KR101578369B1 - 하이브리드 열영상 장치 - Google Patents

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KR101578369B1
KR101578369B1 KR1020140011363A KR20140011363A KR101578369B1 KR 101578369 B1 KR101578369 B1 KR 101578369B1 KR 1020140011363 A KR1020140011363 A KR 1020140011363A KR 20140011363 A KR20140011363 A KR 20140011363A KR 101578369 B1 KR101578369 B1 KR 101578369B1
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이병수
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Abstract

본 발명은 열영상 센서; 상기 열영상 센서보다 해상도가 높은 이미지영상 센서; 및 상기 열영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 저해상도인 대상체 및 배경의 제 1 열영상과 상기 이미지영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 고해상도인 상기 대상체 및 배경의 이미지영상을 병합함으로써, 상기 제 1 열영상보다 더 높은 해상도를 가지는 상기 대상체 및 배경의 제 2 열영상을 구현하는 연산부;를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 제 1 열영상의 해당 픽셀의 온도; 및 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 대상체와 상기 배경이 각각 차지하는 면적비;를 이용하여, 상기 해당 픽셀에서 상기 대상체의 온도와 상기 배경의 온도를 구별함으로써 상기 제 2 열영상을 구현하는, 하이브리드 열영상 장치를 제공한다.

Description

하이브리드 열영상 장치{Device of hybrid thermal imagery}
본 발명은 열영상 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 열열상 센서와 이미지영상 센서를 포함하는 하이브리드 열영상 장치에 관한 것이다.
최근 전 세계적인 이상 기후로 인해 기상 재해, 자연 재해 및 산불/화재 등과 같은 재난 발생지역이 늘어나고 있는 추세이다. 이러한 재난 발생으로 인한 인명 피해 및 재산 피해는 그 규모가 상당히 크고, 재난 피해 이후의 재난 복구 및 원상 복구까지의 기간이 상당히 오래 걸리는 특성이 있다. 이에 최근에 각 국가에서는 막심한 재난 피해를 미리 예방하기 위한 각종 재난 감시 및 재난 피해 예측에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
주로 고해상도의 적외선카메라를 적용하여, 고해상도의 열영상을 분석하거나, 다양한 온도 센서 및 기타 이미지 센서들을 사용하여 화재 및 각종 재난 감시를 예측하고 있다. 그러나 여러 가지 추가 장비의 도입이 불가피하고, 그 구조가 복잡하여, 감시 카메라의 구성이 어렵고 해당 카메라를 통해 촬영을 수행할 시 고가의 비용 및 유지비가 많이 발생하게 되는 문제점이 있다.
특허공개번호 제10-2013-0044740호(2013.05.03)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 저해상도의 열영상 센서로부터 얻어진 열영상과 고해상도의 이미지 센서에서 얻은 이미지영상을 병합함으로써 상대적으로 높은 공간분해능을 갖는 열영상을 획득하여 저가격, 고품질의 온도를 측정 할 수 있는 하이브리드 열영상 장치를 제공하는데 목적을 두고 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 열영상 센서; 상기 열영상 센서보다 해상도가 높은 이미지영상 센서; 및 상기 열영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 저해상도인 대상체 및 배경의 제 1 열영상과 상기 이미지영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 고해상도인 상기 대상체 및 배경의 이미지영상을 병합함으로써, 상기 제 1 열영상보다 더 높은 해상도를 가지는 상기 대상체 및 배경의 제 2 열영상을 구현하는 연산부;를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 제 1 열영상의 해당 픽셀의 온도; 및 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 대상체와 상기 배경이 각각 차지하는 면적비;를 이용하여, 상기 해당 픽셀에서 상기 대상체의 온도와 상기 배경의 온도를 구별함으로써 상기 제 2 열영상을 구현하는, 하이브리드 열영상 장치를 제공할 수 있다.
상기 대상체의 온도와 상기 배경의 온도는 하기 수학식 1에 의하여 연산될 수 있다.
[수학식 1]
Tpixel=αTobject+(1-α)Tbackground
(여기에서, 상기 α는 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 대상체가 차지하는 면적비이고, 상기 (1-α)는 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 배경이 차지하는 면적비이고, 상기 Tpixel은 상기 제 1 열영상의 해당 픽셀의 온도이며, 상기 Tobject는 상기 대상체의 온도이고, 상기 Tbackground는 상기 배경의 온도임)
상기 열영상 센서와 상기 이미지 센서는 광학적으로 동일한 포맷(format)을 가지고, 상기 열영상 센서는 매트릭스 형식으로 배열된 4 픽셀 내지 10,000 픽셀의 해상도를 가질 수 있다.
