KR101638882B1 - 초고온 물체의 이미지 밝기 유지 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

이미지의 밝기의 변화량을 모니터링 하는 단계, 변화량이 임계값을 초과하는 경우, 카메라의 제1 노출시간을 계산하는 단계, 그리고 제1 노출시간을 바탕으로 카메라의 노출을 제어하는 단계를 통해 카메라로 촬영된 물체의 이미지의 밝기를 유지하는 방법 및 장치가 제공된다.

Description

초고온 물체의 이미지 밝기 유지 방법 및 장치 {Method and apparatus for maintain image brightness of ultrahigh temperature object}

본 발명은 초고온 물체의 이미지 밝기를 유지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

카메라를 이용하여 초고온 물체의 형상을 촬영하면, 촬영된 이미지는 초고온 물체에서 발산된 대량의 적외선 때문에 흰색을 띄게 된다. 이는 너무 과다한 양의 빛이 디지털 신호로 변환되기 때문이다. 예를 들어 전기로 내부의 용강이 카메라로 촬영되는 경우, 용강의 온도가 너무 높아서 용강과 노체 사이의 경계선이 명확하게 촬영되지 않을 수 있다.

따라서, 과다한 양의 빛이 카메라로 들어오는 것을 방지하기 위해, 카메라에 광학 필터가 적용될 수 있다. 이때 광학 필터는 초고온 물체를 촬영하기 위해 적합한 파장 영역만을 통과시키고, 나머지 파장 영역은 차단할 수 있다.

하지만, 광학 필터가 사용되는 경우에도 빛의 세기에 따른 이미지 밝기(image brightness)는 온도 변화에 따라 변하게 되고, 카메라로 촬영된 이미지의 밝기가 균일하게 유지되기 어렵다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는, 카메라로 촬영된 초고온 물체의 이미지 밝기를 온도 변화에 불구하고 균일하게 유지시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 카메라로 촬영된 물체의 이미지의 밝기를 유지하는 방법이 제공된다. 상기 밝기 유지 방법은, 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기의 변화량을 모니터링 하는 단계, 변화량이 임계값을 초과하는 경우, 카메라의 제1 노출시간을 계산하는 단계, 그리고 제1 노출시간을 바탕으로 카메라의 노출을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 밝기 유지 방법에서 측정하는 단계는, 라플라시안 필터를 이용하여 밝기를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 밝기 유지 방법에서 측정하는 단계는, 라플라시안 필터를 통해 물체와 물체에 대한 배경을 검출하는 단계, 그리고 검출하는 단계에서 계산된 물체의 경계 부분의 밝기를 이미지의 밝기로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 밝기 유지 방법에서 모니터링 하는 단계는, 라플라시안 필터의 결과값을 미리 정해진 임계값과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 밝기 유지 방법에서 계산하는 단계는, 제1 프레임부터, 제1 프레임으로부터 미리 정해진 간격만큼 떨어진 제2 프레임까지의 구간 동안 이미지의 밝기를 바탕으로 제1 노출시간을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 밝기 유지 방법에서 이미지의 밝기를 바탕으로 제1 노출시간을 계산하는 단계는, 이미지의 밝기를 미리 정해진 함수로 모델링하는 단계, 그리고 모델링된 함수를 이용하여 제1 노출시간을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 밝기 유지 방법에서 미리 정해진 함수는 비선형 함수일 수 있다.

상기 밝기 유지 방법은, 노출을 제어한 후 이미지의 밝기가 포화되지 않은 경우, 제2 노출시간을 계산하는 단계, 그리고 제2 노출시간을 바탕으로 카메라의 노출을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 밝기 유지 방법에서 제2 노출시간은 제1 노출시간보다 짧을 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 카메라로 촬영된 물체의 이미지의 밝기를 유지하는 장치가 제공된다. 상기 밝기 유지 장치는, 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기의 변화량을 모니터링 하는 밝기 측정부, 변화량이 임계값을 초과하는 경우, 카메라의 제1 노출시간을 계산하는 노출시간 계산부, 그리고 제1 노출시간을 바탕으로 카메라의 노출을 제어하는 노출 제어부를 포함할 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 밝기 측정부는, 라플라시안 필터를 이용하여 밝기를 측정할 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 밝기 측정부는, 라플라시안 필터를 통해 물체와 물체에 대한 배경을 검출하고, 검출하는 단계에서 계산된 물체의 경계 부분의 밝기를 이미지의 밝기로 결정할 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 밝기 측정부는, 라플라시안 필터의 결과값을 미리 정해진 임계값과 비교할 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 노출시간 계산부는, 제1 프레임부터, 제1 프레임으로부터 미리 정해진 간격만큼 떨어진 제2 프레임까지의 구간 동안 이미지의 밝기를 바탕으로 제1 노출시간을 계산할 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 노출시간 계산부는, 이미지의 밝기를 미리 정해진 함수로 모델링하고, 모델링된 함수를 이용하여 제1 노출시간을 계산할 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 미리 정해진 함수는 비선형 함수일 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 노출시간 계산부는, 노출을 제어한 후 이미지의 밝기가 포화되지 않은 경우, 제2 노출시간을 계산하고, 노출 제어부는, 제2 노출시간을 바탕으로 카메라의 노출을 제어할 수 있다.

