KR101558982B1 - Method for auto focusing of camera - Google Patents

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KR101558982B1
KR101558982B1 KR1020140140879A KR20140140879A KR101558982B1 KR 101558982 B1 KR101558982 B1 KR 101558982B1 KR 1020140140879 A KR1020140140879 A KR 1020140140879A KR 20140140879 A KR20140140879 A KR 20140140879A KR 101558982 B1 KR101558982 B1 KR 101558982B1
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Abstract

Disclosed is an auto focusing method. The auto focusing method of an auto focusing apparatus of a camera including a temperature sensing part, a compensation value calculation part, a compensation control part and a lens driving part includes: a step in which the temperature sensing part acquires a temperature value by sensing the temperature of a lens of the camera; a step in which the compensation value calculation part calculates lens movement value from a predetermined initial position, corresponding to a temperature value, wherein the compensation value calculation part acquires and stores in advance: a unit compensation amount, which is a number of minimum step for a change in edge value to exceed a predetermined first reference value; the direction of the lens moving; and the change in edge by temperature; a step in which the compensation control part calculates direction and number of steps for the lens to move to a position corresponding to the movement of the lens from the current position of the lens; and a step in which the compensation control part adjusts the position of the lens to the calculated direction and number of steps by controlling the lens driving part.

Description

카메라의 자동 초점 조절 방법{METHOD FOR AUTO FOCUSING OF CAMERA}METHOD FOR AUTO FOCUSING OF CAMERA [0002]

본 발명은 카메라의 자동 초점 조절 방법에 관한 것으로, 특히 온도 변화에 따른 초점의 변화를 자동으로 빠르게 보상할 수 있는 적외선 카메라의 자동 초점 조절 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of adjusting an auto-focus of a camera, and more particularly to a method of automatically adjusting an auto-focus of an infrared camera.

절대 온도 0K이상의 온도를 갖는 모든 물체는 복사 에너지를 방출한다. 적외선 카메라(infrared camera)는 물체가 방사하는 열 에너지를 감지하고, 감지된 열 에너지를 전기 신호로 변환하여 영상을 획득하는 장치이다. 적외선 카메라는 열 영상을 획득할 수 있으므로, 야간에도 용이하게 촬영 대상 물체에 대한 영상을 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 배경과 대상을 명확하게 구분할 수 있어 군사용 또는 민간용으로 다양한 분야에서 사용되고 있다. 군사용으로 사용되는 적외선 카메라는 휴대용 또는 각종 이동 수단에 장착되어 감시 정찰 등의 용도로 사용되는 경우가 많으며, 민간에서 사용되는 적외선 카메라는 보안 감시용 CCTV나 산업용 및 의료용 등으로 사용되고 있다.Any object with a temperature above 0 K will emit radiant energy. An infrared camera is a device that senses heat energy emitted by an object and converts the sensed heat energy into an electric signal to acquire an image. Since the infrared camera can acquire a thermal image, it can easily acquire an image of an object to be photographed at night and can clearly distinguish a background and an object, and is used in various fields for military use or civilian use. Infrared cameras used for military purposes are often used for portable surveillance and reconnaissance purposes, and infrared cameras used in civilian areas are used for security surveillance CCTV, industrial and medical use.

적외선 카메라의 광학 렌즈(Optical Lens)는 열 에너지가 용이하게 투과될 수 있어야 하므로, 일반적인 카메라와 달리 게르마늄(Germanium)이나 실리콘(Silion) 소재로 구현되는 렌즈가 주로 사용된다. 그러나 게르마늄이나 실리콘과 같이 열 투과율이 좋은 소재로 구현되는 렌즈는 일반적인 가시광선 영역을 촬영하는 카메라 렌즈에 비해 온도 변화에 대한 굴절율의 변화가 크게 발생한다. 따라서 카메라의 사용 시간이나 주변 환경의 변화 등에 의해 렌즈의 온도가 변화하게 되면 초점(focus)이 흐려지게 된다. 카메라의 초점이 흐려지게 되면, 획득되는 영상에서 물체와 배경의 경계가 명확하지 않아 감시 대상을 정확하게 판별하지 못하게 되는 경우가 발생 할 수 있다.Since the optical lens of the infrared camera needs to be able to transmit heat energy easily, a lens which is realized with germanium or silicon material is used unlike a general camera. However, lenses implemented with materials with good thermal transmittance, such as germanium or silicon, show a large change in refractive index with respect to temperature change compared to a camera lens that shoots a general visible light region. Therefore, when the temperature of the lens changes due to the use time of the camera or the surrounding environment, the focus is blurred. If the focus of the camera is blurred, the boundary between the object and the background in the acquired image is not clear, so that the object to be monitored can not be accurately discriminated.

도1 은 적외선 카메라의 온도 변화에 따른 초점 변화의 일예를 나타낸다.1 shows an example of a focus change according to a temperature change of an infrared camera.

도1 에서 (a) 내지 (c)는 각각 적외선 카메라(10)의 온도가 -10℃, 26℃ 및 50℃ 일 때, 시험 표적에 대해 촬영하여 획득되는 영상을 나타낸다. 도1 에 도시된 바와 같이 26℃에서 적외선 카메라의 초점이 최적화된 상태에서 온도가 하강하는 경우나 상승하는 경우 모두 초점이 흐려지게 됨을 확인할 수 있다.1 (a) to 1 (c) show images obtained by photographing a test target when the temperature of the infrared camera 10 is -10 ° C, 26 ° C, and 50 ° C, respectively. As shown in FIG. 1, it can be seen that when the temperature of the infrared camera is optimized in the state where the focus of the infrared camera is lowered at 26 ° C, or when the temperature is increased, the focus is blurred.

이에 적외선 카메라는 사용되는 환경에 따른 온도 변화에 대한 보상을 위해 광축에 따라 카메라에서 렌즈의 위치를 조절하는 모터를 구동함으로써, 초점 위치를 가변하여 초점이 흐려지는 것을 방지하고 있다. 이때 최적의 초점 위치를 획득하기 위해 기존에는 에지(edge) 검출 알고리즘을 주로 이용하였다. 여기서 에지란 획득된 영상 내에서 각 영역의 경계를 나타내는 특징으로, 픽셀의 불연속점을 의미하며, 통상적으로 영상 내에서 물체의 윤곽이 에지로 표현된다. 즉 에지는 영상에서 물체와 배경 사이의 경계 사이에 밝기 차가 크다는 점을 이용하여 물체와 배경을 구분하기 위해 주로 사용된다. 에지를 검출하기 위한 방법으로는 여러 가지가 있으나, 영상 내에서 인접한 픽셀 들 사이에 픽셀 값이나 픽셀 값의 미분값이 불연속한 점을 검출하는 것이 대표적이다.In order to compensate for the temperature change depending on the environment in which the camera is used, the infrared camera drives a motor that adjusts the position of the lens in the camera along the optical axis, thereby changing the focal position to prevent the focal point from being blurred. In this case, edge detection algorithm is mainly used to obtain an optimal focus position. Here, an edge is a feature indicating the boundary of each region in the acquired image, which means a discontinuity point of a pixel, and the outline of an object is usually expressed by an edge in the image. In other words, the edge is mainly used to distinguish the object from the background by using the difference in brightness between the boundary between the object and the background in the image. Although there are various methods for detecting the edge, it is typical to detect a discontinuous point of a pixel value or a differential value of a pixel value between adjacent pixels in an image.

