 패턴 영상과 왜곡 패턴 영상으로부터 구한 변환 계수값을 이용한다.

보정 방법으로는 일반적으로 고차 다항식(high degree polynomial)을 이용한 방법, 머신 비전 시스템(machine vision) 방법, 프랙탈(fractal) 제어 방법, Thorsten 변환 방법, Matlab을 이용한 방법, Hough 변환 방법 등이 있다.

특히, 정밀한 측정이 필요한 머신 비전 산업에서 사용되는 범용 영상처리 소프트웨어는 상기한 교정 처리를 필수적으로 적용하여 사용하고 있는데, 그 중에서 세계적으로 인지도가 높은 MVTec 사(社)의 Halcon(상표) 제품에서는 도 3에 나타낸 것과 같은 캘리브레이션 플레이트(calibration plate)를 자체 개발하여 보급하고 있다.

이 캘리브레이션 플레이트는 패턴이 정밀하게 인쇄된 시트지를 플라스틱 재질의 플레이트에 입힌 구조로 되어 있으며, 이 플레이트를 이용하여 도 4와 같이 카메라 영상 내에 다양한 각도와 위치에 두고 실시간으로 영상을 취득하면 Halcon 소프트웨어가 도 3의 (b)에 나타낸 교정 과정을 거쳐 공간좌표와 왜곡도를 인식하게 된다.

캘리브레이션 플레이트를 이용한 카메라 렌즈 교정법과 이론적 원리는 다음과 같다.

도 5는 핀홀(pinhole) 카메라에 의해 수행된 원근 투영을 나타내는 도면으로, (r,c)는 이미지 좌표계(image coordinate system)를 나타내고, (u,v)는 이미지 평면 좌표계(image plane coordinate system, IPCS)를, (x_c,y_c,z_c)는 카메라 좌표계(camera coordinate system, CCS)를, (x_w,y_w,z_w)는 월드 좌표계(world coordinate system, WCS)를 각각 나타낸다.

도 5에서 월드 좌표의 점 P_W는 렌즈의 프로젝션 중심을 통해 이미지 평면 내의 점 P로 투영되며, 만약 렌즈의 왜곡 현상이 없다면 점 P는 P_W로부터 프로젝션 중심을 통해 점선(L)으로 표시된 일직선상에 놓여 있을 것이다.

그러나, 렌즈 왜곡은 점 P를 이미지 평면 내의 다른 지점에 놓여 있도록 만든다.

이미지 평면은 프로젝션 중심 뒤에서 f의 거리(수직거리)에 위치하며, 여기서 f는 렌즈의 초점 거리가 아니라 카메라 상수 또는 주거리이다.

이와 같이 이미지 평면은 실제로 렌즈의 프로젝션 중심 뒤에 놓여 있지만, 도 6에 나타낸 바와 같이 가상의 이미지 평면을 정하여 프로젝션 중심의 앞에 f의 거리에 놓여있다고 가정하며, 이는 이미지 좌표계를 픽셀 좌표계와 일직선상에 놓이게 하면서 많은 계산들을 간단하게 만들어줄 수 있다.

3D 월드 좌표의 점을 2D 이미지 평면 내로 투영하는 물체의 맵핑과 그에 따른 카메라 파라미터를 설명하면 다음과 같다.

첫 번째로, 점 P_w가 월드 좌표계(이하, WCS라 칭함) 내에 주어져 있으며, 이 점 P_w를 이미지 평면 내로 투영하기 위해 카메라 좌표계(이하, CCS라 칭함)로 변환하는 것이 필요하다.

이때, CCS는 이미지 평면의 좌표 축과 평행한 x, y축, 및 이에 직교하는 z축으로 정의되며, z축은 양의 z 좌표를 지닌 카메라 앞 위치에 존재하는 가상 이미지 평면에 수직인 축이다.

WCS에서 CCS로의 변환은 강체 변형이고, 따라서 WCS 내의 점

는 다음의 식 (4)에 나타낸 바와 같은 CCS 내의 점

에 의해 주어진다.

