KR101632067B1 - 초분광 이미징 시스템 - Google Patents

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KR101632067B1
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Abstract

초분광 이미징 시스템은, 입사광을 제1방향과 제2방향으로 분리하는 빔 스플리터, 상기 제1방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 제1 스펙트럼 영역 중 설정된 범위의 빛을 통과시키는 제1영역 필터, 상기 제2방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 제2 스펙트럼 영역 중 설정된 범위의 빛을 통과시키는 제2영역 필터, 상기 제1영역 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1카메라, 그리고 상기 제2영역 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제2카메라를 포함한다.

Description

초분광 이미징 시스템{HYPERSPECTRAL IMAGING SYSTEM}
본 발명은 초분광 이미징 시스템에 관한 것이다.
가변적 액정 필터(Liquid Crystal Tunable Filter, LCTF)는 빠르고 진동없이 특정 영역의 빛을 선택적으로 통과시키기 때문에, 다분광(multispectral) 이미징 시스템 또는 초분광(hyperspectral) 이미징 시스템에 널리 사용된다.
그러나, 가변적 액정 필터의 적용 스펙트럼 범위는 가시광선 영역 또는 근적외선 영역과 같이 특정 범위로 제한된다. 따라서, 지금까지의 분광 이미징 시스템은 가변적 액정 필터의 한계로 인해 가시광선 영역 또는 근적외선 영역 중 어느 하나만을 목표로 해야 한다.
또한, 가변적 액정 필터의 투과값(transmittance)을 제어하는 편광 광학 소자(polarizing optical elements)의 특성으로 인해, 다수의 가변적 액정 필터들을 사용하여 이미징 시스템의 스펙트럼 범위를 늘리는 것이 쉽지 않다. 따라서, 광대역 스펙트럼 범위에 이용할 수 있는 이미징 시스템이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 초분광 이미징 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 초분광 이미징 시스템으로서, 입사광을 제1방향과 제2방향으로 분리하는 빔 스플리터, 상기 제1방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 제1 스펙트럼 영역 중 설정된 범위의 빛을 통과시키는 제1영역 필터, 상기 제2방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 제2 스펙트럼 영역 중 설정된 범위의 빛을 통과시키는 제2영역 필터, 상기 제1영역 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1카메라, 그리고 상기 제2영역 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제2카메라를 포함한다.
상기 빔 스플리터는 상기 입사광에 평행한 상기 제1방향과 상기 입사광에 수직인 상기 제2방향으로 상기 입사광을 편광시킬 수 있다.
상기 제1 스펙트럼 영역은 가시광선 영역의 적어도 일부 대역을 포함하고, 상기 제2 스펙트럼 영역은 적외선 영역의 적어도 일부 대역을 포함할 수 있다.
상기 제1영역 필터와 상기 제2영역 필터는 가변적 액정 필터(Liquid Crystal Tunable Filter)일 수 있다.
상기 초분광 이미징 시스템은 상기 제1카메라와 상기 제2카메라의 측정값을 기초로 상기 제1 스펙트럼 영역과 상기 제2 스펙트럼 영역의 복사휘도를 계산하는 컴퓨팅부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 초분광 이미징 시스템으로서, 스펙트럼 영역을 복수의 스펙트럼 채널로 구분하고, 상기 복수의 스펙트럼 채널 각각의 빛의 세기를 측정하는 촬영부, 그리고 상기 복수의 스펙트럼 채널 각각의 빛의 세기를 기초로 상기 스펙트럼 영역의 복사휘도를 계산하는 컴퓨팅부를 포함하고, 상기 촬영부는 상기 복수의 스펙트럼 채널 중에서 일부 스펙트럼 채널을 제1 가변적 액정 필터에 설정하고, 상기 복수의 스펙트럼 채널 중에서 상기 일부 스펙트럼 채널 이외의 나머지 스펙트럼 채널을 제2 가변적 액정 필터에 설정하며, 설정된 스펙트럼 채널에 따라 상기 제1 가변적 액정 필터와 상기 제2 가변적 액정 필터 각각을 통과한 빛의 세기를 측정한다.