기존에 에지 검출 알고리즘을 이용한 초점 위치 조절 방법은 우선 획득된 영상에서 에지값을 검출하고, 영상에서 검출된 에지값이 작아지는 방향, 즉 영상이 흐려지는 방향으로 카메라 렌즈를 이동시켜 초점 위치를 변경시킨다. 이후 에지값이 커지는 방향(영상에서 경계가 선명해지는 방향)으로 초점 위치를 변경시키면서 이전 획득된 영상에서 검출된 에지값과 초점 위치가 변경된 영상에서 검출된 에지값을 비교한다. 그리고 에지값 비교 결과가 최대인 것으로 판별될 때까지 초점 위치를 반복적으로 변경하여, 에지값이 최대인 것으로 판별되는 초점 위치에서 렌즈의 이동이 중단되도록 모터를 구동함으로써 초점을 조절하였다. 그러나 이러한 초점 조절 방식은 이전 영상과 현재 영상 각각의 에지값의 추출 및 비교가 계속적으로 수행되어야 하므로 연산량이 많아 빠른 초점 조절이 어렵다는 문제가 있다. 또한 영상에서 획득된 에지값이 정확하지 않으면, 촬영 대상 물체가 아닌 다른 위치를 기준으로 초점을 조절할 수 있다는 문제가 있다.Conventionally, the focal position adjustment method using the edge detection algorithm first detects an edge value in the acquired image, and changes the focal position by moving the camera lens in a direction in which the edge value detected in the image decreases, that is, in a direction in which the image is blurred . Then, the edge position detected in the previously acquired image is compared with the edge value detected in the changed image, while changing the focus position in the direction in which the edge value increases (direction in which the boundary is sharpened in the image). Then, the focus position was repeatedly changed until it was determined that the edge value comparison result was the maximum, and the focus was adjusted by driving the motor so as to stop the movement of the lens at the focus position determined as the maximum edge value. However, such a focus adjustment method has a problem in that it is difficult to adjust the focus fast because of a large amount of calculation because the extraction and comparison of the edge values of the previous image and the current image are continuously performed. Further, if the edge value obtained from the image is not accurate, there is a problem that the focus can be adjusted based on a position other than the object to be shot.

한국 등록특허 제10-1025911호(2011.03.23 등록)에는 상기한 문제를 해소하기 위해, 이전 획득된 초점 위치를 메모리에 저장하여 다음 초점 위치 조절에 활용하도록 함으로써, 초점 조절 시간을 단축하기 위한 방안을 제안하였다.Korean Patent No. 10-1025911 (registered on Mar. 23, 2011) discloses a method for shortening the focus adjustment time by storing previously acquired focus position in a memory and utilizing it for next focus position adjustment .

그러나 적외선 카메라가 원거리 물체에 대한 감시 정찰을 목적으로 사용되는 경우, 표적을 검출하기 위한 표적 거리를 무한대로 설정하고, 초점 영역(focusing area)을 화면 전체로 설정하는 것이 일반적이다. 이렇게 초점 영역을 화면 전체로 설정하게 되면, 화면 전체의 에지값을 계산하여 이전 영상의 에지값과 비교해야 하므로, 연산량이 여전히 많아 초점 조절 속도가 느려진다는 문제가 있다. 특히 항공기와 같이 급격한 고도 변화가 가능한 이동 수단에 탑재되는 적외선 카메라는 짧은 시간 내에 큰 온도 변화가 발생할 수 있으나, 초점 조절 속도가 이에 대응하지 못해 초점이 맞지 않는 경우가 발생하게 된다.However, when an infrared camera is used for surveillance and reconnaissance on a remote object, it is common to set the target distance for detecting the target to infinity and to set the focusing area to the entire screen. If the focus area is set to the entire screen, the edge value of the entire screen is calculated and compared with the edge value of the previous image. Therefore, there is a problem that the calculation amount is still large and the focus adjustment speed is slowed down. In particular, an infrared camera mounted on a moving means capable of sudden altitude change such as an aircraft may cause a large temperature change within a short time, but the focus adjustment speed may not correspond to the temperature change.

뿐만 아니라 이전 획득된 마지막 초점 위치를 저장하여 다시 사용하는 경우에도, 온도 등의 주변 환경의 변화에 따른 최적의 초점 위치를 획득하기 위해 에지값의 검출 및 비교가 반복적으로 수행되어야만 한다는 한계가 있다.In addition, even if the last acquired focal position is stored and used again, there is a limit in that detection and comparison of edge values must be repeatedly performed in order to obtain an optimal focal position in accordance with changes in the surrounding environment such as temperature.

본 발명의 목적은 연산량을 줄여 온도의 변화에 대응하여 빠르게 초점 조절이 가능하고, 작은 온도 변화에 대해서도 초점 조절이 가능한 카메라의 자동 초점 조절 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an automatic focus adjustment method of a camera capable of shortening the focus adjustment in response to a change in temperature,

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 카메라의 자동 초점 조절 방법은 온도 감지부, 보상값 계산부, 보상 제어부 및 렌즈 구동부를 포함하는 카메라의 자동 초점 조절 장치의 자동 초점 조절 방법에 있어서, 상기 온도 감지부가 카메라의 렌즈의 온도를 감지하여 온도값을 획득하는 단계; 에지값의 변화가 기설정된 제1 기준값 이상으로 나타나는 최소 스텝의 수인 단위보상량과 온도에 따른 상기 렌즈의 이동 방향 및 온도별 에지 변화량이 미리 획득되어 저장된 상기 보상값 계산부가 기설정된 초기 위치로부터 상기 온도값에 대응하는 렌즈 이동량을 계산하는 단계; 상기 보상 제어부가 상기 렌즈의 현재 위치로부터 상기 렌즈가 상기 렌즈 이동량에 대응하는 위치로 이동해야 하는 상기 스텝 수 및 방향을 계산하는 단계; 및 상기 보상 제어부가 상기 렌즈 구동부를 제어하여 계산된 상기 스텝 수 및 방향으로 상기 렌즈의 위치를 조절하는 단계; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of automatically adjusting a focus of a camera including a temperature sensor, a compensation value calculator, a compensation controller, and a lens driver, Sensing the temperature of the camera lens to obtain a temperature value; Wherein the compensation value calculation unit stores a unit compensation amount as a minimum number of steps in which a change in an edge value is equal to or greater than a predetermined first reference value and an edge change amount according to a moving direction of the lens and a temperature, Calculating a lens movement amount corresponding to a temperature value; Calculating the number of steps and the direction at which the compensation control unit should move the lens from a current position of the lens to a position corresponding to the lens movement amount; And adjusting the position of the lens in the number of steps and the direction calculated by controlling the lens driving unit by the compensation control unit; .

상기 단위보상량은 실온에서 상기 카메라의 렌즈 위치가 상기 초기 위치로부터 이동 가능한 상기 렌즈의 최소 이동 단위인 스텝 단위로 이동하며 획득한 영상을 분석하여, 상기 영상에서 상기 에지값의 변화가 상기 초기 위치에서의 에지값 대비 상기 제1 기준값 이상으로 나타나는 최소 스텝의 수를 계산하여 획득되는 것을 특징으로 한다.Wherein the unit compensation amount is obtained by analyzing an image obtained by moving the lens position of the camera at a room unit, which is a minimum moving unit of the lens movable from the initial position, at room temperature, Is calculated by calculating the number of minimum steps appearing to be equal to or larger than the first reference value with respect to the edge value at the edge.

상기 에지 변화량은 상기 렌즈의 위치를 상기 초기 위치 상태로 유지하면서 온도를 가변하여 각 온도에서 획득된 영상의 에지값을 상기 초기 위치에서의 에지값과 비교하여 에지값의 변화를 백분률로 계산하고, 온도에 대한 상기 백분률의 값으로 계산된 상기 에지값의 변화를 추세선 획득 기법으로 온도에 대한 함수식의 형태로 획득하는 것을 특징으로 한다.The edge change amount is obtained by calculating the percentage change of the edge value by comparing the edge value of the image obtained at each temperature with the edge value at the initial position by varying the temperature while maintaining the position of the lens at the initial position state And a change of the edge value calculated by the value of the percentage with respect to temperature is acquired in the form of a function formula for temperature by a trend line acquisition technique.