상기 밝기 유지 장치에서 제2 노출시간은 제1 노출시간보다 짧을 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 밝기 유지 장치는 미리 정해진 프레임 구간 동안 카메라의 노출을 제어함으로써, 신속하게 이미지의 밝기를 유지시킬 수 있고, 초고온 물체와 배경 사이의 경계 검출 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 초고온 물체의 이미지 밝기 유지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 각 프레임의 이미지 밝기를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 각 프레임의 이미지 밝기 그래프의 한 부분을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치를 나타낸 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 초고온 물체의 이미지 밝기 유지 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 이미지의 밝기 유지 장치는, 카메라를 통해 촬영된 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기의 변화량을 모니터링 한다(S101). 이때 모니터링은 미리 정해진 길이의 프레임별로 수행될 수 있다. 카메라가 초고온 물체를 촬영하기 시작하면, 초고온 물체와 배경이 동시에 촬영되고 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치는 초고온 물체의 이미지 밝기를 보정하여 초고온 물체와 배경의 경계를 정확히 표시할 수 있다. 이때 초고온 물체의 밝기 측정에는 라플라시안 필터(Laplacian filter)가 사용될 수 있다. 즉, 라플라시안 필터를 통해 초고온 물체와 배경의 경계를 검출하는 과정에서 계산된 초고온 물체의 경계 부분의 밝기가, 본 발명에서 모니터링 되는 이미지 밝기로 사용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치는 미리 정해진 길이의 프레임(앞으로 '검출 시간'이라 함) 동안 이미지의 경계선을 검출한다. 미리 정해진 길이의 프레임 동안 검출된 이미지의 경계선의 위치에 변동이 없다면, 밝기 유지 장치는 카메라의 노출을 제어할 필요가 없는 것으로 판단할 수 있다. 하지만, 밝기 유지 장치가 이미지의 경계선을 검출하는 검출 시간 동안 이미지의 경계선이 임계값 이상으로 이동하면 밝기 유지 장치는 카메라의 노출을 제어할 필요가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

그리고, 밝기의 변화량이 임계값을 초과하면 카메라의 노출을 제어한다(S102). 예를 들어, 밝기 유지 장치가 매 5프레임 당 밝기의 변화량을 모니터링 할 때, n 번째 프레임의 이미지의 밝기가 x이고 n+5 번째 프레임의 이미지의 밝기가 x+α인 경우, 두 이미지의 밝기 차이인 α가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우, 밝기 유지 장치는 카메라의 노출을 제어할 수 있다. 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치에서 라플라시안 필터를 사용하는 경우, 임계값 대신 라플라시안 필터의 결과값이 노출 제어의 트리거 역할을 수행할 수 있다. 즉, 라플라시안 필터를 통해 검출된 이미지의 경계선(즉, 초고온 물체의 경계선)은 밝기 유지 장치에서 픽셀(pixel) 단위로 인식될 수 있는데, 경계선이 이동하면 밝기 유지 장치는 카메라의 노출 제어를 시작할 수 있다. 즉, 경계선의 중심점이 임계값(미리 정해진 픽셀) 이상으로 이동하면 밝기 유지 장치는 카메라의 노출을 제어한다. 예를 들어 밝기 유지 장치가 3초(검출 시간의 예) 동안 이미지의 경계선의 변화량을 모니터링하다가, 경계선의 중심점이 10 픽셀 이상 이동하면, 밝기 유지 장치는 계산된 노출시간을 바탕으로 카메라의 노출을 제어할 수 있다. 즉, 물체가 밝아짐에 따라 경계선의 중심점이 이동하는데, 중심점의 이동량이 10 픽셀을 초과하면 밝기 유지 장치는 노출시간 제어를 시작할 수 있다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 각 프레임의 이미지 밝기를 나타낸 그래프이다.

