KR101703566B1 - 영상 촬영장치와 이를 구비한 색채 측정시스템 - Google Patents

영상 촬영장치와 이를 구비한 색채 측정시스템 Download PDF

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임정호
정문철
박기재
구경형
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한국식품연구원
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    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour

Abstract

영상 촬영장치와 이를 구비한 색채 측정시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 촬영장치는, 암실을 형성하는 챔버; 챔버의 내부에 마련되며, 대상물이 수용되는 대상물 수용유닛; 챔버의 내부에 마련되되, 대상물 수용유닛의 외측에 배치되어 대상물에 조명광을 조사하는 적어도 하나의 광원부; 및 챔버의 내부에 마련되되, 대상물을 촬영하는 영상 촬영부를 포함하며, 대상물 수용유닛은, 대상물을 감싸도록 배치되되, 광원부에 대향되는 면은 조명광이 면을 따라 확산되도록 반투명재질로 형성되고 영상 촬영부에 대향되는 면은 투명재질로 형성되는 하우징; 하우징의 내부에 마련되되, 중심부에 대상물의 일 영역이 삽입되어 안착되는 안착홀이 형성되고 외측부가 상방으로 절곡되게 형성된 플레이트와 플레이트의 하부에 마련되되 안착홀에 대향되게 배치되어 안착홀에 삽입되는 대상물의 일 영역을 접촉 지지하는 지지바를 포함하는 포함하는 대상물 안착부; 및 플레이트의 외측부 절곡된 영역에 각각 삽입되고 상호 대향되게 배치되며 회전에 의해 플레이트의 외측부에 대해 전후진 방향으로 상대이동하여 상호 접근 및 이격되면서 대상물의 외면을 접촉 가압 및 가압 해제하는 적어도 한 쌍의 가압부재를 포함하여, 대상물을 안착부에 고정 및 고정 해제하는 대상물 고정부를 포함한다.

Description

영상 촬영장치와 이를 구비한 색채 측정시스템{IMAGE PHOTOGRAPHING APPARATUS AND SYSTEM OF MEASURING COLOR HAVING THE SAME}
본 발명은, 영상 촬영장치와 이를 구비한 색채 측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대상물이 갖는 색채를 명확하게 획득할 수 있는 영상 촬영장치와 이를 구비한 색채 측정시스템에 관한 것이다.
수확된 과실, 알갱이 형태의 곡물 등의 대상물은 품종에 따라 표피의 색채를 달리하며, 대상물의 품질을 결정하는 데 있어 표피의 색채가 중요한 인자 중의 하나이다.
종래에는 주로 사람의 육안으로 과실, 곡물 등 대상물의 색채 판별을 통해 대상물을 선별하였으나, 이는 많은 노동력이 소요되며 그 기준이 주관적이므로 부정확한 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 대상물의 색채를 기계적으로 판별하고 대상물을 선별하는 방법이 대두되고 있다.
기계적 선별방법으로는, 대상물에 대한 중량 선별, 색채 선별, 비파괴 당도 측정 선별 등의 방법이 있다.
특히, 대상물의 색채에 따른 선별은 흑백 영상을 이용하는 방법과 컬러 영상을 이용하는 방법으로 나뉜다.
흑백 영상을 이용하는 방법은 대상물의 표피 색의 밝기로 판별하므로 그 정확도에 있어 한계가 있었다. 예를 들어 사과의 옅은 녹색 부위와 노란색 부위는 비슷한 명암을 가지므로 동일한 것으로 인식되는 문제점이 있었다.
이러한 흑백 영상을 이용하는 방법의 문제점을 극복하기 위해 최근에는 컬러 영상을 이용하는 방법이 주로 사용된다.