(4)

여기서,

는 변형벡터이며,

는 하기 식 (5)에 나타낸 바와 같이 CCS의 세 회전각도, 즉

(CCS의 z축을 중심으로 함), β(y축을 중심으로 함), α(x축을 중심으로 함)에 의해 결정되는 회전매트릭스이다.

(5):

R과 T의 6개의 파라미터(α,β,

,t_x,t_y,t_z)는 외부 카메라 변수, 외부 오리엔테이션 또는 카메라 포즈라고 불리며, 이들은 월드 좌표에 대한 카메라의 위치를 결정한다.

맵핑의 다음 단계는 이미지 평면 좌표계(이하, IPCS라 칭함) 내로 3D 점 P_C를 투영하는 것이며, 핀홀 카메라 모델에서의 투영은 원근 투영이고, 이때 IPCS 내 투영된 점의 좌표는 하기 식 (6)과 같다.

(6)

또한 텔레센트릭 카메라 모델에서는 평행 투영이고, 이 경우 좌표는 하기 식 (7)과 같다.

(7)

텔레센트릭 카메라에는 길이 f가 없으며, 게다가 카메라에서 물체의 거리 z_c가 이미지 좌표에 영향을 끼치지 않는다.

이미지 평면으로 투영한 후, 렌즈 왜곡은 수정된 좌표

로 얻어지는데, 이것은 3D 정보가 필요한 이미지 평면 내에 모델이 될 수 있는 변환이며, 대부분의 렌즈 왜곡은 방사 왜곡에 의해 충분하게 짐작될 수 있다.

(8)

파라미터 k는 방사 왜곡의 정도를 나타내며, k가 음이라면 비틀림은 배럴 형상(barrel-shape)이고, 반면에 k가 양수라면 핀쿠션 형상(pincushion-shape)이 된다.

도 7은 캘리브레이션 이미지(calibration image)를 위한 k의 효과를 보여주는 것으로, k에 따른 원형(circular) 및 사각형(rectangular) 렌즈의 방사 왜곡 효과를 나타내고 있다.

다른 왜곡 모델도 가능하지만, 이러한 렌즈 왜곡 모델들이 대표적이며, 다른 모델과는 대조적으로 왜곡 수정이 다음의 식에 의해 분석적으로 계산될 수 있다는 장점을 지니고 있다.

(9)

이 식은 이미지 좌표로부터 월드 좌표를 계산할 때 필요한 매우 중요한 식이다.

마지막으로, 포인트

는 이미지 평면 좌표에서 하기 식 (10)에 의해 이미지 좌표계(ICS)로 변환된다.

(10)

여기서, S_x와 S_y는 스케일링 팩터(scaling factor)인데, 핀홀 카메라에서 이들은 센서의 수평과 수직 픽셀 피치를 나타내고, 텔레센트릭 카메라에서는 월드 좌표의 픽셀 크기를 나타낸다.

또한 포인트

는 이미지의 주 포인트이고, 핀홀 카메라에서 이것은 이미지 평면에 투영 중심의 수직 투영이며, 투영 중심을 통한 광선으로부터의 이미지 내의 점은 이미지 평면에 수직이다. 또한 방사형 왜곡의 중심이다.

텔레센트릭 카메라에서 투영 중심은 존재하지 않으며, 그러므로 주 포인트는 오로지 방사형 왜곡에 의해서만 주어진다.

한편, 카메라 교정을 수행하는데 이용하는 캘리브레이션 플레이트는 적어도 한쪽 면에 규칙적으로 배열된 복수의 점들을 포함하는 패턴을 가지며, 이때 패턴은 도 3에 나타낸 바와 같이 사각형 무늬 안에 일정 간격의 점들로 이루어진 격자점 무늬를 배치한 구성으로 되어 있다.

여기서, 캘리브레이션 플레이트는 흰색을 바탕색으로 하면서, 점 및 이 점들을 둘러싸고 있는 사각형 무늬의 선은 흰색 바탕에서 명확히 식별될 수 있는 검정색으로 표시하여 제작된다.