도 2 내지 도 4에서 x축은 시간의 경과를 나타내는 프레임이고, y축은 이미지 밝기이다. 도 2에서 이미지 밝기는 매 117 프레임 마다 기록되는데, 도 2 및 도 3의 실선은 프레임 당 이미지 밝기를 표시하고 있고, 도 2 및 도 3의 점선은 프레임과 이미지 밝기의 관계를 나타내는 추세선이다. 예를 들어, 밝기의 변화량에 대해 미리 설정된 임계값이 +50인 경우, 도 2에서 1번 프레임의 이미지 밝기는 60이고 118번 프레임의 이미지 밝기는 120이므로 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치는 118번 프레임 이후 노출시간 계산을 시작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 각 프레임의 이미지 밝기 그래프의 한 부분을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 카메라의 노출 제어가 s₀ 프레임에서 시작된 경우, 노출시간은 s₀ 프레임에서 s₁ 프레임 동안(즉, 검출 시간)의 이미지 밝기를 바탕으로 계산될 수 있다(S103). 예를 들어, 노출시간은 s₀ 프레임에서 s₁ 프레임 동안의 이미지 밝기를 바탕으로 모델링된 함수의 적분 결과로부터 계산될 수 있다. s₀ 프레임 이전의 노출시간이 E₀인 경우, s₁ 프레임 이후의 노출시간 E₁은 아래 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.

수학식 1에서, s₀ 프레임에서 s₁ 프레임까지의 그래프는 2차 함수(y=ax²+bx+c, 비선형 함수)로 모델링 되었다. 수학식 1을 통해 계산된 노출시간 E₁은 s₁ 프레임부터 s₂ 프레임까지 적용되며, s₂ 프레임부터 s₃ 프레임까지의 구간 동안에는 s₁ 프레임부터 s₂ 프레임의 밝기를 통해 계산된 노출시간 E₂가 적용될 수 있다. 이후, 밝기 유지 장치는, 계산된 노출시간을 이용하여 해당 프레임 구간 동안 카메라의 노출을 제어할 수 있다(S104).

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 초고온 물체가 촬영된 초기에는 이미지의 밝기가 급격하게 증가하지만, 이미지의 밝기는 이내 일정한 크기를 유지하게 된다. 즉, 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치는 이미지의 밝기가 포화되면, 노출시간을 더 이상 변경하지 않고 밝기 유지 프로세스를 종료한다.

즉, 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치는 미리 정해진 프레임 구간 동안 카메라의 노출을 제어함으로써, 신속하게 이미지의 밝기를 유지시킬 수 있고, 초고온 물체와 배경 사이의 경계 검출 정확도를 높일 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치를 나타낸 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 밝기 유지 장치(600)는, 밝기 측정부(610), 노출시간 계산부(620), 그리고 노출 제어부(630)를 포함한다.

밝기 측정부(610)는, 카메라에서 촬영된 이미지의 밝기를 측정하고, 측정된 밝기의 변화량을 모니터링 할 수 있다. 이때 밝기 측정부(610)는, 이미지의 밝기를 측정하거나, 밝기의 변화량을 모니터링 하기 위하여, 라플라시안 필터를 사용할 수 있다.

노출시간 계산부(620)는, 밝기의 변화량에 대한 모니터링 결과에 따라 노출시간을 계산할 수 있다. 노출시간 계산부(620)는, 임의의 프레임 구간에 대한 밝기 함수를 모델링하고, 모델링된 밝기 함수를 연산하여 노출시간을 계산할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 프레임 구간에서 밝기의 총량이 너무 크다면 노출시간 계산부(620)는, 카메라의 노출시간을 줄일 수 있도록 노출시간을 계산할 수 있다.

노출 제어부(630)는, 계산된 노출시간을 바탕으로 카메라의 노출을 제어할 수 있다. 그리고 노출 제어부(630)는, 이미지 밝기가 포화되는 정도를 고려하여 다음 프레임 구간에서의 노출 제어 여부를 결정할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 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 (20)