그러나, 컬러 영상을 이용하는 경우에 있어, 대상물에 대한 색채 측정은 대상물의 외형이 갖는 굴곡 등에 의해 대상물의 표면에 명암이 생기게 되며, 이러한 명암에 의해 대상물이 갖는 색채를 명확하게 획득할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 대상물을 촬영한 영상으로부터 대상물의 색채를 왜곡없이 명확하게 획득할 수 있는 연구가 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2009-0124335호(2009.12.03. 공개)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 대상물이 갖는 색채를 왜곡없이 획득할 수 있는 영상 촬영장치와 이를 구비한 색채 측정시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 암실을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 마련되며, 대상물이 수용되는 대상물 수용유닛; 상기 챔버의 내부에 마련되되, 상기 대상물 수용유닛의 외측에 배치되어 대상물에 조명광을 조사하는 적어도 하나의 광원부; 및 상기 챔버의 내부에 마련되되, 대상물을 촬영하는 영상 촬영부를 포함하며, 상기 대상물 수용유닛은, 대상물을 감싸도록 배치되되, 상기 광원부에 대향되는 면은 조명광이 면을 따라 확산되도록 반투명재질로 형성되고 상기 영상 촬영부에 대향되는 면은 투명재질로 형성되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 마련되되, 중심부에 대상물의 일 영역이 삽입되어 안착되는 안착홀이 형성되고 외측부가 상방으로 절곡되게 형성된 플레이트와 상기 플레이트의 하부에 마련되되 상기 안착홀에 대향되게 배치되어 상기 안착홀에 삽입되는 대상물의 일 영역을 접촉 지지하는 지지바를 포함하는 포함하는 대상물 안착부; 및 상기 플레이트의 외측부 절곡된 영역에 각각 삽입되고 상호 대향되게 배치되며 회전에 의해 상기 플레이트의 외측부에 대해 전후진 방향으로 상대이동하여 상호 접근 및 이격되면서 대상물의 외면을 접촉 가압 및 가압 해제하는 적어도 한 쌍의 가압부재를 포함하여, 대상물을 상기 안착부에 고정 및 고정 해제하는 대상물 고정부를 포함하는 영상 촬영장치가 제공될 수 있다.
상기 대상물 수용유닛은, 상기 대상물 안착부에 연결되되, 대상물을 상기 대상물 안착부에 고정하는 대상물 고정부를 더 포함하며, 상기 대상물 고정부는, 상기 대상물 안착부에 연결되되, 대상물을 사이에 두고 상호 대향되게 배치되며, 대상물의 크기에 대응하여 상호 접근 및 이격되어 대상물의 외면을 접촉 가압 및 가압해제하는 적어도 한 쌍의 가압부재를 포함할 수 있다.
상기 대상물 안착부는, 중심부에 대상물의 일영역이 삽입되어 안착되는 안착홀이 형성된 플레이트; 및 상기 플레이트의 하부에 마련되되, 상기 안착홀에 대향되게 배치되어 상기 안착홀에 삽입되는 대상물의 일 영역을 접촉 지지하는 지지바를 포함하며, 상기 한 쌍의 가압부재는, 상기 플레이트의 외측부에 상호 대향되게 연결되어 상호 접근 및 이격될 수 있다.
상기 영상 촬영부는, 상기 대상물 수용유닛의 외측에 배치되어 대상물을 촬영하는 적어도 하나의 카메라; 및 상기 카메라에 연결되며, 상기 카메라를 대상물에 대해 상대 이동시키는 카메라 이동부를 포함할 수 있다.
상기 카메라 이동부는, 상기 카메라의 이동을 안내하는 가이드 프레임; 일측이 상기 가이드 프레임에 연결되고 타측이 상기 카메라에 연결되는 지지블록; 및 상기 지지블록에 연결되어 상기 지지블록을 상기 가이드 프레임을 따라 이동가능하게 하는 지지블록 구동부를 포함할 수 있다.
상기 하우징의 하부를 지지하되, 상기 카메라와 대상물 상호 간을 정렬하는 정렬유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 정렬유닛은, 상기 하우징의 하부를 지지하는 제1 스테이지; 및 상기 제1 스테이지의 하부에 연결되어 상기 제1 스테이지를 지지하되, 상기 제1 스테이지를 평면 상의 교차되는 두 축을 각각 회전축으로 회전가능하게 하는 제1 스테이지 회전부를 포함할 수 있다.
상기 제1 스테이지 회전부는, 상기 제1 스테이지의 하부 중심부에 결합되어 상기 제1 스테이지를 지지하되, 상기 제1 스테이지에 대해 상대 회전하며 상기 제1 스테이지의 회전중심을 이루는 지지부재; 및 상기 제1 스테이지의 하부 모서리 영역에 각각 배치되어 상기 제1 스테이지를 지지하되, 상기 제1 스테이지의 모서리 영역을 높이방향으로 승강시켜 상기 제1 스테이지가 상기 지지부재를 회전중심으로 회전가능하게 하는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 정렬유닛은, 상기 복수의 액츄에이터의 하부를 지지하는 제2 스테이지; 및 상기 제2 스테이지에 결합되어 상기 제2 스테이지를 수평방향으로 왕복운동 가능하게 하는 제2 스테이지 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 스테이지 이동부는, 상기 챔버의 바닥면에 길게 배치되는 가이드레일; 일측이 상기 제2 스테이지에 연결되고 타측이 상기 가이드레일에 접촉되며, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드블록; 및 상기 제2 스테이지에 연결되되, 상기 제2 스테이지를 상기 가이드레일을 따라 이동시키는 제2 스테이지 구동부를 포함할 수 있다.