전술한 바와 같이, 캘리브레이션 플레이트는 패턴이 인쇄된 시트지를 플라스틱 재질의 플레이트 표면에 접착하여 제작하는데, 종래의 캘리브레이션 플레이트는 가시광 카메라용으로만 사용될 수 있다.

좀더 상세히 설명하면, 종래의 캘리브레이션 플레이트는 패턴이 인쇄된 시트지를 접착하여 제작하므로, 단일 재질의 표면에 패턴을 표시한 단순한 구조이고, 결국 패턴이 표시된 플레이트 면 부분 전체가 일체의 같은 재질인바, 플레이트 면에서 열 분포의 차이가 거의 없다.

이에 격자점 및 사각형의 패턴 부분과 이를 제외한 바탕 부분이 색에 의해서만 시각적으로 식별될 수 있고, 가시광 카메라의 경우에는 패턴 무늬가 바탕색으로부터 식별될 수 있는 패턴 영상이 얻어질 수 있다.

그러나, 시트지에 패턴을 표현한 형태이면서 패턴과 바탕이 모두 단일 재질로 이루어져 있으므로 적외선 열화상 카메라에서는 캘리브레이션 플레이트를 촬영하더라도 패턴이 식별되는 영상을 얻을 수가 없다.

이는 단일 재질의 표면에 인쇄된 패턴과 관계없이 플레이트 표면의 전체에 걸쳐 동등한 수준의 열 분포 및 방사열이 나타나기 때문이다.

따라서, 단일 재질에 색 구별을 통해서만 패턴을 나타내는 종래의 캘리브레이션 플레이트을 이용할 경우, 물체의 방사열을 측정하는 적외선 열화상 카메라의 특성상 도 8에 나타낸 바와 같이 적외선 이미지에서 패턴이 드러나지 않게 된다.

이에 캘리브레이션 플레이트를 이용하는 다양한 카메라 교정 기법이 알려져 있음에도 불구하고 적외선 열화상 카메라에서는 캘리브레이션 플레이트의 이용이 불가한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 가시광 카메라뿐만 아니라 물체의 방사열을 측정하는 적외선 열화상 카메라의 정확한 교정을 위해서도 널리 사용될 수 있는 카메라용 캘리브레이션 플레이트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 패턴이 표시된 카메라용 캘리브레이션 플레이트에 있어서, 전면이 바탕 부분을 형성하면서 패턴 형상의 홀을 가지는 전면부와; 상기 전면부의 후면에 접합된 상태로 상기 패턴 형상의 홀을 통해 전방으로 노출되는 부위를 가지면서 노출된 부위가 패턴 부분을 형성하는 후면부를 포함하고, 상기 전면부와 후면부가 서로 상이한 표면 색과 열 방사율을 가지는 판재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 후면부의 노출되는 부위는 전면부에 형성된 패턴 형상의 홀에 삽입된 상태로 노출되도록 후면부에서 돌출된 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 노출되는 부위는 바탕 부분과 패턴 부분에서 요철 부위가 발생하지 않도록 전면부의 두께 및 패턴 형상의 홀 크기와 일치되는 높이 및 크기를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전면부는 패턴을 형성하는 점들의 위치에 홀이 형성된 중앙 판재와; 링 형상으로 형성되고 상기 중앙 판재의 외곽으로 배치되어 안쪽의 중앙 판재와의 사이에 간격을 가지도록 위치되는 외곽 판재를 포함하고, 외곽 판재와 중앙 판재 사이의 간격에 의해 형성되는 링 형상의 홀과 중앙 판재의 홀이 상기 패턴 형상의 홀을 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 후면부는 상기 패턴 형상의 홀 중 패턴의 각 점 위치에 형성된 홀에 삽입된 상태로 노출되는 돌기들을 가지는 점 패턴 형성용 판재와; 상기 패턴 형상의 홀 중 상기 각 점 위치의 홀 주위에 형성된 링 형상의 홀에 삽입된 상태로 노출되는 돌출단을 갖는 링 패턴 형성용 판재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 점 패턴 형성용 판재와 링 패턴 형성용 판재는 전후로 접합되는 판재로서, 상기 링 패턴 형성용 판재는 링 형상의 판재이면서 중앙의 개구부 둘레를 따라 링 형상으로 형성되는 돌출단을 가지며, 상기 점 패턴 형성용 판재는 링 패턴 형성용 판재의 개구부에 넣어지도록 돌출된 중앙부에 돌기들을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 패턴은 일정 간격으로 배열된 점들로 이루어진 격자점 패턴과; 상기 격자점 패턴의 주변 외곽을 따라 배치되는 사각 링 형상의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전면부와 후면부는 서로 상이한 색과 열 방사율을 가지도록 표면 처리한 판재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전면부의 판재는 흰색의 아노다이징 표면 처리를 한 알루미늄 판재이고, 상기 후면부의 판재는 검은색의 아노다이징 표면 처리를 한 알루미늄 판재인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 캘리브레이션 플레이트는 패턴 부분과 바탕 부분이 열 방사율이 달라질 수 있도록 복수개의 판재를 조합하여 구성되는 것으로서, 열 방사율을 고려한 표면 처리와 복수개의 판재로 구성되는 복합 구조에 의해 판재 간 구분되는 열 분포와 열 방사율을 실현할 수 있는바, 적외선 열화상 카메라를 통해서도 사용자가 원하는 패턴 영상을 획득할 수 있다.