상기 스펙트럼 영역은 가시광선 영역의 적어도 일부 대역과 적외선 영역의 적어도 일부 대역을 포함하고, 상기 제1 가변적 액정 필터는 상기 스펙트럼 영역 중에서 상기 가시광선 영역의 적어도 일부 대역에 해당하는 채널들의 빛을 통과시키도록 설정되고, 상기 제2 가변적 액정 필터는 상기 스펙트럼 영역 중에서 상기 적외선 영역의 적어도 일부 대역에 해당하는 채널들의 빛을 통과시키도록 설정될 수 있다.
상기 촬영부는 입사광을 제1방향과 제2방향으로 분리하는 빔 스플리터, 상기 제1방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 상기 일부 스펙트럼 채널 중에서 설정된 임의 채널의 빛을 통과시키는 상기 제1 가변적 액정 필터, 상기 제2방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 상기 나머지 스펙트럼 채널 중에서 설정된 임의 채널의 빛을 통과시키는 상기 제2 가변적 액정 필터, 상기 제1 가변적 액정 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1카메라, 그리고 상기 제2 가변적 액정 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제2카메라를 포함할 수 있다.
상기 빔 스플리터는 상기 입사광에 평행한 상기 제1방향과 상기 입사광에 수직인 상기 제2방향으로 상기 입사광을 편광시킬 수 있다.
상기 컴퓨팅부는 상기 복수의 스펙트럼 채널 각각에서 획득한 빛의 세기를 기초로 파장에 따른 제1 복사휘도를 계산하고, 상기 촬영부의 광기하학적 왜곡 정도를 기초로 상기 제1 복사휘도를 제2 복사휘도로 보정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초분광 이미징 시스템으로서, 스펙트럼 영역을 복수의 스펙트럼 채널로 구분하고, 상기 복수의 스펙트럼 채널 각각의 빛의 세기를 측정하는 촬영부, 그리고 상기 복수의 스펙트럼 채널 각각에서 획득한 빛의 세기를 기초로 파장에 따른 제1 복사휘도를 계산하고, 상기 촬영부의 광기하학적 왜곡 정도를 기초로 상기 제1 복사휘도를 제2 복사휘도로 보정하는 컴퓨팅부를 포함하고, 상기 컴퓨팅부는 빛의 세기와 복사휘도 사이의 선형 매핑 함수를 구하고, 상기 복수의 스펙트럼 채널 각각에서 획득한 빛의 세기에 상기 선형 매핑 함수를 곱하여 상기 제1 복사휘도를 계산하며, 상기 촬영부의 광기하학적 왜곡 정도에 관계된 어파인 변환을 이용하여 상기 제1 복사휘도로부터 상기 제2 복사휘도를 계산할 수 있다.
상기 촬영부는 상기 복수의 스펙트럼 채널 중에서 일부 스펙트럼 채널을 제1 가변적 액정 필터에 설정하고, 상기 복수의 스펙트럼 채널 중에서 상기 일부 스펙트럼 채널 이외의 나머지 스펙트럼 채널을 제2 가변적 액정 필터에 설정하며, 설정된 스펙트럼 채널에 따라 상기 제1 가변적 액정 필터와 상기 제2 가변적 액정 필터 각각을 통과한 빛의 세기를 측정할 수 있다.