상기 렌즈 이동량은 초기 위치에서 에지 변화량에서 상기 함수식에 현재 온도값을 대입하여 획득되는 상기 에지 변화량의 값을 차감하여 획득되는 에지값 보상율과 단위보상율을 이용하여 상기 스텝 단위로 계산되는 것을 특징으로 한다.The lens shift amount is calculated in units of steps using an edge value compensation rate and a unit compensation rate obtained by subtracting the value of the edge change amount obtained by substituting the current temperature value into the function expression at the edge change amount at the initial position .

상기 카메라의 자동 초점 조절 방법은 상기 자동 초점 조절 장치가 기설정된 방식으로 영상에서 에지값을 검출하는 에지 검출부를 더 구비하고, 상기 보상 제어부가 기설정된 주기로 또는 사용자 명령이 인가되면, 상기 렌즈 구동부를 제어하여 상기 렌즈 위치를 가변하면서 획득되는 영상을 상기 에지 검출부로 인가하고, 상기 에지 검출부에서 인가되는 에지값이 최대값이 되도록 렌즈 위치를 보정하고, 보정된 렌즈 위치를 렌즈의 상기 현재 위치로 갱신하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The automatic focus adjustment method of the camera may further include an edge detection unit that detects an edge value in an image in a predetermined manner by the automatic focus adjustment apparatus, and when the compensation control unit is at a predetermined cycle or when a user command is applied, The lens position is corrected so that an edge value applied by the edge detection unit is a maximum value, and the corrected lens position is updated to the current position of the lens ; And further comprising:

따라서, 본 발명의 카메라의 자동 초점 조절 방법은 카메라의 온도 변화에 따른 에지 변화율을 근사 함수로 획득하여 적외선 카메라에 저장한 후, 적외선 카메라 사용 시 감지되는 렌즈의 온도에 따른 에지 변화율을 근사 함수를 이용하여 즉각 획득함으로써, 초점 위치를 조절하기 위한 연산 량을 획기적으로 줄 일 수 있다. 그러므로 급격한 온도 변화에도 빠르게 초점 위치 조절이 가능하며, 동일하게 제조된 복수개의 적외선 카메라에 동일한 근사 함수를 적용할 수 있어, 대량 생산되는 적외선 카메라에 활용이 용이하다. 또한 기존의 에지 검출 알고리즘을 이용한 초점 위치 조절 방법을 주기적 또는 비주기적으로 적용하여 근사 함수를 이용함에 따른 오차에 대한 보정을 수행할 수 있도록 하여 신뢰성을 확보할 수 있다.Therefore, the automatic focus adjustment method of a camera according to the present invention can obtain an edge change rate according to a temperature change of a camera as an approximate function, store it in an infrared camera, and then use an approximate function as an edge change rate according to the temperature of the lens, The amount of computation for adjusting the focus position can be drastically reduced. Therefore, it is possible to quickly adjust the focus position even in a sudden temperature change, and the same approximate function can be applied to a plurality of infrared cameras manufactured in the same manner, so that it can be easily applied to a mass-produced infrared camera. Also, it is possible to apply a periodic or aperiodic method of adjusting the focal position using an existing edge detection algorithm to compensate for errors caused by using an approximate function, thereby ensuring reliability.

도1 은 적외선 카메라의 온도 변화에 따른 초점 변화의 일예를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치를 위한 시험 시스템의 일예를 나타낸다.
도3 은 적외선 카메라의 온도별 에지값의 변화량을 나타낸 그래프이다.
도4 는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치를 나타낸다.
도5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라의 자동 초점 조절 방법을 나타낸다.
도6 은 도5 의 보상값 기반 자동 초점 조절 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.
1 shows an example of a focus change according to a temperature change of an infrared camera.
Fig. 2 shows an example of a test system for an auto-focusing device of an infrared camera of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the amount of change of the edge value for each temperature of the infrared camera.
4 shows an automatic focusing device of an infrared camera according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates a method of adjusting an auto focus of an infrared camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a detailed view of the compensation value-based auto focus adjustment step of FIG.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

도2 는 본 발명의 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치를 위한 시험 시스템의 일예를 나타낸다.Fig. 2 shows an example of a test system for an auto-focusing device of an infrared camera of the present invention.

도2 에 도시된 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치를 위한 시험 시스템은 시험 대상이 되는 적외선 카메라(10), 내부 온도 조절이 가능하고 적외선 카메라(10)가 내부에 배치되는 온도 챔버(20), 온도 챔버(20)를 제어하여 온도 챔버(20)의 내부 온도를 조절하고, 적외선 카메라(10)를 제어하여 적외선 카메라(10)의 초점 위치를 가변하며 영상 신호를 획득하고, 획득된 영상 신호를 수신하여 분석하는 제어 단말(30), 온도 챔버(20)내에 배치된 적외선 카메라(10)가 온도 챔버(20)의 외부에 배치된 시험 표적에 대한 이미지를 획득할 수 있도록 광학적 평행 광선을 형성하는 시준기(collimator)(40) 및 적외선 카메라(10)의 온도 변화에 따른 초점의 변화를 측정하기 위한 시험 표적이 배치되는 작업대(50)를 구비한다.The test system for the auto-focusing device of the infrared camera shown in FIG. 2 includes an infrared camera 10 to be tested, a temperature chamber 20 in which an internal temperature can be adjusted and an infrared camera 10 is disposed, Controls the chamber 20 to adjust the internal temperature of the temperature chamber 20, controls the infrared camera 10 to change the focus position of the infrared camera 10 to acquire a video signal, A control terminal 30 for analyzing the infrared light emitted from the temperature chamber 20 and an infrared camera 10 disposed in the temperature chamber 20 to form an optical collimated light beam so as to obtain an image of a test target disposed outside the temperature chamber 20, a collimator 40 and a work table 50 on which a test target for measuring a change in focus according to a temperature change of the infrared camera 10 is disposed.

온도 챔버(20) 내에 배치되는 적외선 카메라(10)는 제어 단말(30)의 제어에 따라 시준기(40)를 통해 온도 챔버 외부의 작업대에 구비된 시험 표적을 촬영하고, 촬영된 영상을 영상 신호로서 제어 단말(50)로 전송한다. 또한 적외선 카메라(10)는 렌즈 배럴(barrel)에 접촉식 온도 센서(미도시)가 구비되어 카메라의 온도를 감지하고, 온도 신호를 제어 단말(50)로 전송한다.The infrared camera 10 disposed in the temperature chamber 20 captures the test target provided on the work table outside the temperature chamber through the collimator 40 under the control of the control terminal 30 and outputs the captured image as a video signal To the control terminal 50. Also, the infrared camera 10 is provided with a contact type temperature sensor (not shown) on the lens barrel to sense the temperature of the camera and transmit a temperature signal to the control terminal 50.

온도 챔버(20)는 제어 단말(30)의 제어에 따라 기설정된 온도 조절 범위(예를 들면 -20℃ ~ 60℃) 내에서 온도를 가변함으로써, 내부에 배치된 적외선 카메라(20)의 주변 온도가 변화되도록 한다.The temperature chamber 20 varies the temperature within a predetermined temperature control range (for example, -20 ° C to 60 ° C) under the control of the control terminal 30, thereby controlling the ambient temperature of the infrared camera 20 disposed therein .