상기 광원부는, 대상물을 향하여 백색광을 조사하는 광원을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기와 같은 영상 촬영장치; 및 상기 영상 촬영장치에서 촬영된 대상물에 대한 영상을 수신하여 처리하는 영상 처리장치를 포함하며, 상기 영상 처리장치는, 상기 영상을 시각적으로 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부; 및 대상물의 형태와 색채 분포에 따라 복수의 처리영역으로 분할된 상기 영상에 대해, 상기 복수의 처리영역 각각에 배치된 픽셀들이 갖는 알지비(RGB) 데이터의 평균값을 연산하는 영상 처리부를 포함하는 색채 측정시스템이 제공될 수 있다.
상기 영상 처리장치는, 상기 디스플레이부에 상기 영상을 표시하며, 상기 복수의 처리영역 각각을 상기 복수의 처리영역 각각이 갖는 상기 알지비 데이터의 평균값으로 재처리하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 처리장치는, 상기 영상 촬영장치로부터 수신된 영상에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 조명광을 면광원 형태로 대상물에 조사하여 조명광에 의해 대상물에 생기는 명암을 방지함으로써, 대상물의 색채를 반영하는 영상을 왜곡없이 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 색채 측정시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 촬영장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대상물 안착부 및 대상물 고정부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 카메라 이동부에 의한 카메라의 이동 동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 정렬유닛을 나타내는 사시도이다.
6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 정렬유닛의 동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 영상 처리장치를 나타내는 구조도이다.
도 8은 본 발명에 따라 대상물에 대한 영상을 복수의 처리영역으로 분할한 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 실시예에 따른 대상물(M)은 수확된 과실, 알갱이 형태의 곡물, 플라스틱 원재 등을 포함하며, 아울러 고유의 색채를 측정하고 이를 통해 품질 등을 선별하는데 필요한 대상물을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 색채 측정시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 영상 촬영장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 대상물 안착부 및 대상물 고정부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 이동부에 의한 카메라의 이동 동작을 나타내는 동작상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 정렬유닛을 나타내는 사시도이고, 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 정렬유닛의 동작을 나타내는 동작상태도이고, 도 7은 본 발명에 따른 영상 처리장치를 나타내는 구조도이고, 도 8은 본 발명에 따라 대상물에 대한 영상을 복수의 처리영역으로 분할한 상태를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 색채 측정시스템(100)은, 대상물(M)을 촬영하는 영상 촬영장치(200)와, 영상 촬영장치(200)에서 촬영된 대상물(M)에 대한 영상을 수신하여 처리하는 영상 처리장치(300)를 포함한다.
본 발명에 따른 색채 측정시스템(100)은, 영상 촬영장치(200)에서 대상물(M)을 촬영하고, 촬영된 영상을 영상 처리장치(300)로 전송하며, 영상 처리장치(300)에서 촬영된 영상으로부터 대상물(M)의 형태와 색채분포를 획득한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 영상 촬영장치(200)는, 암실을 형성하는 챔버(210)와, 챔버(210)의 내부에 마련되며 대상물(M)이 수용되는 대상물 수용유닛(230)과, 챔버(210)의 내부에 마련되되 대상물 수용유닛(230)의 외측에 배치되어 대상물(M)에 조명광을 조사하는 적어도 하나의 광원부(270)와, 챔버(210)의 내부에 마련되되 대상물(M)을 촬영하는 영상 촬영부(290)를 포함한다.
본 실시예에 따른 챔버(210)는 동일한 환경에서 대상물(M)을 촬영할 수 있도록 암실을 제공하는 역할을 한다.
대상물(M)에 대한 영상을 촬영하는 경우에 있어 광학계는 광량 등 주변환경 변화에 민감하므로, 챔버(210)는 외부에서 유입되는 광원에 의한 외란을 차단하여 동일한 환경조건에서 대상물(M)을 촬영할 수 있도록 한다.
따라서, 대상물 수용유닛(230)과, 광원부(270) 및 영상 촬영부(290)는 챔버(210)의 내부에 마련된다.