상기 촬영부는 입사광을 제1방향과 제2방향으로 분리하는 빔 스플리터, 상기 제1방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 상기 일부 스펙트럼 채널 중에서 설정된 임의 채널의 빛을 통과시키는 상기 제1 가변적 액정 필터, 상기 제2방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 상기 나머지 스펙트럼 채널 중에서 설정된 임의 채널의 빛을 통과시키는 상기 제2 가변적 액정 필터, 상기 제1 가변적 액정 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1카메라, 그리고 상기 제2 가변적 액정 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제2카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 다수의 가변적 액정 필터를 사용한 초분광 이미징 시스템을 이용하여 확장된 스펙트럼 범위의 이미지를 획득할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면 정적인 물체에 대해 물리적으로 의미있는 초분광 복사휘도를 방사적 및 기하학적 보정을 거친 2D 이미지로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 편광 경로를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 촬영부를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 초분광 이미징 시스템의 광대역 스펙트럼 범위에서의 복사휘도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 훈련 색상 패치와 훈련 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 테스트 색상 패치와 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 구성도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 편광 경로를 설명하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 촬영부를 예시적으로 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 초분광 이미징 시스템의 광대역 스펙트럼 범위에서의 복사휘도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 초분광 이미징 시스템(100)은 두 개의 가변적 액정 필터를 이용한 두방향 초분광 이미징 시스템으로서, 넓은 스펙트럼 영역, 예를 들면, 가시광선 영역에서부터 근적외선 영역인 400~1100nm 영역을 7nm 간격으로 연속적으로 촬영하여 각 채널의 초분광 복사휘도를 획득한다. 따라서, 초분광 이미징 시스템(100)은 일반적인 RGB 카메라에 비해 2.3배 넓은 영역에서 34배 많은 채널을 제공한다. 여기서, 채널은 파장을 측정하는 단위 대역으로서, 사용자는 가변적 액정 필터를 조정하면서 각 채널의 분광 이미지를 얻는다.
초분광 이미징 시스템(100)는 촬영부(200) 그리고 컴퓨팅부(300)를 포함한다.
촬영부(200)는 대물렌즈(210), 필드렌즈(220), 빔 스플리터(230), 제1영역 필터(240), 제1영역 포커싱 렌즈(242), 제1영역 카메라(244), 제2영역 필터(250), 제2영역 포커싱 렌즈(252), 그리고 제2영역 카메라(254)를 포함한다. 촬영부(200)는 도 3과 같이 수직으로 배치되어 제작될 수 있다.
대물렌즈(210)는 입사광이 들어오는 렌즈로서, 초분광 이미징 시스템(100)의 스펙트럼 영역(예를 들면, 400~1,100nm)에서 파장에 관계없이 초점이 맞춰진 이미지를 제공한다. 예를 들면, 대물렌즈(210)는 아포크로매틱 대물 렌즈(예를 들면, CoastalOpt UV-VIS-IR 60mm)일 수 있다.
필드렌즈(220)는 광축을 따라 입사광을 평행하게 진행시키기는 렌즈로서, 빛을 평행하게 펴서 출력한다. 예를 들면, 필드렌즈(220)는 50mm 초점 거리를 가진 FS 쿡-트리플렛 렌즈일 수 있다.
빔 스플리터(230)는 평행광을 두 방향으로 분리한다. 빔 스플리터(230)는 광대역 스펙트럼의 입사광을 처리할 수 있는, 코팅 기반이 아닌 편광 기반의 빔 스플리터이다. 빔 스플리터(230)는 가시광선부터 적외선(예를 들면, 450~1,500nm) 사이의 스펙트럼을 커버하는 광대역 빔 스플리터일 수 있다. 도 2를 참고하면, 다양한 방향의 전기장으로 이루어져 있는 빛은 p-편광(p-polarization)과 s-편광(s-polarization)이라 불리는 두 방향으로 편광된다. 여기서, p-편광은 편광판 슬릿의 방향에 평행한 것을 의미하고, s-편광은 슬릿 방향에 수직인 것을 의미한다.
제1영역 필터(240)와 제2영역 필터(250)는 빔 스플리터(230)로부터 분할된 빛의 경로에 위치한다. 이를 위해, 제1영역 필터(240)와 제2영역 필터(250)는 서로 수직하게 배치되어, 빔 스플리터(230)로부터 분리된 빛을 획득한다. 필터 내부를 통과하면서도 편광이 일어난다. 따라서, 빔 스플리터를 통과한 빛이 온전히 필터를 통과하게 하기 위해서 제1영역 필터(240)와 제2영역 필터(250)는 서로 수직으로 배치된다. 제1영역 필터(240)와 제2영역 필터(250)는 지정된 스펙트럼 영역의 빛을 통과시키는 전자식 국소 대역 통과 필터이고, 가변적 액정 필터(Liquid Crystal Tunable Filter, LCTF)일 수 있다. 예를 들면, 제1영역 필터(240)는 가시광선 영역(visible ray, VIS)인 400nm에서 720nm의 스펙트럼 범위를 담당하고, 제2영역 필터(250)는 적외선 영역(short-near infrared ray, SNIR)인 650nm에서 1,100nm의 스펙트럼 범위를 담당할 수 있다.