도 1은 촬영된 영상의 왜곡 현상을 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 왜곡 보정 알고리즘을 나타내는 블록도이다.
도 3은 MVtec 사의 캘리브레이션 플레이트를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 캘리브레이션 플레이트를 이용하여 취득한 캘리브레이션 이미지(calibration image)의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 핀홀 카메라에 의해 수행된 원근 투영을 나타내는 도면이다.
도 6은 이미지 평면과 가상 이미지 평면을 나타내는 도면이다.
도 7은 캘리브레이션 이미지를 위한 k의 효과를 보여주는 것으로, k에 따른 원형(circular) 및 사각형(rectangular) 렌즈의 방사 왜곡 효과를 나타내고 있다.
도 8은 종래의 캘리브레이션 플레이트를 적외선 열화상 카메라로 촬영한 영상을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상 카메라용 캘리브레이션 플레이트의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상 카메라용 캘리브레이션 플레이트를 나타내는 도면으로서, 조립된 상태의 정면도이다.
도 11은 본 발명의 캘리브레이션 플레이트의 적외선 이미지를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 가시광 카메라뿐만 아니라 적외선 열화상 카메라의 교정을 위해서도 널리 사용될 수 있는 카메라용 캘리브레이션 플레이트에 관한 것이다.

또한 본 발명은 적외선 열화상 카메라를 이용한 객체 크기 및 거리 측정에 있어서 측정의 정확도 개선을 위해 사용될 수 있는 적외선 열화상 카메라용 캘리브레이션 플레이트를 제공함에 목적이 있는 것이다.

즉, 적외선 열화상 카메라를 이용하여 영상 내 객체의 실제 크기 및 거리를 측정하고자 할 때 필요한 카메라 영상과 실 좌표 간 매칭 계산을 빠르게 하고, 렌즈 왜곡으로 유발될 수 있는 계산 오차를 교정할 수 있는 캘리브레이션 플레이트를 제공하고자 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 열화상 카메라용 캘리브레이션 플레이트의 구성을 나타내는 분해 사시도이고, 도 10은 조립된 상태의 캘리브레이션 플레이트를 도시한 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 캘리브레이션 플레이트(100)는 패턴 부분과 바탕 부분이 적외선 열화상 이미지에서도 명확히 구분되어 표시될 수 있도록(좌표 추출 등이 가능하도록) 표면의 열 방사율이 다른 복수개의 판재(111,112,121,122)를 조합한 복합 구성을 가진다.