본 실시예에 따른 대상물 수용유닛(230)은 내부에 대상물(M)을 수용하며 대상물(M)의 움직임을 제한하는 역할을 한다.
도 3을 참조하면, 대상물 수용유닛(230)은, 내부에 대상물(M)이 배치되며 대상물(M)을 감싸는 형상으로 형성된 하우징(231)과, 하우징(231)의 내부에 마련되어 대상물(M)이 안착되는 대상물 안착부(233)와, 대상물 안착부(233)에 안착된 대상물(M)을 고정하는 대상물 고정부(235)를 포함한다.
하우징(231)은 후술할 광원부(270)에서 조사되는 조명광에 의해 내부에 수용된 대상물(M)에 명암이 생기는 것을 방지하는 역할을 한다.
하우징(231)은 내부가 중공인 직육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 내부 공간에 대상물(M)이 수용된다.
직육면체 형상을 갖는 하우징(231)을 이루는 복수의 면들 중 광원부(270)에 대향되는 면(구체적으로 하우징(231)의 측면(231a))은 조명광이 면을 따라 확산되도록 반투명재질로 형성되며, 후술할 영상 촬영부(290)에 대향되는 면(구체적으로 하우징(231)의 상면(231b))은 투명재질로 형성된다.
이처럼, 하우징(231)의 광원부(270)에 대향되는 면은 반투명 재질로 형성되므로, 광원부(270)에서 조사되는 조명광이 그 면을 따라 골고루 확산되는 면광원 역할을 한다. 따라서, 조명광이 면광원 형태로 전환되므로 조명광에 의해 대상물(M)에 생기는 명암을 방지할 수 있다.
그리고, 하우징(231)의 광원부(270)에 대향되는 면이 반투명 재질로 형성되므로, 조명광이 하우징(231)에서 반사되고 반사된 조명광이 후술할 영상 촬영부(290)의 카메라(291)에 유입되어 촬영된 영상에 노이즈가 포함되는 것을 방지할 수 있다.
반면에, 하우징(231)의 영상 촬영부(290)에 대향되는 면은 투명재질로 형성되며, 영상 촬영부(290)의 카메라(291)는 투명재질에 의해 투영되는 대상물(M)을 촬영한다.
또한, 대상물 안착부(233)는 하우징(231)의 내부에 대상물(M)이 안착되는 공간을 형성하는 역할을 한다.
대상물 안착부(233)는 중심부에 대상물(M)의 일 영역이 삽입되어 안착되는 안착홀(233b)이 형성된 플레이트(233a)와, 플레이트(233a)의 하부에 마련되되 안착홀(233b)에 대향되게 배치되어 안착홀(233b)에 삽입되는 대상물(M)의 일 영역을 접촉 지지하는 지지바(233d)를 포함한다.
대상물(M)의 일 영역이 플레이트(233a)의 중심부에 형성된 안착홀(233b)에 삽입되므로, 안착홀(233b)에 의해 대상물(M)의 이동이 제한되며 대상물(M)이 안정된 자세를 유지할 수 있다.
그리고, 도 3에서 안착홀(233b)은 구 형상을 갖는 대상물(M)이 삽입되도록 원형 형상으로 형성되어 있으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고 대상물(M)의 크기 및 형태에 따라 안착홀(233b)의 크기 및 형상이 변경가능하도록 구성될 수 있다.
대상물(M)의 일 영역이 안착홀(233b)에 삽입된 경우에, 안착홀(233b)에 삽입된 대상물(M)의 일 영역은 플레이트(233a)의 하부에 마련된 지지바(233d)에 의해 접촉 지지된다.
한편, 대상물(M)이 대상물 안착부(233)에 안착된 경우에 대상물(M)이 충격 등의 외부환경에 의해 이동되는 것을 방지하도록, 본 실시예에 따른 대상물 수용유닛(230)은 대상물(M)을 대상물 안착부(233)에 고정하는 대상물 고정부(235)를 더 포함한다.
대상물 고정부(235)는 대상물 안착부(233)의 일측에 연결되어 대상물(M)을 대상물 안착부(233)에 고정하는 역할을 한다.
대상물 고정부(235)는 대상물 안착부(233)를 이루는 플레이트(233a)의 외측부에 연결되고 상호 대향되게 배치된 적어도 한 쌍의 가압부재(235a)를 포함한다.
구체적으로, 플레이트(233a)의 외측부를 상방으로 절곡되게 형성하고, 플레이트(233a)의 외측부 절곡된 영역(233c)에 한 쌍의 가압부재(235a)를 각각 삽입하고 상호 대향되게 배치한다.