사용자는 제1영역 필터(240)와 제2영역 필터(250) 각각에 대해 7nm나 10nm 정도의 좁은 스펙트럼 대역을 통과시키도록 설정하고, 이미지 촬영이 끝나면 다음 채널의 스펙트럼 대역을 통과시키도록 설정한다. 사용자는 각 필터에 지정된 스펙트럼 영역(예들 들면, 가시광선 영역 또는 적외선 영역)의 모든 채널의 분광 이미지를 획득할 때까지 이 과정을 반복한다.
제1영역 필터(240)를 통과한 빛은 제1영역 포커싱 렌즈(242)로 입사된다. 제2영역 필터(250)를 통과한 빛은 제2영역 포커싱 렌즈(252)로 입사된다.
제1영역 카메라(244)와 제2영역 카메라(254) 각각은 광 경로의 끝에 배치되고, 포커싱 렌즈(242, 252)를 통과한 빛의 세기(intensity)를 측정한다. 제1영역 카메라(244)와 제2영역 카메라(254) 각각은 흑백 카메라(monochrome camera)이다. 예를 들면, 제1영역 카메라(244)와 제2영역 카메라(254) 각각은 50mm의 초점 거리를 가진 양(positive)의 삼중 렌즈를 통해 초점이 맞춰진 이미지의 세기를 획득할 수 있다. 제1영역 카메라(244)와 제2영역 카메라(254) 각각에 입사되는 빛의 세기는 빔 스플리터(230)에서 일어나는 편광에 의해, 원래 입사광의 50%이다. 제1영역 카메라(244)와 제2영역 카메라(254)에서 동시에 이미지를 얻으므로, 총 101개 채널(400nm에서 1,100nm까지를 7nm마다 촬영)의 분광 이미지를 획득하는데 걸리는 시간이 불과 160초에 불과하다(이미지당 셔터 속도를 1.5 초로 가정한 경우). 즉, 제1영역 카메라(244)에서 제1 채널의 분광 이미지를 획득함과 동시에, 제2영역 카메라(254)에서 제n 채널의 분광 이미지를 획득할 수 있다.
컴퓨팅부(300)는 촬영부(200)에서 획득한 각 채널의 분광 이미지를 정렬한다. 컴퓨팅부(300)는 도 4와 같이 파장에 따른 복사휘도(래디언스, Radiance)를 출력할 수 있다. 이때, 컴퓨팅부(300)는 물리적으로 의미있는 결과를 얻기 위해, 촬영부(200)의 방사적 특성 그리고 기하학적 특성을 이용하여 촬영부(200)의 촬영 결과값을 보정한다. 컴퓨팅부(300)는 방사적 보정(radiometric calibration), 기하학적 보정(Geometric Calibration), 그리고 색보정(Color Calibration)을 할 수 있다.
컴퓨팅부(300)는 촬영부(200)의 촬영값(출력 신호)으로부터 카메라에 들어오는 복사휘도(
Figure 112014105165041-pat00001
)를 파장별로 계산하는 방사적 보정을 한다. 제1영역 카메라(244)와 제2영역 카메라(254) 각각에서 출력되는 촬영값을 각 카메라의 응답 함수(
Figure 112014105165041-pat00002
)라고 부른다. 여기서, BAND는 가시광선 영역(VIS)과 적외선 영역(SNIR) 중 어느 하나일 수 있고, 예를 들면,
Figure 112014105165041-pat00003
는 제1영역 카메라(244)에 관계된 응답함수이고,
Figure 112014105165041-pat00004
는 제2영역 카메라(254)에 관계된 응답함수일 수 있다. 여기서, 촬영값은 카메라 센서로 투영되는 방사조도(irradiance)의 값에 따라 카메라에 기록된 신호 세기(signal level), 또는 빛의 세기라고 정의할 수 있는데, 촬영부(카메라)에서 촬영(측정)한 빛의 세기로서, 보통 가공되지 않은 신호(raw signal)이라고 부른다.