제어 단말(30)은 적외선 카메라(10)로부터 온도 신호를 인가받아 적외선 카메라(10)의 온도, 특히 렌즈의 온도를 감지하고, 적외선 카메라(10)의 온도가 가변되도록 온도 챔버(20)를 제어한다. 그리고 가변된 각 온도에서 적외선 카메라(10)를 제어하여 시험 표적에 대한 영상을 촬영하도록 하고, 촬영된 영상을 인가받아 분석하여 온도별 최적의 초점 위치를 판별한다.The control terminal 30 receives the temperature signal from the infrared camera 10 and detects the temperature of the infrared camera 10, particularly the temperature of the lens, and controls the temperature chamber 20 so that the temperature of the infrared camera 10 can be varied. do. Then, the infrared camera 10 is controlled at each variable temperature to capture an image of the test target, and the captured image is received and analyzed to determine an optimal focal position for each temperature.

제어 단말(30)의 동작을 상세하게 설명하면, 제어 단말(30)은 우선 온도 챔버(20)의 온도를 조절하지 않은 실온 환경(예를 들면 25℃)에서 적외선 카메라(10)를 제어하여 렌즈 위치를 기설정된 초기 위치로 이동 시킨다. 그리고 적외선 카메라(10)의 렌즈 위치가 초기 위치로 이동되면, 시험 표적을 촬영하여 획득되는 영상 신호에서 에지 검출 알고리즘을 이용하여 에지값을 판별하고 저장한다. 본발명에서는 렌즈 위치가 초기 위치이고 실온에서 획득된 영상 신호로부터 판별된 에지값을 초기 에지값이라고 한다. 이후 제어 단말(30)은 렌즈의 위치를 기설정된 최소 이동 단위(이하 스텝이라 함.)로 이동 시키면서, 에지값의 변화를 확인한다. 제어 단말(30)은 초기 위치에서 획득된 에지값 대비 렌즈의 위치 변화에 따른 에지값의 변화가 제1 기준값(여기서는 일예로 0.5%) 이상으로 변화하는 렌즈의 위치를 스텝 단위로 판별한다. 그리고 에지값의 변화가 제1 기준값 이상으로 변화할 때까지의 스텝양을 단위보상량(mstep)으로 지정한다. 즉 단위보상량(mstep)은 실온에서 에지값의 변화가 제1 기준값 이상으로 나타나는 최소 스텝의 수를 의미한다.The control terminal 30 first controls the infrared camera 10 in a room temperature environment (for example, 25 DEG C) in which the temperature of the temperature chamber 20 is not adjusted, And moves the position to the predetermined initial position. When the lens position of the infrared camera 10 is moved to the initial position, an edge value is discriminated and stored in an image signal obtained by photographing a test target using an edge detection algorithm. In the present invention, the edge value determined from the image signal obtained at the room temperature and the lens position is the initial position is referred to as an initial edge value. Thereafter, the control terminal 30 confirms the change of the edge value while moving the position of the lens to a preset minimum movement unit (hereinafter referred to as a step). The control terminal 30 determines, on a step-by-step basis, the position of the lens whose change in the edge value according to the positional change of the lens with respect to the edge value obtained at the initial position changes to be equal to or larger than the first reference value (0.5% in this example). Then, the step amount until the change of the edge value changes beyond the first reference value is designated as the unit compensation amount (m step ). That is, the unit compensation amount (m step ) means the minimum number of steps in which the change in the edge value at room temperature is equal to or greater than the first reference value.

단위보상량(mstep)이 획득되면, 제어 단말(30)은 적외선 카메라(10)의 렌즈 위치를 초기 위치로 이동시키고, 온도 챔버(20)의 내부 온도를 기설정된 온도 조절 범위 내에서 최저온(-20℃)으로 조절한다. 온도 챔버(20)의 내부 온도가 조절된 온도로 안정화되어, 적외선 카메라(10)로부터 온도 신호가 조절된 온도로 출력되면, 제어 단말(30)은 적외선 카메라(10)로부터 영상 신호를 인가받아 에지값을 계산한다. 그리고 획득된 에지값을 초기 에지값과 비교하여 두 에지값의 차이를 백분률로 획득한 에지값 변화량을 저장한다. 그리고 제어 단말(30)은 렌즈의 위치를 제1 방향(예를 들면, 렌즈의 전진 방향(+)) 또는 제2 방향(예를 들면, 렌즈의 후진 방향(-))으로 이동시키며, 에지값을 분석하여 온도 변화를 보상하기 위한 렌즈 이동 방향을 판별한다. 렌즈의 이동 방향은 상기한 에지 검출 알고리즘을 이용하여 판별할 수 있다. 즉 에지값이 커지는 방향이 렌즈 이동 방향으로 결정될 수 있다.When the unit compensation amount (m step ) is obtained, the control terminal 30 moves the lens position of the infrared camera 10 to the initial position, and adjusts the internal temperature of the temperature chamber 20 to the lowest temperature (-20 < 0 > C). When the internal temperature of the temperature chamber 20 is stabilized to the adjusted temperature and the temperature signal is outputted from the infrared camera 10 at the adjusted temperature, the control terminal 30 receives the video signal from the infrared camera 10, Calculate the value. Then, the obtained edge value is compared with the initial edge value, and the edge value variation obtained by obtaining the difference between the two edge values as a percentage is stored. The control terminal 30 moves the position of the lens in the first direction (for example, the forward direction (+) of the lens or the second direction (for example, the backward direction (-) of the lens) And determines the lens moving direction for compensating for the temperature change. The moving direction of the lens can be determined using the above-described edge detection algorithm. That is, the direction in which the edge value increases can be determined to be the lens moving direction.

이후 제어 단말(30)은 기설정된 온도 단위(예를 들면 5℃)로 온도 조절 범위 내의 최고온(60℃)까지 순차적으로 온도 챔버(20)의 내부 온도를 상승시키고, 각 온도로 안정화 된 상태에서 획득된 에지값을 초기 에지값과 비교하여 두 에지값의 차이를 에지값 변화량으로 계산하고, 렌즈 이동 방향을 판별하여 저장한다.Thereafter, the control terminal 30 sequentially raises the internal temperature of the temperature chamber 20 to a maximum temperature (60 ° C) within a temperature control range at a predetermined temperature unit (for example, 5 ° C) The difference between the two edge values is calculated as an edge value change amount, and the lens movement direction is determined and stored.

결과적으로 제어 단말(30)은 적외선 카메라(10)가 실온 환경에서 렌즈 위치가 초기 위치일 때의 초기 에지값과 단위 보상량을 획득한 후, 기설정된 온도 단위로 온도를 가변하여 온도별 에지값 변화량과 렌즈 이동 방향을 계산하여 저장한다.As a result, the control terminal 30 obtains the initial edge value and the unit compensation amount when the lens position is the initial position in the room temperature environment, and then changes the temperature in units of a predetermined temperature, The amount of change and the lens movement direction are calculated and stored.

표1 은 제어 단말(30)이 획득한 온도별 에지값 변화량과 렌즈 이동 방향의 일예를 나타낸다.Table 1 shows an example of the amount of change in the edge value per temperature acquired by the control terminal 30 and the lens moving direction.

Figure 112014099197150-pat00001
Figure 112014099197150-pat00001

도3 은 적외선 카메라의 온도별 에지값의 변화량을 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the amount of change of the edge value for each temperature of the infrared camera.