그리고, 한 쌍의 가압부재(235a)는 각각 플레이트(233a)의 외측부에 상호 접근 및 이격 가능하게 연결된다. 예를 들어, 가압부재(235a)와 플레이트(233a)의 외측부에 상호 대응되는 나사선을 형성하여 가압부재(235a)의 회전에 의해 가압부재(235a)가 플레이트(233a)의 외측부에 대해 전후진 방향으로 상대이동될 수 있도록 한다.
대상물(M)을 대상물 안착부(233)에 고정하는 동작은 안착홀(233b)에 대상물(M)이 안착된 상태에서 한 쌍의 가압부재(235a)를 상호 접근되게 이동시켜 대상물(M)의 외면을 접촉 가압하며, 반대로 대상물(M)을 대상물 안착부(233)에 고정해제하는 동작은 한 쌍의 가압부재(235a)를 상호 이격되게 이동시켜 대상물(M)의 외면에서 접촉 해제한다.
한편, 대상물(M)을 대상물 안착부(233)에 안착하고 고정한 후, 전술한 바와 같이 대상물(M)에 조명광을 조사한다.
대상물(M)에 조명광을 조사하는 광원부(270)는 하우징(231)의 외측에 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.
직육면체 형상을 갖는 하우징(231)의 4 측면(231a)이 반투명재질로 형성된 경우에, 조명광에 의해 대상물(M)에 명암이 생기는 것을 방지하기 위해 광원부(270)는 하우징(231)의 4 측면(231a)에 대향되게 4개가 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 광원부(270)는 대상물(M)을 향하여 백색광을 조사하는 발광 다이오드, 텅스텐 할로겐 램프 등의 광원을 포함한다.
그리고, 대상물(M)을 대상물 안착부(233)에 고정하고, 대상물(M)에 조명광을 조사한 후, 대상물(M)에 대한 영상을 촬영한다.
본 실시예에 따른 영상 촬영부(290)는 하우징(231)의 외측에 배치되어 대상물(M)을 촬영하는 적어도 하나의 카메라(291)와, 카메라(291)에 연결되어 카메라(291)를 대상물(M)에 대해 상대 이동시키는 카메라 이동부(293)를 포함한다.
도 2에서는 하우징(231)의 상부에 하나의 카메라(291)가 배치되게 도시되었으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며 하우징(231)의 상부에 복수 개의 카메라(291)를 설치하여 대상물(M)의 전면(全面)을 촬영할 수 있다.
또한, 카메라(291)를 하우징(231)의 측부에 배치할 수 있으며, 이때 카메라(291)에 대향되는 하우징(231)의 일면은 투명재질로 형성된다.
그리고, 카메라 이동부(293)는 대상물(M)에 대한 영상의 크기 및 대상물(M)에 대한 카메라(291)의 초점거리를 조절할 수 있도록 대상물(M)에 대해 카메라(291)를 상대이동시키는 역할을 한다.
카메라 이동부(293)는 LM 방식으로 구성될 수 있다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 카메라 이동부(293)는, 카메라(291)의 이동을 안내하는 가이드 프레임(293a)과, 일측이 가이드 프레임(293a)에 연결되고 타측이 카메라(291)에 연결되는 지지블록(293b)과, 지지블록(293b)에 연결되어 지지블록(293b)을 가이드 프레임(293a)을 따라 이동가능하게 하는 지지블록 구동부(293c)를 포함한다.
가이드 프레임(293a)은 대상물(M)에 대해 높이방향으로 길게 형성되며, 카메라(291)는 가이드 프레임(293a)을 따라 높이방향으로 승강된다. 이때, 카메라(291)의 승강은 일측이 가이드 프레임(293a)에 연결되고 타측이 카메라(291)에 연결된 지지블록(293b)을 가이드 프레임(293a)을 따라 높이방향으로 승강되게 한다.
상기한 지지블록(293b)의 승강은 지지블록(293b)에 연결된 지지블록 구동부(293c)의 구동에 의한다. 지지블록 구동부(293c)는 가이드 프레임(293a)의 길이방향을 따라 배치되고 지지블록(293b)에 결합된 제1 스크류부재(미도시)와, 제1 스크류부재의 일측에 결합되어 제1 스크류부재를 시계 또는 반시계방향으로 회전시키는 제1 구동모터(293d)를 포함한다.