각 스펙트럼 영역의 카메라 응답 함수(
Figure 112014105165041-pat00005
)를 수학식 1과 같이 정의한다.
Figure 112014105165041-pat00006
Figure 112014105165041-pat00007
는 단색 센서(monochromatic sensor)의 각 파장에서의 양자 효율(quantum efficiency)이고,
Figure 112014105165041-pat00008
는 광 경로의 투과 효율(transmittance efficiency)이고,
Figure 112014105165041-pat00009
는 해당 스펙트럼 영역의 필터(240/250)의 투과율 함수(transmittance function)(
Figure 112014105165041-pat00010
)이다.
Figure 112014105165041-pat00011
를
Figure 112014105165041-pat00012
라고 하면, 복사휘도(
Figure 112014105165041-pat00013
)는 수학식 2와 같이 계산된다.
Figure 112014105165041-pat00014
와
Figure 112014105165041-pat00015
의 곱으로 물리적으로 의미있는 복사휘도(
Figure 112014105165041-pat00016
)를 얻을 수 있다.
Figure 112014105165041-pat00017
Figure 112014105165041-pat00018
는 가공되지 않은 신호 레벨(raw signal level)을 입사 휘도값(incident radiance)으로 변환하는 선형 매핑 함수이다. 따라서, 가공되지 않은 신호 레벨과 알고 있는 입사 휘도값으로부터
Figure 112014105165041-pat00019
를 구할 수 있다. 예를 들면,
Figure 112014105165041-pat00020
는 두 개의 할로겐 조명을 비춘 상태에서 X-Rite ColorChecker Passport 및 Spectralon(99% 반사율)을 포함하는 25개 훈련 색상 세트를 측정하여 찾을 수 있다.
컴퓨팅부(300)는 렌즈에 입사된 빛이 파장에 따라 다르게 굴절하여 발생하는 광기하학적 왜곡을 보정한다. 촬영부(200)는 분광 투과율을 고려하여 아포크로매틱 대물렌즈(210)와 용융 실리카(Fused Silica)로 만들어진 필드렌즈(220, 242, 252)를 사용할 수 있다. 이 경우, 입사 광선은 파장에 따라 약간 다르게 굴절해서, 파장마다 서로 다른 크기의 이미지를 형성하게 된다. 컴퓨팅부(300)는 이러한 광기하학적 불일치를 보정하기 위해, 왜곡을 보정하는 어파인 변환(
Figure 112014105165041-pat00021
)을 한다. 어파인 변환(
Figure 112014105165041-pat00022
)은 표준 검사기 보드를 촬영하고, 각 파장에 대해 수동으로 코너의 이미지 좌표를 기록하여 스펙트럼 대역마다 왜곡 정도를 구한다. 컴퓨팅부(300)는 수학식 3과 같이, 기준 이미지(예를 들면, 554nm)에 맞춘 어파인 변환(
Figure 112014105165041-pat00023
)을 각 복사휘도(
Figure 112014105165041-pat00024
)에 곱해줌으로써 기하학적 보정된 초분광 복사휘도(
Figure 112014105165041-pat00025
)를 획득한다.