본 발명의 캘리브레이션 플레이트에서 전면에 형성된 패턴의 형상(도 10의 (b) 참조)은 종래의 가시광 카메라용 캘리브레이션 플레이트의 패턴(도 3 및 도 10의 (a) 참조)과 동일한 형상이 될 수 있으며, 예시한 바와 같이 규칙적으로 배열된 복수의 점들을 가지는 패턴이 될 수 있다.

즉, 일정 간격의 점들로 이루어진 격자점 형상을 사각형 안에 배치한 패턴이 될 수 있으며, 그 밖에 당해 기술분야에서 알려진 플레이트 패턴 형상이라면 적용이 가능하다.

도 10에는 MVTec 사에서 제공하고 있는 종래의 캘리브레이션 플레이트(a)와, 패턴의 형상을 동일하게 구현한 본 발명의 캘리브레이션 플레이트(b)를 함께 나타내었다.

(b)에 예시한 실시예에서 패턴의 세부적인 형상, 예를 들어 점의 개수, 각 점의 형상, 점과 점 사이의 간격, 점과 사각형 선 사이의 간격에 있어서는 적절히 수정이 가능하다.

종래의 캘리브레이션 플레이트는 한 장의 시트지에 패턴을 인쇄한 구조를 가지므로 패턴 부분이 바탕 부분과 색(color)으로만 구별될 뿐, 전체적으로 단일 재질, 즉 패턴 부분과 바탕 부분 전체가 일체로 된 단일 재질의 구성을 가진다.

따라서, 플레이트 표면이 동일한 열 분포와 열 방사율 특성을 가지며, 이에 종래의 캘리브레이션 플레이트는 가시광 카메라(CCD,CMOS)용으로만 사용이 가능하고, 방사열을 측정하여 이미지를 획득하는 적외선 열화상 카메라용으로는 사용이 불가하다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 캘리브레이션 플레이트(100)는 플레이트 전면에서 볼 때 패턴 부분과 바탕 부분이 열적으로 서로 다른 표면 특성을 가지도록 제작된다.

이를 위해, 패턴 부분과 바탕 부분에서의 전도열과 방사열을 고려하면서 패턴 부분과 바탕 부분 간에는 열 교환이 잘 이루어지지 않도록, 그리고 그로 인해 각 부분의 열 분포가 서로 다르게 나타날 수 있도록 패턴 부분과 바탕 부분을 별도의 판재를 이용하여 플레이트를 구성한다.

즉, 패턴 부분과 바탕 부분을 이루는 별도의 판재(111,112,121,122)들을 제작한 뒤, 이들 판재들을 전후로 접합하여 조립함으로써 패턴을 갖는 하나의 플레이트(100)를 완성하는 것이다.

이때, 전측에 조립되는 판재(111,112)는 패턴의 형상의 홀(111a)을 구비하는데, 이에 판재들이 접합된 상태에서 후측으로 조립된 판재(121,122)의 일부가 상기 홀을 통해 노출될 경우 노출된 부위가 패턴 부분을 형성하게 된다.

본 발명의 실시예에서, 전측으로 조립되는 판재(111,112)(후술하는 전면부의 판재임)의 경우, 그 전면이 캘리브레이션 플레이트(100)의 바탕 부분을 형성하는 부분이므로 전면의 표면 색은 무광의 흰색이 될 수 있다.

또한 후측으로 조립되는 판재(121,122)(후술하는 후면부의 판재임)의 경우, 전측의 판재(111,112)에 접합되는 표면 전체 또는 전체 표면 중 적어도 상기 홀을 통해 노출되어 패턴의 표면을 형성하는 부분이 무광의 검은색을 가지도록 제작될 수 있다.

이와 같이 바탕 부분과 패턴 부분을 흰색과 검은색으로 구분할 경우 가시광 카메라와 적외선 열화상 카메라용으로 모두 사용이 가능해진다.

더불어, 색을 달리하면서 분리된 복수개의 부품(판재)을 조합한 구성을 가지므로 일체의 단일 재질에 비해 상대적으로 열 교환이 잘 안 이루어지는 구성이 된다.