제1 구동모터(293d)의 회전에 의해 제1 스크류부재가 회전되는 경우에 제1 스크류부재에 결합된 지지블록(293b)은 가이드 프레임(293a)을 따라 이동되며, 동시에 지지블록(293b)과 함께 카메라(291)가 가이드 프레임(293a)을 따라 이동된다.
한편, 하우징(231)의 외측에 배치된 카메라(291)와 대상물(M)이 상호 정렬되지 않은 경우 영상으로부터 대상물(M)에 형태 및 색채에 관한 영상정보가 왜곡되거나 대상물(M)에 관한 영상정보를 획득하지 못하는 경우에 발생된다.
따라서, 본 실시예에 따른 영상 촬영장치(200)는 카메라(291)와 대상물(M) 상호 간을 정렬하는 정렬유닛(250)을 더 포함한다.
정렬유닛(250)은 하우징(231)의 하부를 지지하며 하우징(231)을 평면 상의 교차되는 두 축을 중심축으로 하우징(231)을 회전하거나 하우징(231)을 수평방향으로 이동시켜 카메라(291)와 대상물(M) 상호 간을 정렬한다.
도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시예에 따른 정렬유닛(250)은 하우징(231)의 하부를 지지하는 제1 스테이지(251)와, 제1 스테이지(251)의 하부에 연결되어 제1 스테이지(251)를 지지하되 제1 스테이지(251)를 평면 상의 교차되는 두 축(X축, Y축)을 각각 회전축으로 제1 스테이지(251)를 회전가능하게 하는 제1 스테이지 회전부(253)를 포함한다.
제1 스테이지(251)는 하우징(231)을 지지하는 역할을 한다. 제1 스테이지(251)의 상면에는 하우징(231)이 안착되어 지지된다.
그리고, 제1 스테이지(251)는 제1 스테이지 회전부(253)에 의해 X축 및 Y축을 각각 회전축으로 회전된다. 즉, 제1 스테이지 회전부(253)는 카메라(291)와 대상물(M) 상호 간을 정렬하기 위해 제1 스테이지(251)를 X축 및/또는 Y축을 회전축으로 회전가능하게 한다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 하우징(231)의 상부에 하나의 카메라(291)가 설치되고 카메라(291)의 렌즈에 입사하는 입사광과 대상물 안착부(233)에 안착된 대상물(M)이 상호 직교되게 하기 위해 제1 스테이지 회전부(253)는 제1 스테이지(251)를 X축 및/또는 Y축을 회전축으로 회전시킨다.
이로써, 카메라(291)에 의해 촬영되는 대상물(M)에 대한 왜곡없고 선명한 영상을 획득할 수 있다.
구체적으로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 제1 스테이지 회전부(253)는 제1 스테이지(251)의 하부 중심부에 결합되어 제1 스테이지(251)를 지지하되 제1 스테이지(251)의 회전중심을 이루는 지지부재(253a)와, 제1 스테이지(251)의 하부 모서리 영역에 각각 배치되어 제1 스테이지(251)를 지지하며 제1 스테이지(251)의 모서리 영역을 높이방향으로 승강시켜 제1 스테이지(251)가 지지부재(253a)를 회전중심으로 회전가능하게 하는 복수의 액츄에이터(253b)를 포함한다.
지지부재(253a)는 제1 스테이지(251)에 접촉되는 영역이 구형으로 형성되어 제1 스테이지(251)의 하부 중심부에 회전 가능하게 결합된 상태에서 제1 스테이지(251)를 지지하는 역할을 한다. 이처럼, 지지부재(253a)는 제1 스테이지(251)에 대해 상대 회전가능하게 결합될 수 있다.
그리고, 복수의 액츄에이터(253b)는 제1 스테이지(251)의 하부 모서리 영역에 각각 배치되어 두 개가 하나의 단위유닛을 이루어 제1 스테이지(251)를 X축 및/또는 Y축 방향으로 회전되도록 제1 스테이지(251)의 모서리 영역을 높이방향으로 승강시키는 역할을 한다.
예를 들어, 제1 스테이지(251)를 X축을 회전축으로 회전하고자 하는 경우에, 도 6a에서 도시한 바와 같이 제1 스테이지(251)의 우측에 배치된 두 개의 액츄에이터(253b)는 하나의 단위유닛을 이루어 제1 스테이지(251)의 우측을 상승시키고, 제1 스테이지(251)의 좌측에 배치된 두 개의 액츄에이터(253b)는 또 다른 하나의 단위유닛을 이루어 제1 스테이지(251)의 좌측을 하강시킬 수 있다.