1. 카메라로 촬영된 물체의 이미지의 밝기를 유지하는 방법으로서,
   상기 이미지의 밝기의 변화량을 모니터링 하는 단계,
   상기 변화량이 임계값을 초과하는 경우, 상기 카메라의 제1 노출시간을 계산하는 단계, 그리고
   상기 제1 노출시간을 바탕으로 상기 카메라의 노출을 제어하는 단계
   를 포함하고,
   상기 모니터링 하는 단계는,
   라플라시안 필터(Laplacian filter)를 이용하여 상기 이미지의 경계선을 검출하는 단계, 그리고
   상기 경계선의 이동을 모니터링 하는 단계
   를 포함하는, 밝기 유지 방법.
2. 제1항에서,
   상기 모니터링 하는 단계는,
   상기 라플라시안 필터를 이용하여 상기 밝기를 측정하는 단계
   를 포함하는 밝기 유지 방법.
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 계산하는 단계는,
   상기 경계선의 이동을 모니터링 한 이후, 상기 이미지의 경계선의 중심점이 상기 임계값을 초과하여 이동하면 상기 제1 노출시간을 계산하는 단계
   를 포함하는 밝기 유지 방법.
5. 제4항에서,
   상기 임계값은 10 픽셀인 밝기 유지 방법.
6. 제1항에서,
   상기 계산하는 단계는,
   제1 프레임부터, 상기 제1 프레임으로부터 미리 정해진 간격만큼 떨어진 제2 프레임까지의 구간 동안 상기 이미지의 밝기를 바탕으로 상기 제1 노출시간을 계산하는 단계
   를 포함하는 밝기 유지 방법.
7. 제6항에서,
   상기 이미지의 밝기를 바탕으로 상기 제1 노출시간을 계산하는 단계는,
   상기 이미지의 밝기를 미리 정해진 함수로 모델링하는 단계, 그리고
   상기 모델링된 함수를 이용하여 상기 제1 노출시간을 계산하는 단계
   를 포함하는 밝기 유지 방법.
8. 제7항에서,
   상기 미리 정해진 함수는 비선형 함수인 밝기 유지 방법.
9. 제1항에서,
   상기 노출을 제어한 후 상기 이미지의 밝기가 포화되지 않은 경우, 제2 노출시간을 계산하는 단계, 그리고
   상기 제2 노출시간을 바탕으로 상기 카메라의 노출을 제어하는 단계
   를 더 포함하는 밝기 유지 방법.
10. 제9항에서,
    상기 제2 노출시간은 상기 제1 노출시간보다 짧은 밝기 유지 방법.
11. 카메라로 촬영된 물체의 이미지의 밝기를 유지하는 장치로서,
    상기 이미지의 밝기의 변화량을 모니터링 하는 밝기 측정부,
    상기 변화량이 임계값을 초과하는 경우, 상기 카메라의 제1 노출시간을 계산하는 노출시간 계산부, 그리고
    상기 제1 노출시간을 바탕으로 상기 카메라의 노출을 제어하는 노출 제어부
    를 포함하고,
    상기 밝기 측정부는,
    라플라시안 필터(Laplacian filter)를 이용하여 상기 이미지의 경계선을 검출하고, 상기 경계선의 이동을 모니터링 하는, 밝기 유지 장치.
12. 제11항에서,
    상기 밝기 측정부는,
    상기 라플라시안 필터를 이용하여 상기 밝기를 측정하는 밝기 유지 장치.
13. 삭제
14. 제11항에서,
    상기 노출시간 계산부는,
    상기 밝기 측정부에서 상기 경계선의 이동을 모니터링 한 이후, 상기 경계선의 중심점이 상기 임계값을 초과하여 이동하면 상기 제1 노출시간을 계산하는 밝기 유지 장치.
15. 제14항에서,
    상기 임계값은 10 픽셀인 밝기 유지 장치.
16. 제11항에서,
    상기 노출시간 계산부는,
    제1 프레임부터, 상기 제1 프레임으로부터 미리 정해진 간격만큼 떨어진 제2 프레임까지의 구간 동안 상기 이미지의 밝기를 바탕으로 상기 제1 노출시간을 계산하는 밝기 유지 장치.
17. 제16항에서,
    상기 노출시간 계산부는,
    상기 이미지의 밝기를 미리 정해진 함수로 모델링하고, 상기 모델링된 함수를 이용하여 상기 제1 노출시간을 계산하는 밝기 유지 장치.
18. 제17항에서,
    상기 미리 정해진 함수는 비선형 함수인 밝기 유지 장치.
19. 제11항에서,
    상기 노출시간 계산부는,
    상기 노출을 제어한 후 상기 이미지의 밝기가 포화되지 않은 경우, 제2 노출시간을 계산하고,
    상기 노출 제어부는,
    상기 제2 노출시간을 바탕으로 상기 카메라의 노출을 제어하는 밝기 유지 장치.
20. 제19항에서,
    상기 제2 노출시간은 상기 제1 노출시간보다 짧은 밝기 유지 장치.

Images