따라서, 완성된 캘리브레이션 플레이트에서 패턴 부분과 바탕 부분은 서로 색, 열 방사율 및 열 분포, 표면부 재질, 사용된 판재가 모두 다르므로, 적외선 이미지에서도 패턴 부분과 바탕 부분이 명확히 구분되어 나타날 수 있고, 적외선 열화상 카메라를 통해 원하는 패턴 영상을 획득할 수 있게 된다.

이하, 본 명세서에서 전측으로 위치되어 전면이 바탕 부분을 형성하면서 패턴 형상의 홀(이하, 패턴 홀이라 칭함)을 가지는 판재(110)를 전면부라 칭하기로 하며, 상기 전면부(110)의 후면에 접합된 상태로 전면부의 패턴 홀을 통해 전방으로 노출되는 부위를 가지면서 상기 노출된 부위가 패턴의 표면을 형성하는 판재(120)를 후면부라 칭하기로 한다.

도 9의 실시예 구성을 설명하면, 전면부(110)와 후면부(120)는 모두 2개씩의 판재(111,112,121,122)로 구성될 수 있고, 이에 본 발명의 캘리브레이션 플레이트(100)는 총 4개의 판재가 조합되어 구성된다.

이 중에서 전면부(110)는 흰색의 표면을 가지는 2개의 판재(111,112)로 구성된다.

또한 전면부 판재의 표면에서 패턴이 구현되어야 하는데, 이를 위해 2개의 판재(111,112)가 조합된 상태의 전면부(110)에 패턴 홀이 구비되어야 하는바, 전면부(110)는 규칙적으로 배열되는 각 점의 위치마다 홀(111a)이 형성된 중앙 판재(111)와, 상기 중앙 판재(111)의 가장자리 끝단과의 사이에 간격을 가지도록 중앙 판재(111)의 외곽으로 배치되는 외곽 판재(112)로 구성된다.

여기서, 중앙 판재(111)의 홀(111a)은 격자점 패턴을 형성하게 되는 홀로서 원형의 홀이 될 수 있다.

또한 중앙 판재(111)와 외곽 판재(112) 사이의 간격에 의해 형성되는 이격 공간은 패턴 중에 사각 링 형상의 패턴을 형성하는 링 홀(미부호)이 되는데, 도 10의 (b)와 같이 격자점 패턴의 주변 외곽을 따라 배치되는 사각의 링 패턴을 형성하기 위해서는 중앙 판재(111)로 사각형의 판재가 사용되어야 하고, 외곽 판재(112)는 사각형의 개구부(112a)가 형성된 링 형상의 판재가 되어야 한다.

이에 판재들이 조합된 상태일 때 외곽 판재(112)의 개구부(112a)에서 그 안쪽의 중앙 판재(111)와의 간격 부분이 사각 링 형상의 패턴(도 10의 사각 링 패턴)을 형성하게 되는 링 홀이 된다.

또한 후면부(120) 역시 2개의 판재(121,122)로 구성될 수 있는데, 중앙 판재(111)의 각 홀(111a)에서 노출되는 부위(121b)를 갖는 점 패턴 형성용 판재(121)와, 전면부(110)의 링 홀에서 노출되는 부위(122a)를 갖는 링 패턴 형성용 판재(122)로 구성된다.

상기한 점 패턴 형성용 판재(121)와 링 패턴 형성용 판재(122)는 표면이 검은색을 가지는 판재가 될 수 있으며, 이때 점 패턴 형성용 판재(121)는 캘리브레이션 플레이트(100)의 전체 크기와 동일한 사각형의 판재가 될 수 있고, 링 패턴 형성용 판재(122)는 전면부(110)의 외곽 판재(112)와 마찬가지로 사각 링 형상의 판재가 될 수 있다.

이때, 점 패턴 형성용 판재(121)와 링 패턴 형성용 판재(122)가 전후로 접합되어 후면부(120)를 구성하게 되며, 점 패턴 형성용 판재(121)의 중앙부(121a)는 링 패턴 형성용 판재(122)의 개구부(122b)에 넣어질 수 있도록 돌출된 형상으로 형성된다.