또한, 도 6b에서 도시한 바와 같이 제1 스테이지(251)를 Y축을 회전축으로 회전하고자 하는 경우에, 제1 스테이지(251)의 뒤측에 배치된 두 개의 액츄에이터(253b)는 하나의 단위유닛을 이루어 제1 스테이지(251)의 뒤측을 상승시키고, 제1 스테이지(251)의 앞측에 배치된 두 개의 액츄에이터(253b)는 또 다른 하나의 단위유닛을 이루어 제1 스테이지(251)의 앞측을 하강시킬 수 있다.
또한, 카메라(291)가 수평방향으로 이동되는 경우에 하우징(231) 및 대상물(M)을 카메라(291)의 이동에 대응하여 수평방향으로 이동시킬 수 있도록, 본 실시예에 따른 정렬유닛(250)은 제1 스테이지 회전부(253)의 하부를 지지하는 제2 스테이지(255)와, 제2 스테이지(255)에 결합되어 제2 스테이지(255)를 수평방향으로 왕복운동 가능하게 하는 제2 스테이지 이동부(257)를 더 포함한다.
제2 스테이지(255)는 제1 스테이지 회전부(253)의 하부를 지지하는 역할을 한다. 구체적으로, 지지부재(253a)의 하부 및 복수의 액츄에이터(253b)의 하부가 제2 스테이지(255)에 결합되어 지지된다.
그리고, 제2 스테이지 이동부(257)는 제2 스테이지(255)에 결합되어 제2 스테이지(255)를 수평방향으로 이동시키는 역할을 한다.
제2 스테이지(255)의 이동에 의해 제1 스테이지(251), 하우징(231) 및 대상물(M)도 함께 수평방향으로 이동된다.
구체적으로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 제2 스테이지 이동부(257)는, 챔버(210)의 바닥면에 길게 배치되는 가이드레일(257a)과, 일측이 제2 스테이지(255)에 연결되고 타측이 가이드레일(257a)에 접촉되며 가이드레일(257a)을 따라 이동하는 가이드블록(257b)과, 제2 스테이지(255)에 연결되되 제2 스테이지(255)를 가이드레일(257a)을 따라 이동시키는 제2 스테이지 구동부(257c)를 포함한다.
제2 스테이지 이동부(257)는 LM방식으로 구성될 수 있다.
가이드레일(257a)은 Y축방향을 따라 챔버(210)의 바닥면에 길게 배치되며, 제2 스테이지(255)는 가이드레일(257a)을 따라 Y축 방향으로 수평이동된다.
제2 스테이지(255)의 수평방향 이동은 제2 스테이지 구동부(257c)의 동작에 의해 제2 스테이지(255)가 수평방향으로 이동되면 동시에 가이드블록(257b)이 가이드레일(257a)을 따라 수평 이동되고 이로써 제2 스테이지(255)가 Y축 방향으로 수평이동되는 것이다.
즉, 상기한 가이드블록(257b)의 수평이동은 제2 스테이지 구동부(257c)의 구동에 의한다.
제2 스테이지 구동부(257c)는 가이드레일(257a)의 길이방향을 따라 배치되고 제2 스테이지(255)에 결합된 제2 스크류부재(257d)와, 제2 스크류부재(257d)의 일측에 결합되어 제2 스크류부재(257d)를 시계 또는 반시계방향으로 회전시키는 제2 구동모터(257e)를 포함한다.
제2 구동모터(257e)의 회전에 의해 제2 스크류부재(257d)가 회전되는 경우에 제2 스크류부재(257d)에 결합된 제2 스테이지(255)는 가이드레일(257a)을 따라 이동되며, 동시에 제2 스테이지(255)와 함께 제1 스테이지(251)가 가이드레일(257a)을 따라 수평 이동된다.
한편, 도 5에서는 제2 스테이지(255)가 Y축 방향으로 왕복운동가능하게 도시되었으나 제2 스테이지(255)가 X축 방향으로 왕복운동 가능하게 마련될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 영상 촬영장치(200)에 의해 촬영된 대상물(M)에 대한 영상은 영상 처리장치(300)로 전송되며, 영상 처리장치(300)는 촬영된 영상으로부터 대상물(M)의 형태와 색채분포를 획득하는 역할을 한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 영상 처리장치(300)는, 영상 촬영장치(200)로부터 수신된 영상에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부(370)와, 영상을 시각적으로 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(310)와, 대상물(M)의 형태와 색채 분포에 따라 복수의 처리영역(331)으로 분할된 영상에 대해 복수의 처리영역(331) 각각에 배치된 픽셀들이 갖는 알지비(RGB) 데이터의 평균값을 연산하는 영상 처리부(330)와, 디스플레이부(310)에 영상을 표시하며 복수의 처리영역(331) 각각을 복수의 처리영역(331) 각각이 갖는 알지비 데이터의 평균값으로 재처리하는 제어부(350)를 포함한다.