Figure 112014105165041-pat00026
컴퓨팅부(300)는 가시 스펙트럼 데이터(visible spectral information)를 컬러 이미지로 제공하는 컬러 보정을 할 수 있다. 컴퓨팅부(300)는 초분광 복사휘도(
Figure 112014105165041-pat00027
)를 OpenEXR 포맷의 다계층 2D 실수 이미지(2D float image in multi-laeyrs)로 저장한다. 컴퓨팅부(300)는 컬러 매칭 함수(MXYZ)를 이용하여 스펙트럼 계층(
Figure 112014105165041-pat00028
)을 삼색계의 값으로 투사한다. 컬러 매칭 함수(MXYZ)는 2도(degree) 관찰(observation)의 CIE 컬러 매칭 함수일 수 있다. 그리고 컴퓨팅부(300)는 표준 sRGB 변환(MsRGB)를 이용하여 CIEXYZ 공간의 삼색값을 sRGB 컬러값(CRGB)로 변환한다. 색보정 이미지(CRGB)는 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112014105165041-pat00029
컴퓨팅부(300)는 gray-world 화이트 밸런싱 알고리즘을 적용하거나 씬에서 레퍼런스 백색을 지정하여 수동 화이트 밸런싱을 적용할 수 있다. 그리고, 컴퓨팅부(300)는 감마 보정을 거쳐 최종 컬러 이미지를 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 훈련 색상 패치와 훈련 결과를 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 테스트 색상 패치와 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5와 도 6 각각은 초분광 이미징 시스템(100)(빨간선 그래프, Hypercam)과 비교용 이미징 시스템(파란선 그래프, Spectrometer)의 측정 결과를 컬러 패치별로 비교한 결과이다.
초분광 이미징 시스템(100)은 인간의 시각 시스템보다 두 배 더 넓은 범위를 가지기 때문에
Figure 112014105165041-pat00030
과 같이 일반적으로 색상 차이를 판단하는 기준을 이용하는 대신, 초분광 이미징 시스템(100)과 방사적 측정결과(radiometric measurements) 사이의 변화 계수(Coefficient of Variation, CV)를 이용한다. CV는 제곱근-평균-제곱 오차(root-mean-squared error, RMSE)를 평균으로 나누어 계산하고, 25개의 훈련 색상과 새로운 8개의 테스트 색상의 CV 값은 각각 13%, 9%로 계산되어 방사성 정확도가 확보된 것으로 볼 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 초분광 이미징 시스템의 공간 주파수 성능을 나타내는 도면이다.
도 7을 참고하면, 가시광선 영역의 가변적 액정 필터(VIS LCTF)와 근적외선 영역의 가변적 액정 필터(SNIR LCTF)를 통과했을 때의 공간 주파수 응답(spatial frequency response, SFR)으로서, 공간 해상도(spatial resolution)를 나타낸다. 두 방향의 공간 해상도 그래프가 상당히 가까운 점으로 보아 초분광 이미징 시스템(100)은 특정 축으로 편향되지 않은 것으로 볼 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 다수의 가변적 액정 필터를 사용한 초분광 이미징 시스템을 이용하여 확장된 스펙트럼 범위의 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면 정적인 물체에 대해 물리적으로 의미있는 초분광 복사휘도를 방사적 및 기하학적 보정을 거친 2D 이미지로 측정할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

  1. 초분광 이미징 시스템으로서,
    입사광을 제1방향과 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 편광시키는 빔 스플리터,
    상기 제1방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 제1 스펙트럼 영역 중 설정된 범위의 빛을 통과시키는 제1영역 필터,
    상기 제2방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 제2 스펙트럼 영역 중 설정된 범위의 빛을 통과시키는 제2영역 필터,
    상기 제1영역 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1카메라,
    상기 제2영역 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제2카메라, 그리고
    상기 제1 카메라에서 측정된 값을 입사 휘도값으로 변환하는 제1 선형 매핑 함수와 상기 제1 카메라의 응답 함수를 이용하여 상기 제1 스펙트럼 영역의 복사휘도를 계산하고, 상기 제2 카메라에서 측정된 값을 입사 휘도값으로 변환하는 제2 선형 매핑 함수와 상기 제2 카메라의 응답 함수를 이용하여 상기 제2 스펙트럼 영역의 복사휘도를 계산하는 컴퓨팅부를 포함하며,
    상기 제1 스펙트럼 영역과 상기 제2 스펙트럼 영역 각각은 복수의 스펙트럼 채널로 구분되고, 상기 제1영역 필터는 상기 제1 스펙트럼 영역의 스펙트럼 채널을 하나씩 통과시켜 상기 제1카메라에서 상기 제1 스펙트럼 영역의 스펙트럼 채널마다의 빛의 세기를 측정하도록 하며, 상기 제2영역 필터는 상기 제2 스펙트럼 영역의 스펙트럼 채널을 하나씩 통과시켜 상기 제2카메라에서 상기 제2 스펙트럼 영역의 스펙트럼 채널마다의 빛의 세기를 측정하도록 하는 초분광 이미징 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 스펙트럼 영역은 가시광선 영역의 적어도 일부 대역을 포함하고, 상기 제2 스펙트럼 영역은 적외선 영역의 적어도 일부 대역을 포함하는 초분광 이미징 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 제1영역 필터와 상기 제2영역 필터는 가변적 액정 필터(Liquid Crystal Tunable Filter)인 초분광 이미징 시스템.