제어 단말(30)은 표1 과 같이 저장된 온도별 에지값의 변화량에 대해 도2 와 같이 그래프를 작성하고, 작성된 그래프의 추세선(trend line)을 획득함으로써, 온도 변화에 따른 에지값의 변화량에 대한 함수식을 산출한다. 도3 에서 복수개의 점 각각은 가변된 온도 각각에서 획득된 에지 변화량을 나타내고, 실선은 에지 변화량에 대응하는 추세선을 나타낸다.The control terminal 30 generates a graph as shown in FIG. 2 for the change amount of the stored edge value per temperature as shown in Table 1, and obtains a trend line of the created graph to calculate the change amount of the edge value And calculates a function expression. In Fig. 3, each of a plurality of points represents an edge change amount obtained at each of the variable temperatures, and a solid line represents a trend line corresponding to the edge change amount.

그래프의 추세선을 획득하는 기법은 공지된 기술로서, 여기서는 상세하게 설명하지 않는다. 도3 에서는 일 예로 추세선에 대응하는 함수식이 수학식1 과 같이 4차 함수식으로 획득된 경우를 나타낸다.The technique of obtaining the trend line of the graph is a well-known technique, which will not be described in detail here. In FIG. 3, for example, a function formula corresponding to a trend line is obtained as a quadratic function formula as shown in Equation (1).

Figure 112014099197150-pat00002
Figure 112014099197150-pat00002

수학식 1에서 x는 온도를 나타내고, y는 에지 변화량을 나타낸다.In Equation (1), x represents a temperature and y represents an amount of edge change.

수학식 1의 함수식은 도3 의 적외선 카메라의 온도별 에지값의 변화량에 대한 함수식을 나타내는 것으로, 함수식은 적외선 카메라에 따라 서로 다르게 나타날 수 있다. 온도(x)에 대한 에지 변화량(y)이 수학식 1과 같은 함수식으로 표현되므로, 이후 적외선 카메라(10)를 실제 사용할 때, 적외선 카메라(10)의 온도(x)를 획득된 수학식에 대입하는 것만으로도 초기 위치에서 온도에 의해 초점이 흐려진 영상의 에지 변화량(y)을 산출할 수 있다. 즉 실제 적외선 카메라의 사용 시에는 에지 검출 알고리즘을 사용하지 않고, 획득된 수학식을 이용하여 간단하게 에지의 변화량(y)을 산출할 수 있다. 따라서 기존과 달리 에지값의 반복적인 계산을 생략할 수 있어, 연산량을 획기적으로 줄일 수 있다.The function formula of Equation (1) represents a function formula for the variation of the edge value of each infrared ray camera of FIG. 3, and the function formula may be different according to the infrared camera. Since the edge change amount y with respect to the temperature x is expressed by a function formula as in Equation 1, when the infrared camera 10 is actually used, the temperature x of the infrared camera 10 is substituted into the obtained equation It is possible to calculate the edge change amount y of the image which is focussed by the temperature at the initial position. In other words, when the actual infrared camera is used, it is possible to calculate the change amount y of the edge simply by using the obtained equation without using the edge detection algorithm. Therefore, it is possible to omit repetitive calculation of the edge value unlike the conventional method, and the computation amount can be drastically reduced.

적외선 카메라가 온도에 따른 최적의 초점 위치를 획득하는 일 예를 들면, 단위보상량(mstep)은 수학식 2와 같이 획득될 수 있다.For example, the unit compensation amount (m step ) can be obtained as shown in Equation (2), in which the infrared camera obtains the optimum focal position according to the temperature.

Figure 112014099197150-pat00003
Figure 112014099197150-pat00003

즉 실온에서 에지값의 변화가 제1 기준값(여기서는 일예로 0.5%) 이상으로 나타나는 최소 스텝의 수가 30 스텝으로 획득될 수 있다.That is, the number of minimum steps in which the change in the edge value at room temperature is equal to or larger than the first reference value (0.5% in this example), for example, can be obtained in 30 steps.

그리고 현재 적외선 카메라의 온도가 40℃인 것으로 가정하면, 온도 변화에 따른 에지값 변화량은 수학식 1과 같이 획득되었으므로, 온도값(x)을 수학식 1에 대입하면 에지값 변화량(y)은 87.496%로 계산된다.Assuming that the temperature of the current infrared camera is 40 ° C, the edge value change amount according to the temperature change is obtained as shown in Equation (1), so that the edge value change amount y is 87.496 %.

이에 에지값 보상율(C)은 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.The edge value compensation ratio C can be calculated as shown in Equation (3).

Figure 112014099197150-pat00004
Figure 112014099197150-pat00004

여기서 100은 초기 위치에서의 에지 변화량을 나타낸다.Where 100 represents the amount of edge change at the initial position.

수학식 3 에 따라 에지값 보상율(C)은 대략 12.5%로 계산된다.According to Equation (3), the edge value compensation ratio C is calculated to be approximately 12.5%.

에지값 변화량 0.5%를 보상하기 위한 단위보상량(mstep)이 수학식 2와 같이 획득되었으므로, 현재 온도(40℃)에서 최적의 초점을 획득하기 위한 렌즈의 이동량은 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.Since the unit compensation amount (m step ) for compensating the edge value variation amount of 0.5% is obtained as shown in Equation (2), the movement amount of the lens for obtaining the optimum focus at the current temperature (40 ° C) .

Figure 112014099197150-pat00005
Figure 112014099197150-pat00005

즉 현재 온도(40℃)에서 최적의 초점을 획득하기 위해 적외선 카메라(10)의 렌즈는 750 스텝만큼 이동하여야 한다. 그리고 렌즈의 이동 방향은 표1 에 따라 (-) 방향으로 이동해야 한다. 결과적으로 단순히 온도값만 획득되면, 적외선 카메라(10)의 온도 보상을 수행하기 위한 렌즈의 이동 위치를 획득할 수 있다.That is, the lens of the infrared camera 10 must move by 750 steps in order to obtain an optimal focus at the current temperature (40 ° C). The direction of movement of the lens should be shifted in the (-) direction according to Table 1. As a result, if only the temperature value is obtained, the movement position of the lens for performing the temperature compensation of the infrared camera 10 can be obtained.

그리고 이 값은 동일한 제조 방식으로 제작된 모든 적외선 카메라에 동일하게 적용될 수 있다. 따라서 복수개의 적외선 카메라 각각이 개별적으로 에지 검출 알고리즘을 통해 온도 보상을 수행할 필요없이 샘플로 선택된 일부 개수(예를 들면 10개 이내)의 적외선 카메라에 대해 상기한 방식으로 단위보상량(mstep)과 에지값의 변화량에 대한 함수식을 획득하고, 획득된 단위보상량(mstep)과 에지값의 변화량에 대한 함수식을 이용하여 나머지 카메라에 대한 온도 보상을 수행할 수 있다.This value can be equally applied to all infrared cameras manufactured using the same manufacturing method. Therefore, the unit compensation amount (m step ) is calculated in the above-described manner for a certain number (for example, up to 10) of infrared cameras selected as the samples without the need for each of the plurality of infrared cameras to individually perform the temperature compensation through the edge detection algorithm. And the temperature compensation for the remaining camera can be performed using the function formula for the obtained unit compensation amount (m step ) and the change amount of the edge value.

다만 온도 보상의 정확도를 높이기 위해서는 개별 카메라 각각에 대해 제조시에 단위보상량(mstep)과 에지값의 변화량에 대한 함수식을 개별적으로 획득하여 저장할 수 있다. 복수개의 적외선 카메라 각각에 대해 개별적으로 단위보상량(mstep)과 에지값의 변화량에 대한 함수식이 획득되는 경우에도, 실제 적외선 카메라에서 계산해야 하는 연산량에 변화는 없으므로, 적외선 카메라의 실시간 온도 조절이 용이해지고 메모리 용량을 줄일 수 있다.However, in order to increase the accuracy of the temperature compensation, it is possible to separately acquire and store the function formula for the unit compensation amount (m step ) and the variation amount of the edge value at the time of manufacture for each individual camera. Even when the function formula for the unit compensation amount (m step ) and the variation amount of the edge value is obtained individually for each of the plurality of infrared cameras, there is no change in the calculation amount to be calculated by the actual infrared camera, And the memory capacity can be reduced.