상기 열영상 센서는, 써모파일 센서(thermopile sensor)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 열영상 센서; 상기 열영상 센서보다 해상도가 높은 이미지영상 센서; 및 상기 열영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 저해상도인 대상체 및 배경의 제 1 열영상과 상기 이미지영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 고해상도인 상기 대상체 및 배경의 이미지영상을 병합함으로써, 상기 제 1 열영상보다 더 높은 해상도를 가지는 상기 대상체 및 배경의 제 2 열영상을 구현하는 연산부;를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 제 1 열영상의 해당 픽셀의 온도; 및 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 대상체와 상기 배경이 각각 차지하는 면적비;를 이용하여, 상기 해당 픽셀에서 상기 대상체의 온도와 상기 배경의 온도를 구별함으로써 상기 제 2 열영상을 구현하는, 휴대폰을 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저해상도의 열영상 센서에서 얻어진 열영상과 상대적으로 고해상도의 이미지 센서에서 얻어진 이미지영상을 병합하여 보다 높은 공간분해능을 갖는 열영상을 구하고, 이로부터, 대상체와 배경의 면적비를 연산하여, 대상체와 배경의 온도를 세분하게 확인할 수 있으며, 대상체의 온도 및 체온의 이상 유무를 판단할 수 있는 하이브리드 열영상 장치를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연산부를 포함하는 하이브리드 열영상 장치의 구성을 도해하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연산부를 포함하는 하이브리드 열영상 장치의 구성을 도해하는 구성도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치에 의하여 구현된 제 1 열영상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치에 의하여 구현된 이미지영상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치에 의하여 구성하는 연산부에서 병합된 영상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4d는 도 3c의 점선으로 된 Q영역이 확대된 영상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치에 의하여 구현된 제 2 열영상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치를 이용한 온도측정 방법을 도해하는 공정 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치(100)를 개략적으로 도시하는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연산부(130)를 포함하는 하이브리드 열영상 장치(100)의 구성을 도해하는 구성도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 하이브리드 열영상 장치(100)를 나타낸 것으로, 제 1 열영상(115)을 촬영할 수 있는 열영상 센서(111), 이미지영상(125)을 촬영할 수 있는 열영상 센서(111)보다 해상도가 높은 이미지영상 센서(121), 이미지를 표시할 수 있는 화면표시부(140) 및 커버(150)를 포함할 수 있다.
하이브리드 열영상 장치(100)의 열영상 센서(111)와 이미지영상 센서(121)에서 구하고자 하는 온도 범위를 촬영하여 얻은 전기적인 신호를 각각 연산부(130)로 전송할 수 있다.
연산부(130)에서 열영상 센서(111)와 이미지영상 센서(121)에서 얻은 각각의 전기적 신호를 변환하여, 저해상도의 제 1 열영상(115)과 고해상도의 이미지영상(125)을 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 제 1 열영상(115)과 이미지영상(125)을 병합할 수 있고, 제 1 열영상(115)보다 더 높은 해상도를 가지는 대상체(126)의 제 2 열영상(145)을 구현할 수 있다. 또, 대상체(126)와 배경(127)을 구분하고, 해당 픽셀(116)에서 대상체(126)와 배경(127)의 면적비를 연산해 세분화된 온도를 측정할 수 있다. 여기에서, 상기 배경은 상기 영상에서 상기 대상체 외의 나머지 부분을 의미한다. 이렇게 구현된 제 2 열영상(145)은 화면표시부(140)에서 나타내어 질 수 있으며, 세분화된 온도를 토대로 고해상도의 제 2 열영상(145)을 직접 눈으로 확인할 수 있다.
이 때, 용이한 영상촬영을 위해 하이브리드 열영상 장치(100)의 한 쪽 면 또는 다른 한 곳에 열영상 센서(111)와 이미지영상 센서(121)가 병렬 구조로 배치될 수 있으며, 각 센서의 위치는 동일한 범위의 영상을 촬영할 수 있도록 설계되어야 한다.
하이브리드 열영상 장치(100)에 사용되는 열영상 센서(111)와 이미지영상 센서(121)는 광학적으로 동일한 포맷(format)을 가질 수 있으며, 열영상 센서(111)는 매트릭스 형식으로 배열된 4 픽셀 내지 10,000 픽셀의 해상도를 가질 수 있다.