상기 점 패턴 형성용 판재(121)의 중앙부(121a)는 링 패턴 형성용 판재(122)의 개구부(122b) 크기와 일치되는 크기로 형성되며, 중앙부(121a)의 표면에는 전면부 중앙 판재(111)의 각 홀(111a)에 삽입되는 돌기(121b)가 형성된다.

여기서, 점 패턴 형성용 판재(121)의 돌기(121b)는 전면부 중앙 판재(111)의 각 홀(111a)에 삽입되어 노출됨으로써 패턴의 점들, 즉 격자점 패턴(도 10 참조)을 형성하는 부분이 된다.

또한 링 패턴 형성용 판재(122)에는 개구부(122b) 전 둘레를 따라 돌출된 구조의 돌출단(122a)이 형성되며, 이 돌출단(122a)은 전면부(110)의 링 홀(상기한 개구부에서의 간격 형성 부분)에 삽입되어 노출됨으로써 패턴 중 사각형의 링(사각형의 선)을 형성하는 부분이 된다.

상기 점 패턴 형성용 판재(121)와 링 패턴 형성용 판재(122)가 조합된 상태에서 사각형의 돌출단(122a)과 각 점의 돌기(121b)는 동일한 높이가 되도록 형성됨이 바람직하며, 더불어 전면부(110)의 각 홀에 삽입된 상태(4개의 판재가 모두 조합된 상태)에서 전면부 판재(111,112)의 표면으로부터 돌출 및 요입되지 않는(각 홀에서 요입되지 않는) 높이로 형성됨이 바람직하다.

즉, 점 패턴 형성용 판재(121)에서 중앙부(121a)가 돌출된 높이를 링 패턴 형성용 판재(122)의 두께와 동일하게 하고, 돌출단(122a)과 돌기(121b)의 높이를 동일한 높이로 하되, 전면부(110)의 각 판재(111,112) 두께와 동일하게 하는 것이다.

이에 조립 완성된 캘리브레이션 플레이트(100)에서는 그 표면(전면부의 표면)에서 돌출단(122a)과 돌기(121b)가 돌출되지 않는 구조가 되며, 이를 통해 패턴 부분과 바탕 부분에서 요철이 발생하지 않게 된다.

또한 돌출단(122a)의 크기(폭) 및 돌기(121b)의 크기(직경)가 전면부(110)의 링 홀의 크기(중앙 판재와 외곽 판재의 간격) 및 중앙 판재(111)의 홀(111a) 크기(직경)와 일치되도록 하여 완성된 캘리브레이션 플레이트(100)의 표면에서 요철 부위가 발생하지 않도록 한다.

이와 같이 캘리브레이션 플레이트의 바탕 부분과 패턴 부분에서 요철 부위가 발생하지 않도록 전면부 판재의 두께와 홀의 형상을 고려하여 돌출단 및 돌기의 높이와 크기가 결정됨이 바람직하다.

아울러, 전면부(110)의 판재(111,112)와 후면부(120)의 판재(121,122)는 표면 처리를 통해 전면부 판재와 후면부 판재 간의 열 방사율이 서로 상이하도록 제작되는데, 모두 알루미늄 판재를 사용하여 제작될 수 있다.

이때, 전면부(110)의 판재(111,112)와 후면부(120)의 판재(121,122)는 열 방사율이 달라지도록 하는 아노다이징 표면 처리를 하며, 전면부(110)의 각 판재(111,112) 표면은 백색의 경질 아노다이징(anodizing) 표면 처리를 하고, 돌출단(122a)과 돌기(121b)를 포함하는 후면부(120)의 판재(121,122) 표면은 검은색의 경질 아노다이징 표면 처리를 한다.