도4 는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치를 나타낸다.4 shows an automatic focusing device of an infrared camera according to an embodiment of the present invention.

도4 에 도시된 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치는 적외선 카메라(10)에 포함되는 구성으로, 온도 감지부(110), 보상값 계산부(120), 보상 제어부(130), 렌즈 구동부(140) 및 에지 검출부(150)를 구비한다.4 includes a temperature sensing unit 110, a compensation value calculation unit 120, a compensation control unit 130, a lens driving unit 140, And an edge detection unit 150.

먼저 온도 감지부(110)는 적외선 카메라(10)의 렌즈 배럴에 접촉식 온도 센서로 구현되어 렌즈 온도를 감지하고, 온도 값을 보상값 계산부(120)로 출력한다. 보상값 계산부(120)는 도2 의 시험 시스템에서 획득한 단위보상량(mstep)과 에지값의 변화량에 대한 함수식이 미리 저장되고, 온도 감지부(110)에서 온도 값이 인가되면, 온도 값에 대한 렌즈의 이동량(d)을 수학식 2 내지 4에 따라 계산하여 보상 제어부(130)로 전송한다. 이때, 렌즈의 이동량(d)은 렌즈의 초기 위치로부터의 이동량을 나타낸다.First, the temperature sensing unit 110 is implemented as a contact type temperature sensor on the lens barrel of the infrared camera 10 to sense the lens temperature and output the temperature value to the compensation value calculation unit 120. The compensation value calculation unit 120 stores in advance a function formula for the unit compensation amount (m step ) and the variation amount of the edge value acquired in the test system of FIG. 2. When the temperature value is applied in the temperature sensing unit 110, (D) of the lens with respect to the value according to Equations (2) to (4) and transmits the calculation result to the compensation controller 130. At this time, the movement amount d of the lens represents the movement amount from the initial position of the lens.

보상 제어부(130)는 보상값 계산부(120)로부터 렌즈의 이동량(d)이 인가되면, 렌즈의 현재 위치와 인가된 렌즈의 이동량(d)와의 차이를 계산하고, 렌즈 구동부(140)를 제어하여 계산된 차이만큼 렌즈를 이동시킨다. 여기서 보상 제어부(130)가 렌즈의 현재 위치와 인가된 렌즈의 이동량(d)와의 차이를 계산하는 것은 렌즈의 이동량(d)이 렌즈의 초기 위치로부터의 이동량을 나타내기 때문이다.The compensation control unit 130 calculates the difference between the current position of the lens and the movement amount d of the applied lens when the movement amount d of the lens is applied from the compensation value calculation unit 120 and controls the lens driving unit 140 And moves the lens by the calculated difference. Here, the compensation control unit 130 calculates the difference between the current position of the lens and the movement amount d of the applied lens because the movement amount d of the lens indicates the amount of movement from the initial position of the lens.

한편 보상 제어부(130)는 기설정된 주기 또는 사용자 명령에 응답하여 보정 작업을 수행할 수 있다. 보상값 계산부(120)에서 계산된 렌즈의 이동량(d)을 이용하여 렌즈의 초점 위치를 이동하는 경우, 수학식 3에 나타난 바와 같이 미소한 오차가 발생할 수 있으며, 추세선을 이용한 에지값의 변화량에 대한 함수식 또한 근사적 처리에 의해 획득된 함수식이므로, 오차를 포함하고 있다. 또한 적외선 카메라의 굴절율의 변화, 즉 초점의 변화는 온도에 의해 가장 크게 영향을 받지만 기압의 변화와 같은 다른 요인에 의해서도 영향을 받는다. 따라서 보상 제어부(130)는 일정 주기 또는 사용자 명령에 응답하여 오차를 보정할 수 있도록 함으로써, 최적의 초점 위치를 유지하도록 할 수 있다.Meanwhile, the compensation control unit 130 may perform a correction operation in response to a predetermined period or a user command. When the focus position of the lens is moved using the movement amount d of the lens calculated by the compensation value calculation unit 120, a small error as shown in Equation (3) can be generated, and a change in the edge value using the trend line Is also a function formula obtained by approximate processing, and therefore includes an error. The change in refractive index, or focus, of an infrared camera is most affected by temperature, but is also influenced by other factors such as changes in air pressure. Accordingly, the compensation controller 130 can correct the error in response to a predetermined period or a user command, thereby maintaining the optimal focal position.

보상 제어부(130)는 보정 작업 수행 시에 렌즈 구동부(140)을 제어하여 렌즈의 위치를 이동시키면서, 에지 검출부(150)로 에지 검출 신호를 전송하여 에지값을 획득하고, 획득된 에지값이 최대가 되는 렌즈의 위치를 획득하여 렌즈 위치의 오차를 보정한다. 즉 기존의 에지 검출 알고리즘을 이용한 초점 위치 조절 방법을 이용하여 렌즈의 초점 위치를 보정한다. 보상 제어부(130)는 보정된 초점 위치를 렌즈의 현재 위치로 인식하도록 현재 위치를 갱신한다.The compensation control unit 130 controls the lens driving unit 140 to move the position of the lens while transmitting the edge detection signal to the edge detection unit 150 to obtain the edge value, And corrects the error of the lens position. That is, the focal position of the lens is corrected by using the focal position adjustment method using the existing edge detection algorithm. The compensation control unit 130 updates the current position to recognize the corrected focal position as the current position of the lens.

렌즈 구동부(140)는 보상 제어부(130)의 제어에 따라 렌즈의 위치를 가변한다. 이때 렌즈 구동부(140)는 렌즈를 기설정된 최소 이동 단위인 스텝 단위로 이동시킨다.The lens driving unit 140 changes the position of the lens according to the control of the compensation control unit 130. [ At this time, the lens driving unit 140 moves the lens in units of steps which is a predetermined minimum moving unit.

에지 검출부(150)는 보상 제어부(130)의 제어에 따라 적외선 카메라(10)가 획득한 영상을 인가받고 분석하여 에지값을 획득하여 보상 제어부(130)로 전송한다.The edge detector 150 receives and analyzes the image acquired by the infrared camera 10 under the control of the compensation controller 130, acquires the edge value, and transmits the edge value to the compensation controller 130.

도4 에서는 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치의 신뢰도를 향상시키기 위해 에지 검출부(150)을 구비하는 것으로 도시하였으나, 에지 검출부(150)은 본 발명의 적외선 카메라의 자동 초점 조절 장치에 포함되지 않을 수 있다.Although the edge detector 150 is shown in FIG. 4 to improve the reliability of the automatic focus controller of the infrared camera, the edge detector 150 may not be included in the auto focus controller of the infrared camera of the present invention .

도5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라의 자동 초점 조절 방법을 나타낸다.5 illustrates a method of adjusting an auto focus of an infrared camera according to an embodiment of the present invention.

도4 를 참조하여 도5 의 적외선 카메라의 자동 초점 방법을 설명하면, 먼저 보상 제어부(130)가 보정 작업을 수행할지 여부를 판별한다(S10). 보상 제어부(130)는 기설정된 주기 또는 사용자 명령이 인가되면 보정 작업을 수행하는 것으로 판별할 수 있다.Referring to FIG. 4, the autofocus method of the infrared camera of FIG. 5 will be described. First, the compensation controller 130 determines whether to perform a correction operation (S10). The compensation controller 130 may determine that the compensation operation is performed when a predetermined period or a user command is applied.