열영상 센서(111)는, 별도의 적외선 발광 소자가 없이도 대상물의 온도에 따라 자연 방출되는 적외선을 감지할 수 있는 적외선 센서를 포함할 수 있다. 이러한, 적외선 센서는 열기전력을 이용한 써모파일(thermopile) 센서와, 초전효과를 이용한 초전(pyroelectric) 센서와, 열도전 효과를 이용한 볼로미터(bolometer) 센서 등이 있다. 이 실시예에 따른 열영상 센서(111)는 대상물에서 방사되는 적외선양을 정적으로 그리고 동적으로 감지하기 위한 센서일 수 있고, 이에 따라 써모파일(thermopile) 센서 또는 볼로미터(bolometer) 센서를 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 대상물의 온도를 세밀하게 모니터링 하기 위해서 열영상 센서(111)는 자가 발열 문제가 없이 미세한 온도 측정이 가능한 써모파일 센서를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 써모파일 센서는 열형센서로, 기존의 반도체 공정으로 제조가 가능하며, 냉각이 필요없고 저가임에도 높은 정확도와 신뢰성이 있는 적외선 감지센서의 일종이다.
이러한, 상기 써모파일 센서란 두 가지 서로 다른 물질을 한쪽은 접점(junction)을 만들고, 한쪽은 떼어놓은(open) 구조로 형성하여, 이 접점 부분과 개방된 부분에 온도차가 생기면 이 온도차의 크기에 비례하여 기전력(thermoelectric power)이 발생하는 제벡효과(Seebeck effect)를 이용함으로써 온도를 감지하는 센서를 말한다.
또한, 이러한 상기 써모파일 센서의 경우 적외선 복사에너지가 입력되었을 때에 나타나는 기전력은 저온부와 고온부의 온도차에 비례하여 상대적으로 나타나게 되며, 이는 입력에너지를 얼마만큼 효율적으로 흡수하여 사용하느냐에 달려있다.
이러한, 상기 써모파일 센서는, 되도록 많은 양의 에너지를 흡수해야 하며 일단 흡수된 에너지를 빼앗기지 않도록 설계하는 것이 중요하고, 센서의 감도를 향상시키는 부분과 마찬가지로 열영상장비 및 야간투시경 등과 같은 분야에 상기 써모파일이 적용되기 위해서는 높은 출력감도 이외에 빠른 응답특성이 중요할 수 있다.
이를 위하여 적외선을 흡수하는 흑체의 역할이 상대적으로 중요할 수 있고, 이러한 흑체는 매우 검은색을 띄고, 동시에 불투명한 표면 재질(반사율)이어야 한다. 여기에 부가적으로 물질의 열전도율을 조절할 수 있는 물질의 첨가로 조절이 가능할 수 있다. 여기서, 상기 써모파일 센서에 대한 구체적인 구조나 기술은 이미 널리 공지된 것으로 상세한 설명은 생략한다.
이미지영상 센서(112)는 일반적으로 광학 신호를 전기 신호로 변환하는 소자를 말하며, 이러한 이미지영상 센서(112)로는 대표적으로 CCD(Charge coupled device) 타입과 CIS(CMOS image sensor) 타입이 있다.
CCD 타입 이미지영상 센서(112)는 다수개의 MOS 캐패시터를 포함하며, 상기 MOS 캐패시터는 빛에 의해 생성되는 전하(캐리어)를 이동시킴으로써 동작된다. 한편, CMOS 타입 이미지영상 센서(112)는 기존에 상용되고 있는 CMOS 기술에 의해 제작 가능하므로 제조가 용이한 장점이 있다. 본 발명에서는 CCD 타입 또는 CMOS 타입 둘 중 어느 하나를 이미지영상 센서(112)로 사용할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상을 구현함에 있어서 다른 타입의 이미지영상 센서(112)들도 사용될 수 있다. 여기서, 상기 CCD 타입과 CMOS 타입 센서에 대한 구체적인 구조나 기술은 이미 널리 공지된 것으로 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연산부(130)를 포함하는 하이브리드 열영상 장치(100)의 구성을 도해하는 구성도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연산부(130)를 포함하는 하이브리드 열영상 장치(100)의 구성을 도해하는 구성도로써, 열영상 센서부(110)의 열영상 센서(111)에서 구하고자 하는 온도 범위를 촬영하여 얻은 전기적 신호를 열영상 연산부(112)에서 변환하여 상대적으로 저해상도인 대상체(126)의 제 1 열영상(115)을 얻을 수 있다. 또, 이미지영상 센서부(121)의 이미지영상 센서(121)에서 열영상 센서부(110)와 동일한 범위를 촬영하여 얻은 전기적 신호를 이미지영상 연산부(122)에서 변환하여 제 1 열영상(115)보다 상대적으로 고해상도인 이미지영상(125)을 얻을 수 있다.