이와 같이 하여, 본 발명의 캘리브레이션 플레이트는 패턴이 색으로만 구분 표시되는 종래와 달리 패턴 부분과 바탕 부분이 열 방사율이 달라질 수 있도록 복수개의 판재를 조합하여 구성되며, 열 방사율을 고려한 표면 처리와 복수개의 판재로 구성되는 구조에 의해 판재 간 구분되는 열 분포와 열 방사율을 실현할 수 있는바, 적외선 열화상 카메라를 통해서도 사용자가 원하는 패턴 영상을 획득할 수 있다.

도 11은 본 발명의 캘리브레이션 플레이트를 적외선 열화상 카메라로 촬영하여 얻은 적외선 이미지를 나타내며, 이를 참조하면 적외선 열화상 카메라로 종래의 캘리브레이션 플레이트를 촬영한 도 8의 적외선 이미지와 비교할 때 패턴 형상이 명확히 나타남을 알 수 있다.

즉, 가시광 카메라로 촬영한 것과 동등한 수준의 패턴 영상을 얻을 수 있는 것이다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 캘리브레이션 플레이트 110 : 전면부
111 : 중앙 판재 111a : 홀
112 : 외곽 판재 112a : 개구부
120 : 후면부 121 : 점 패턴 형성용 판재
121a : 중앙부 121b : 돌기
122 : 링 패턴 형성용 판재 122a : 돌출단
122b : 개구부

Claims (9)

1. 패턴이 표시된 카메라용 캘리브레이션 플레이트에 있어서,
   전면이 바탕 부분을 형성하면서 패턴 형상의 홀을 가지는 전면부와;
   상기 전면부의 후면에 접합된 상태로 상기 패턴 형상의 홀을 통해 전방으로 노출되는 부위를 가지면서 노출된 부위가 패턴 부분을 형성하는 후면부
   를 포함하고, 상기 전면부와 후면부가 서로 상이한 표면 색과 열 방사율을 가지는 판재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 후면부의 노출되는 부위는 전면부에 형성된 패턴 형상의 홀에 삽입된 상태로 노출되도록 후면부에서 돌출된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 노출되는 부위는 바탕 부분과 패턴 부분에서 요철 부위가 발생하지 않도록 전면부의 두께 및 패턴 형상의 홀 크기와 일치되는 높이 및 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전면부는
   패턴을 형성하는 점들의 위치에 홀이 형성된 중앙 판재와;
   링 형상으로 형성되고 상기 중앙 판재의 외곽으로 배치되어 안쪽의 중앙 판재와의 사이에 간격을 가지도록 위치되는 외곽 판재
   를 포함하고, 외곽 판재와 중앙 판재 사이의 간격에 의해 형성되는 링 형상의 홀과 중앙 판재의 홀이 상기 패턴 형상의 홀을 구성하는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 후면부는
   상기 패턴 형상의 홀 중 패턴의 각 점 위치에 형성된 홀에 삽입된 상태로 노출되는 돌기들을 가지는 점 패턴 형성용 판재와;
   상기 패턴 형상의 홀 중 상기 각 점 위치의 홀 주위에 형성된 링 형상의 홀에 삽입된 상태로 노출되는 돌출단을 갖는 링 패턴 형성용 판재
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 점 패턴 형성용 판재와 링 패턴 형성용 판재는 전후로 접합되는 판재로서,
   상기 링 패턴 형성용 판재는 링 형상의 판재이면서 중앙의 개구부 둘레를 따라 링 형상으로 형성되는 돌출단을 가지며,
   상기 점 패턴 형성용 판재는 링 패턴 형성용 판재의 개구부에 넣어지도록 돌출된 중앙부에 돌기들을 가지는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 패턴은
   일정 간격으로 배열된 점들로 이루어진 격자점 패턴과;
   상기 격자점 패턴의 주변 외곽을 따라 배치되는 사각 링 형상의 패턴
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 전면부와 후면부는 서로 상이한 색과 열 방사율을 가지도록 표면 처리한 판재로 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 전면부의 판재는 흰색의 아노다이징 표면 처리를 한 알루미늄 판재이고, 상기 후면부의 판재는 검은색의 아노다이징 표면 처리를 한 알루미늄 판재인 것을 특징으로 하는 카메라용 캘리브레이션 플레이트.

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