만일 보정 작업을 수행하지 않는 것으로 판단되면, 도2 의 시험 시스템에서 획득된 보상값, 즉 단위보상량(mstep)과 에지값의 변화량에 대한 함수식을 이용한 자동 초점 조절 방식으로 적외선 카메라의 초점 위치를 온도에 대해 보상한다(S20). 그러나 보정 작업을 수행하는 것으로 판단되면, 기존의 에지 검출 알고리즘을 이용한 초점 위치 조절 방법을 이용하여 렌즈의 초점 위치를 보정한다(S30). 그리고 보정된 초점 위치를 현재 렌즈 위치로 갱신한다(S40). 예를 들어, 실온에서의 초점 렌즈 초기 위치가 K = 4500 스텝 지점이라 가정하고, 보정 작업 수행 전의 렌즈 위치가 3550 스텝 지점일 때, 에지 검출 알고리즘을 이용한 초점 위치 조절 방법으로 보정된 위치가 3560 스텝 지점이라면, 현재 초점 위치는 최적의 초점 위치와 10 스텝의 오차가 존재한다. 따라서 보정 작업 후 렌즈의 위치는 3560 스텝의 위치로 이동하게 되지만, 보상 제어부(130)는 이후 자동 초점 조절 시에도 계속적으로 오차가 보정된 상태를 유지할 수 있도록 이동된 3560 스텝의 위치를 이전 렌즈 위치인 3550 스텝의 위치로 인식하도록 한다. 즉 이후 자동 초점 위치 조절 시에는 오차인 10 스텝이 보정된 상태에서 온도 보상을 위한 초점 위치 조절 작업을 수행하게 된다.If it is determined that the correction operation is not performed, the automatic focus adjustment method using the compensation value obtained in the test system of FIG. 2, i.e., the unit compensation amount (m step ) and the variation amount of the edge value, (S20). However, if it is determined that the correction operation is to be performed, the focus position of the lens is corrected using the conventional focal position adjustment method using the edge detection algorithm (S30). Then, the corrected focal position is updated to the current lens position (S40). For example, assuming that the initial position of the focus lens at room temperature is K = 4500 step points, and the lens position before the correction operation is 3550 step points, the position corrected by the focus position adjustment method using the edge detection algorithm is 3560 steps Point, the current focus position has an optimum focus position and an error of 10 steps. Accordingly, the position of the lens after the correction operation is shifted to the position of 3560 steps. However, the compensation control unit 130 moves the position of the moved 3560 step to the previous lens position To be recognized as the position of 3550 steps. That is, when adjusting the auto focus position, the focus position adjustment operation for temperature compensation is performed in a state where the error of 10 steps is corrected.

도6 은 도5 의 보상값 기반 자동 초점 조절 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a detailed view of the compensation value-based auto focus adjustment step of FIG.

상기한 바와 같이 보상값 기반 자동 초점 조절 단계에서는 도2 의 시험 시스템을 이용하여 단위보상량(mstep)과 에지값의 변화량에 대한 함수식이 획득되어 적외선 카메라에 저장된 상태이다.As described above, in the compensation value-based auto focus adjustment step, the functional formulas for the unit compensation amount (m step ) and the variation amount of the edge value are obtained using the test system of FIG. 2 and stored in the infrared camera.

적외선 카메라의 온도 감지부(110)가 온도 값을 획득하여, 보상값 계산부(120)로 전송한다(S21). 이에 보상값 계산부(120)는 인가된 온도 값이 이전 온도 값과 동일한지 판별한다(S22). 이전 온도값과 현재 온도값이 동일한 것으로 판단되면, 온도에 대해 보상할 필요가 없으므로, 다시 온도 감지부(110)가 온도 값을 획득하여, 보상값 계산부(120)로 전송한다(S21).The temperature sensing unit 110 of the infrared camera acquires the temperature value and transmits it to the compensation value calculation unit 120 (S21). The compensation value calculation unit 120 determines whether the applied temperature value is equal to the previous temperature value (S22). If it is determined that the previous temperature value is the same as the current temperature value, it is not necessary to compensate for the temperature, and the temperature sensing unit 110 again obtains the temperature value and transmits it to the compensation value calculation unit 120 (S21).

그러나 인가된 온도 값이 이전 온도 값과 상이하면, 보상값 계산부(120)는 온도값에 따른 에지 변화량(y)을 온도값(x)을 에지값의 변화량에 대한 함수식에 대입함으로써 계산한다(S23). 이후 보상값 계산부(120)는 계산된 에지 변화량(y)을 이용하여 에지값 보상율(C)을 수학식 3과 같이 계산하고, 에지값 보상율(C)과 단위보상량(mstep)을 수학식 4에 대입하여 렌즈 이동량(d)을 획득한다. 또한 표1 에 따라 렌즈 이동 방향을 획득하여 보상 제어부(130)로 전송한다(S24). 보상 제어부(130)는 획득된 렌즈 이동량(d) 및 렌즈 이동 방향에 따라 렌즈 구동부(140)을 제어하여 렌즈를 이동 시킴으로써, 온도의 변화에 따른 자동 초점 조절 작업을 수행한다.However, if the applied temperature value differs from the previous temperature value, the compensation value calculation unit 120 calculates the edge change amount y according to the temperature value by substituting the temperature value x into the function formula for the change amount of the edge value ( S23). The compensation value calculation unit 120 then calculates the edge value compensation rate C as shown in Equation 3 using the calculated edge variation quantity y and then calculates the edge value compensation rate C and the unit compensation amount m step (4) to obtain the lens shift amount (d). Also, the lens moving direction is acquired according to Table 1 and transmitted to the compensation control unit 130 (S24). The compensation controller 130 controls the lens driver 140 according to the obtained lens movement amount d and the lens movement direction to move the lens to perform an auto focus adjustment operation according to the temperature change.

일 예로 현재 온도(T)가 40℃이고, 실온에서의 초점 렌즈 초기 위치가 K = 4500 스텝 지점이라 가정하고, 현재 온도(T) 40℃를 에지값의 변화량에 대한 함수식에 대입한 결과가 87.5%로 계산된 것으로 가정한다. 이는 실온 25℃에서의 에지값이 100%라 할 때, 최적의 에지값 대비 87.5%의 위치가 초점 위치라는 것을 나타낸다. 따라서 적외선 카메라는 온도 변화를 보상하기 위해 100 - 87.5 = 12.5% 만큼 초점 위치 보상을 수행해야 한다.For example, assuming that the current temperature (T) is 40 ° C, the initial position of the focus lens at room temperature is K = 4500 step points, and the present temperature (T) 40 ° C is substituted into the function formula for the variation of the edge value is 87.5 %, Respectively. This indicates that the position of 87.5% of the optimal edge value is the focal position when the edge value at room temperature 25 ° C is 100%. Therefore, the infrared camera must perform the focus position compensation by 100 - 87.5 = 12.5% in order to compensate the temperature change.

그리고 실온에서 에지값의 변화가 제1 기준값(여기서는 일예로 0.5%) 이상으로 나타나는 최소 스텝의 수가 30 스텝으로 획득되었다면, 12.5% 의 보상을 수행하기 위해서는 수학식 4에 따라 (12.5 / 0.5) * 30 = 750 스텝만큼 보상 방향으로 렌즈를 이동시켜 온도 보상을 수행할 수 있다.If the number of minimum steps in which the change of the edge value at room temperature is equal to or greater than the first reference value (0.5% in this example, for example) is obtained in 30 steps, then (12.5 / 0.5) * The temperature compensation can be performed by moving the lens in the compensation direction by 30 = 750 steps.