이렇게 얻어진 제 1 열영상(115)과 이미지영상(125)을 연산부(130)에서 병합할 수 있고, 제 1 열영상(115)보다 더 높은 해상도를 가지는 대상체(126)의 제 2 열영상(145)을 구현할 수 있다. 또, 대상체(126)와 배경(127)을 구분하고, 해당 픽셀(116)에서 대상체(126)와 배경(127)의 면적비를 연산해 세분화된 온도를 측정할 수 있다. 이렇게 구현된 제 2 열영상(145)은 화면표시부(140)에서 나타내어 질 수 있으며, 세분화된 온도를 토대로 고해상도의 제 2 열영상(145)을 직접 눈으로 확인할 수 있다.
본 발명은 간단한 알고리즘을 가지는 연산부(130)에 의하여 고해상도의 열영상을 구현할 수 있는 유리한 효과가 있으며, 상술한 하이브리드 열영상 장치(100)는 고정형 장치나 감시용 CCTV 이외에도 스마트패드, 스마트폰과 같은 휴대용 기기에도 적용할 수 있다. 또한, 연산부(130)가 스마트폰 및 휴대용 기기 자체의 프로세서이거나 기기 자체에 프로그램으로 내장될 수 있고, 주파수 필터링 등을 이용한 부피가 큰 외부장치를 별도로 구성하여 부착할 필요가 없어, 구조가 간단하고 제조비용이 저렴한 장점이 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치(100)에 의하여 구현된 제 1 열영상(115)을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치(100)에 의하여 구현된 이미지영상(125)을 개략적으로 도시하는 도면이며, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치(100)에 의하여 구성하는 연산부(130)에서 병합된 영상을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4d는 도 4c의 점선으로 된 Q영역이 확대된 영상을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치(100)에 의하여 구현된 제 2 열영상(145)을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4e를 참조하면, 본 발명의 도 4a는 저해상도의 열영상센서(111)로부터 얻어진 제 1 열영상(115)이며, 도 4b는 고해상도의 이미지영상 센서(121)로부터 얻어진 이미지영상(125)이다. 도 4c는 하이브리드 열영상 장치(100)를 구성하는 연산부(130)에서 제 1 열영상(115)과 이미지영상(125)이 병합된 영상(135)이고, 도 4d는 도 4c의 점선으로 표시된 Q영역이 확대된 영상(136)이며, 도 4e는 하이브리드 열영상 장치(100)를 구성하는 연산부(130)에서 온도를 세분하게 연산한 후, 저해상도의 열영상을 보정한 고해상도의 제 2 열영상(145)을 화면표시부(140)에서 출력할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 저해상도의 제 1 열영상(115)에서 해당 픽셀(116)의 온도 분포를 확인할 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이, 고해상도의 이미지 영상(125)에서 대상체(126)와 배경(127)을 구분지어 확인할 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 각 픽셀(116)의 온도와 정확한 온도를 구하고자 하는 대상체(126)를 정렬시켜 병합된 영상(135)을 얻을 수 있고, 각 픽셀(116)에 해당하는 대상체(126)와 배경(127)의 면적비를 연산하고, 이렇게 연산된 면적비를 토대로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 대상체(126)와 배경(127)의 온도를 연산할 수 있다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 저해상도의 제 1 열영상(115)로부터 고해상도의 이미지영상(125)을 병합하고, 하이브리드 열영상 장치(100)를 구성하는 연산부(130)에서 세분화된 온도를 연산하고, 그에 따라 고해상도의 제 2 열영상(145)을 구현할 수 있으며, 우리가 얻고 싶은 해당 대상체(126)의 온도를 배경(127)과 구분하여 정확히 알 수 있다.