  5. 삭제
  6. 초분광 이미징 시스템으로서,
    입사광을 제1방향과 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 편광시키고, 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 편광된 스펙트럼 영역을 복수의 스펙트럼 채널로 구분하며, 상기 복수의 스펙트럼 채널 각각의 빛의 세기를 측정하는 촬영부, 그리고
    상기 복수의 스펙트럼 채널 각각의 빛의 세기를 기초로 상기 스펙트럼 영역의 복사휘도를 계산하는 컴퓨팅부를 포함하고,
    상기 촬영부는
    상기 복수의 스펙트럼 채널 중에서 일부 스펙트럼 채널을 제1 가변적 액정 필터에 설정하고, 상기 복수의 스펙트럼 채널 중에서 상기 일부 스펙트럼 채널 이외의 나머지 스펙트럼 채널을 제2 가변적 액정 필터에 설정하며, 상기 제1 가변적 액정 필터와 상기 제2 가변적 액정 필터 각각으로 설정된 스펙트럼 채널을 하나씩 통과시켜 상기 스펙트럼 영역의 스펙트럼 채널마다의 빛의 세기를 측정하며,
    상기 컴퓨팅부는
    상기 복수의 스펙트럼 채널 각각에서 획득한 빛의 세기를 입사 휘도값으로 변환하는 선형 매핑 함수 그리고 해당 스펙트럼 채널에서의 카메라의 응답 함수를 기초로 채널별 복사휘도를 계산하는 초분광 이미징 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 스펙트럼 영역은 가시광선 영역의 적어도 일부 대역과 적외선 영역의 적어도 일부 대역을 포함하고,
    상기 제1 가변적 액정 필터는 상기 스펙트럼 영역 중에서 상기 가시광선 영역의 적어도 일부 대역에 해당하는 채널들의 빛을 통과시키도록 설정되고,
    상기 제2 가변적 액정 필터는 상기 스펙트럼 영역 중에서 상기 적외선 영역의 적어도 일부 대역에 해당하는 채널들의 빛을 통과시키도록 설정되는 초분광 이미징 시스템.
  8. 제6항에서,
    상기 촬영부는
    상기 입사광을 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 편광시키는 빔 스플리터,
    상기 제1방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 상기 일부 스펙트럼 채널 중에서 설정된 임의 채널의 빛을 통과시키는 상기 제1 가변적 액정 필터,
    상기 제2방향으로 분리된 빛의 경로에 위치하고, 상기 나머지 스펙트럼 채널 중에서 설정된 임의 채널의 빛을 통과시키는 상기 제2 가변적 액정 필터,
    상기 제1 가변적 액정 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1카메라, 그리고
    상기 제2 가변적 액정 필터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제2카메라
    를 포함하는 초분광 이미징 시스템.
  9. 삭제
  10. 제6항에서,
    상기 컴퓨팅부는
    상기 촬영부의 광기하학적 왜곡 정도를 기초로 상기 복사휘도를 보정하는 초분광 이미징 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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