렌즈의 현재 위치가 초기 위치인 4500 스텝이면, 표1 에 나타난 바와 같이 현재 온도가 실온보다 높을 때, 렌즈 보상 방향은 (-) 방향이므로, 4500 ?? 750 = 3750 스텝으로 계산되고, 보상 제어부(130)는 렌즈 구동부(140)을 제어하여 렌즈 위치를 3750 스텝의 위치로 이동 시킨다. 온도 보상을 위한 최종적인 렌즈 위치가 3750 스텝 위치이므로, 만일 현재 렌즈 위치가 초기 위치가 아닌 경우에는 계산된 보상 렌즈 위치 ?? 현재 렌즈 위치로서, 렌즈의 이동 방향 및 거리를 계산 할 수 있다. 예를 들어 현재 렌즈 위치가 2000 스텝인 경우, 보상 렌즈 위치가 3750 스텝이므로, 3750 - 2000 = 1750 스텝만큼 이동시킨다.If the current position of the lens is 4500 steps which is the initial position, as shown in Table 1, when the current temperature is higher than the room temperature, the lens compensation direction is (-) direction, 750 = 3750 steps, and the compensation control unit 130 controls the lens driving unit 140 to move the lens position to the position of 3750 steps. Since the final lens position for temperature compensation is 3750 step positions, if the current lens position is not the initial position, the calculated compensation lens position? As the current lens position, the moving direction and distance of the lens can be calculated. For example, if the current lens position is 2000 steps, the compensation lens position is 3750 steps, so it is moved by 3750 - 2000 = 1750 steps.

결과적으로 본 발명은 시험 시스템을 이용하여 적외선 카메라의 온도 변화에 따른 에지 변화율을 근사 함수로 획득하여 적외선 카메라에 저장한 후, 적외선 카메라 사용 시 감지되는 렌즈의 온도에 따른 에지 변화율을 근사 함수를 이용하여 즉각 획득함으로써, 초점 위치를 조절하기 위한 연산 량을 획기적으로 줄 일 수 있다.As a result, in the present invention, the edge change rate according to the temperature change of the infrared camera is obtained as an approximate function using the test system, and the result is stored in the infrared camera. The edge change rate according to the temperature of the lens, The amount of computation for adjusting the focus position can be drastically reduced.

상기에서는 온도에 따른 굴절율의 변화가 큰 적외선 카메라를 기준으로 설명하였으나, 본 발명의 개념은 적외선 카메라에 한정되지 않고, 일반적인 광학 카메라에도 적용될 수 있다.Although the above description has been made with reference to an infrared camera having a large change in refractive index according to temperature, the concept of the present invention is not limited to an infrared camera but can be applied to a general optical camera.

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The method according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and a carrier wave (for example, transmission via the Internet). The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (5)

온도 감지부, 보상값 계산부, 보상 제어부 및 렌즈 구동부를 포함하는 카메라의 자동 초점 조절 장치의 자동 초점 조절 방법에 있어서,
상기 온도 감지부가 카메라의 렌즈의 온도를 감지하여 온도값을 획득하는 단계;
에지값의 변화가 기설정된 제1 기준값 이상으로 나타나는 최소 스텝의 수인 단위보상량과 온도에 따른 상기 렌즈의 이동 방향 및 온도별 에지 변화량이 미리 획득되어 저장된 상기 보상값 계산부가 기설정된 초기 위치로부터 상기 온도값에 대응하는 렌즈 이동량을 계산하는 단계;
상기 보상 제어부가 상기 렌즈의 현재 위치로부터 상기 렌즈가 상기 렌즈 이동량에 대응하는 위치로 이동해야 하는 상기 스텝 수 및 방향을 계산하는 단계; 및
상기 보상 제어부가 상기 렌즈 구동부를 제어하여 계산된 상기 스텝 수 및 방향으로 상기 렌즈의 위치를 조절하는 단계; 를 포함하고,
상기 단위보상량은
실온에서 상기 카메라의 렌즈 위치가 상기 초기 위치로부터 이동 가능한 상기 렌즈의 최소 이동 단위인 스텝 단위로 이동하며 획득한 영상을 분석하여, 상기 영상에서 상기 에지값의 변화가 상기 초기 위치에서의 에지값 대비 상기 제1 기준값 이상으로 나타나는 최소 스텝의 수를 계산하여 획득되고,
상기 에지 변화량은
상기 렌즈의 위치를 상기 초기 위치 상태로 유지하면서 온도를 가변하여 각 온도에서 획득된 영상의 에지값을 상기 초기 위치에서의 에지값과 비교하여 에지값의 변화를 백분률로 계산하고, 온도에 대한 상기 백분률의 값으로 계산된 상기 에지값의 변화를 추세선 획득 기법으로 온도에 대한 함수식의 형태로 획득하며,
상기 렌즈 이동량은
초기 위치에서 에지 변화량에서 상기 함수식에 현재 온도값을 대입하여 획득되는 상기 에지 변화량의 값을 차감하여 획득되는 에지값 보상율과 단위보상율을 이용하여 상기 스텝 단위로 계산되는 것을 특징으로 하는 카메라의 자동 초점 조절 방법.
A method for adjusting an auto-focus of an automatic focusing device of a camera including a temperature sensor, a compensation value calculator, a compensation controller, and a lens driver,
Sensing the temperature of the lens of the camera to obtain a temperature value;
Wherein the compensation value calculation unit stores a unit compensation amount as a minimum number of steps in which a change in an edge value is equal to or greater than a predetermined first reference value and an edge change amount according to a moving direction of the lens and a temperature, Calculating a lens movement amount corresponding to a temperature value;
Calculating the number of steps and the direction at which the compensation control unit should move the lens from a current position of the lens to a position corresponding to the lens movement amount; And
Adjusting the position of the lens in the number of steps and direction calculated by controlling the lens driving unit by the compensation control unit; Lt; / RTI >
The unit compensation amount
The lens position of the camera moves at a step unit which is a minimum moving unit of the lens movable from the initial position at room temperature, and analyzes the acquired image to determine whether the change in the edge value in the image is greater than an edge value Calculating a number of minimum steps appearing above the first reference value,
The edge change amount
The edge value of the image obtained at each temperature is varied with the edge value at the initial position by varying the temperature while maintaining the position of the lens at the initial position, and the change of the edge value is calculated as a percentage, The change of the edge value calculated by the value of the percentage is obtained in the form of a function formula for temperature by a trend line acquisition technique,
The lens movement amount
Is calculated in units of steps using an edge value compensation rate and a unit compensation rate obtained by subtracting the value of the edge change amount obtained by substituting the current temperature value in the function expression at an edge change amount at an initial position. Adjustment method.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 카메라의 자동 초점 조절 방법은
상기 자동 초점 조절 장치가 기설정된 방식으로 영상에서 에지값을 검출하는 에지 검출부를 더 구비하고,
상기 보상 제어부가 기설정된 주기로 또는 사용자 명령이 인가되면, 상기 렌즈 구동부를 제어하여 상기 렌즈 위치를 가변하면서 획득되는 영상을 상기 에지 검출부로 인가하고, 상기 에지 검출부에서 인가되는 에지값이 최대값이 되도록 렌즈 위치를 보정하고, 보정된 렌즈 위치를 렌즈의 상기 현재 위치로 갱신하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라의 자동 초점 조절 방법.
2. The method of claim 1,
Further comprising an edge detecting unit for detecting an edge value in an image in a predetermined manner,
Wherein the compensation control unit controls the lens driving unit to apply an image obtained by varying the lens position to the edge detection unit at a predetermined cycle or when a user command is applied and to set the edge value applied from the edge detection unit to a maximum value Correcting the lens position and updating the corrected lens position to the current position of the lens; The method of claim 1, further comprising:
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