구체적으로 설명하면, 대상체(126)와 배경(127)의 온도는 하기 수학식 1에 의하여 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Tpixel=αTobject+(1-α)Tbackground
(여기에서, α는 이미지영상의 해당 픽셀(116)에서 대상체(126)의 이미지가 차지하는 면적비이며, Tpixel은 제 1 열영상(115)의 해당 픽셀(116)의 온도이며, Tobject는 대상체(126)의 온도이고, Tbackground는 배경(127)의 온도임)
서로 인접한 픽셀(116)에서 동일한 대상체(126)의 온도가 같다는 전제하에 수학식 1에 대입하여 배경(127)의 온도를 추정할 수 있다. 예를 들면, 도 4d에 도시된 바와 같이, 인접한 픽셀(116)에서, 동일한 배경(127)의 온도가 약 6℃ 일 경우, 도 4c에 도시된 점선으로 구분된 부분의 픽셀(137, 138) 온도를 도 4c의 병합된 영상(135)으로부터 각각 30℃, 33℃임을 알 수 있고, 왼쪽 픽셀(137)은 대상체(126):배경(127)의 면적비가 약 80%:20%, 오른쪽 픽셀(138)은 대상체(126):배경(127)의 면적비가 약 90%:10%일 경우, 수학식 1에 각각 대입하면 하기의 수학식 2와 수학식 3이 되며, 수학식 2와 수학식 3에 의해 연산된 대상체(126)의 온도가 각각 약 36℃ 임을 알 수 있다.
[수학식 2]
30=0.8×T( object )+0.2×6
(여기에서, Tobject는 픽셀(137)에서 대상체(126)의 온도임)
[수학식 3]
33=0.9×T( object )+0.1×6
(여기에서, Tobject는 픽셀(138)에서 대상체(126)의 온도임)
이와 같이, 인접한 픽셀(137,138)의 온도와 면적비를 토대로 해당 대상체(126)의 온도를 세분화하여 얻을 수 있고, 도 4e와 같은 고해상도의 제 2 열영상(145)을 얻을 수 있다.
이렇게 구현된 고해상도의 제 2 열영상(145)으로부터, 대상체(126)의 종류에 따라, 측정된 온도를 다양하게 이용할 수 있다. 대상체(126)가 사람일 경우, 그 대상체(126)의 온도는 체온이 될 수 있다. 예를 들면, 여성의 경우, 일상생활에서 편리하게 체온 측정 및 관리를 통한 피임 및 가임기간 정보를 확인할 수 있다.
대상체(126)가 사물 또는 산업체의 주요설비일 경우, 사물이나 주요설비의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 위험한 주요 설비의 온도를 쉽게 파악할 수 있어 작업자의 안전을 보장할 수 있다. 또, 하이브리드 열영상 장치를 무인경비시스템에 적용하면, 주거지, 산업체 및 기타 장소에서의 화재 및 위험한 상황으로부터 미리 온도를 알 수 있어, 사람들의 안전을 보호하고 개인 또는 사업체의 재산 피해를 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 휴대폰은 병렬적으로 구성된 열영상 센서(111)와 열영상 센서(111)보다 해상도가 높은 이미지영상 센서(121)를 이용하고, 열영상 센서(111)를 이용하여 얻어진 상대적으로 저해상도인 대상체(126) 및 배경(127)의 제 1 열영상(115)과 이미지영상 센서(121)를 이용하여 얻어진 상대적으로 고해상도인 대상체(126) 및 배경(127)의 이미지영상(125)을 병합할 수 있다.
또한, 제 1 열영상(115)보다 더 높은 해상도를 가지는 대상체(126) 및 배경(127)의 제 2 열영상(145)을 구현하는 연산부(130)를 포함할 수 있으며, 연산부(130)는, 제 1 열영상(115)의 해당 픽셀(116)의 온도 및 해당 픽셀(116)에 대응하는 이미지영상(125)에서 대상체(126)와 배경(127)이 각각 차지하는 면적비를 이용하여, 상기 서술한 수학식 1에 의해 해당 픽셀(116)에서 대상체(126)의 온도와 배경(127)의 온도를 구별함으로써 제 2 열영상(145)을 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치(100)를 이용한 온도측정 방법을 도해하는 공정 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 열영상 장치(100)를 이용한 온도측정 방법은 저해상도의 열영상 센서(111)로부터 얻어진 상대적으로 낮은 공간 분해능의 제 1 열영상(115)을 획득하는 단계(S100), 열영상 센서(111)보다 해상도가 높은 이미지영상 센서(121)에서 얻어진 상대적으로 고해상도의 이미지영상(125)으로부터 대상체(126)의 형태를 파악하여 제 1 열영상(115)에서 대상체(126)와 배경(127)을 구분하는 단계(S200) 및 대상체(126)와 배경(127)의 면적비를 연산하여, 대상체(126)의 온도와 배경(127)의 온도를 분리하여 상대적으로 높은 공간 분해능을 갖는 제 2 열영상(145)을 획득하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 저화소의 열영상 센서(111)로부터 얻어진 낮은 공간 분해능의 온도 영상을 이미지영상 센서(121)에서 얻어진 고해상도의 영상으로부터 대상체(126)의 형태를 파악하여 배경(127)과 대상체(126)를 구분하고, 각각의 면적비를 연산한 후 대상체(126)의 온도와 배경(127)의 온도를 분리하여 보다 높은 공간 분해능을 갖는 열영상을 얻을 수 있다.
즉, 고가의 고화소 열영상 센서(111)를 사용하지 않고 대상체(126)의 온도를 정밀하게 측정하기 위해 저화소의 열영상 센서(111)와 이미지 센서(121)로부터 얻어진 이미지를 병합하여 대상 물체의 고해상도의 온도 영상을 구할 수 있다. 구조적으로 간단하고, 적은 비용으로 효율적으로 온도를 확인할 수 있으며, 이로부터 재난을 예방할 수 있고, 또한, 간편하게 체온을 측정하여, 체온의 이상 유무도 알 수 있어, 사람들의 건강한 삶을 영위할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 하이브리드 열영상 장치 110 : 열영상 센서부
111 : 열영상 센서 112 : 열영상 연산부
115 : 제 1 열영상 116,137,138 : 픽셀
120 : 이미지영상 센서부 121 : 이미지영상 센서
122 : 이미지영상 연산부 125 : 이미지영상
126 : 대상체 127 : 배경
130 : 연산부 135 : 병합된 영상
136 : 확대된 영상 140 : 화면표시부
145 : 제 2 열영상 150 : 커버

Claims (5)

  1. 열영상 센서;
    상기 열영상 센서보다 해상도가 높은 이미지영상 센서; 및
    상기 열영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 저해상도인 대상체 및 배경의 제 1 열영상과 상기 이미지영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 고해상도인 상기 대상체 및 배경의 이미지영상을 병합함으로써, 상기 제 1 열영상보다 더 높은 해상도를 가지는 상기 대상체 및 배경의 제 2 열영상을 구현하는 연산부;를 포함하고,
    상기 연산부는, 상기 제 1 열영상의 해당 픽셀의 온도; 및 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 대상체와 상기 배경이 각각 차지하는 면적비;를 이용하여, 상기 해당 픽셀에서 상기 대상체의 온도와 상기 배경의 온도를 구별함으로써 상기 제 2 열영상을 구현하고,
    상기 대상체의 온도와 상기 배경의 온도는 하기 수학식 1에 의하여 연산되는, 하이브리드 열영상 장치.
    [수학식 1]
    Tpixel=αTobject+(1-α)Tbackground
    (여기에서, 상기 α는 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 대상체가 차지하는 면적비이고, 상기 (1-α)는 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 배경이 차지하는 면적비이고, 상기 Tpixel은 상기 제 1 열영상의 해당 픽셀의 온도이며, 상기 Tobject는 상기 대상체의 온도이고, 상기 Tbackground는 상기 배경의 온도임)
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열영상 센서와 상기 이미지영상 센서는 광학적으로 동일한 포맷(format)을 가지고, 상기 열영상 센서는 매트릭스 형식으로 배열된 4 픽셀 내지 10,000 픽셀의 해상도를 가지는, 하이브리드 열영상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열영상 센서는, 써모파일 센서(thermopile sensor)를 포함하는, 하이브리드 열영상 장치.
  5. 열영상 센서;
    상기 열영상 센서보다 해상도가 높은 이미지영상 센서; 및
    상기 열영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 저해상도인 대상체 및 배경의 제 1 열영상과 상기 이미지영상 센서를 이용하여 얻어진 상대적으로 고해상도인 상기 대상체 및 배경의 이미지영상을 병합함으로써, 상기 제 1 열영상보다 더 높은 해상도를 가지는 상기 대상체 및 배경의 제 2 열영상을 구현하는 연산부;를 포함하고,
    상기 연산부는, 상기 제 1 열영상의 해당 픽셀의 온도; 및 상기 해당 픽셀에 대응하는 상기 이미지영상에서 상기 대상체와 상기 배경이 각각 차지하는 면적비;를 이용하여, 상기 해당 픽셀에서 상기 대상체의 온도와 상기 배경의 온도를 구별함으로써 상기 제 2 열영상을 구현하는, 휴대폰.
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