본 실시예에서 필터부(370)는 영상 촬영장치(200)에서 수신된 대상물(M)을 촬영한 영상을 필터링하여 외란에 의한 노이즈를 제거한다.
그리고, 필터부(370)를 거친 영상은 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 디스플레이부(310)에 표시된다.
또한, 도 8에서 도시한 바와 같이, 사용자는 디스플레이부(310)에 표시된 영상을 대상물(M)의 형태와 색채 분포에 따라 복수의 처리영역(331)으로 분할하도록 지정할 수 있다.
이는 예를 들어 대상물(M)이 사과와 같은 과실인 경우에 사과가 성숙되기 전에는 엽록소가 많은 상태에서의 사과의 표면 색채가 녹색이며, 사과가 성숙됨에 따라 사과의 표면 색채가 빨간색으로 변한다.
따라서, 사과의 표면 색은 녹색과 빨간색이 혼재될 수 있으므로, 사과 표면을 사과 표면 색을 잘 반영할 수 있는 복수의 처리영역(331)으로 분할하고 후술할 영상 처리부(330)로 하여금 복수의 처리영역(331) 각각에 대한 영상 처리를 통해 복수의 처리영역(331) 각각을 복수의 처리영역(331)이 갖는 알지비 평균값으로 나타내기 위함이다.
영상 처리부(330)는 복수의 처리영역(331) 각각을 대표하는 색으로 영상처리하는 역할을 한다.
구체적으로, 영상 처리부(330)는 복수의 처리영역(331) 각각에 배치된 픽셀(pixel)들이 갖는 알지비(RGB) 데이터의 평균값을 산출한다.
이때, 처리영역(331) 내에 대상물(M)의 형태를 나타내는 경계선이 존재하는 경우에, 처리영역(331) 중 대상물(M)의 형태를 나타내는 경계선의 외측에 위치한 처리영역(331) 내의 픽셀들이 갖는 알지비 데이터는 제외하고 경계선의 내측에 위치한 처리영역(331) 내의 픽셀들이 갖는 알지비 데이터의 평균값을 산출한다.
그리고, 제어부(350)는 복수의 처리영역(331) 각각이 갖는 알지비 데이터 평균값으로 대상물(M)에 대한 영상을 재처리하여 이를 디스플레이부(310)에 표시한다.
상기와 같이, 대상물(M)에 대한 영상을 복수의 처리영역(331)으로 분할하고, 분할된 복수의 처리영역(331) 각각이 갖는 대표색으로 영상을 처리함으로써 사과와 같은 과실의 성숙도 및 품질을 판별할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 색채 측정 시스템 200: 영상 촬영장치
210: 챔버 230: 대상물 수용유닛
231: 하우징 233: 대상물 안착부
235: 대상물 고정부 250: 정렬유닛
251: 제1 스테이지 253: 제1 스테이지 회전부
255: 제2 스테이지 257: 제2 스테이지 이동부
270: 광원부 290: 영상 촬영부
291: 카메라 293: 카메라 이동부
300: 영상 처리장치 310: 디스플레이부
330: 영상 처리부 350: 제어부
370: 필터부

Claims (14)

  1. 암실을 형성하는 챔버;
    상기 챔버의 내부에 마련되며, 대상물이 수용되는 대상물 수용유닛;
    상기 챔버의 내부에 마련되되, 상기 대상물 수용유닛의 외측에 배치되어 대상물에 조명광을 조사하는 적어도 하나의 광원부; 및
    상기 챔버의 내부에 마련되되, 대상물을 촬영하는 영상 촬영부를 포함하며,
    상기 대상물 수용유닛은,
    대상물을 감싸도록 배치되되, 상기 광원부에 대향되는 면은 조명광이 면을 따라 확산되도록 반투명재질로 형성되고 상기 영상 촬영부에 대향되는 면은 투명재질로 형성되는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 마련되되, 중심부에 대상물의 일 영역이 삽입되어 안착되는 안착홀이 형성되고 외측부가 상방으로 절곡되게 형성된 플레이트와 상기 플레이트의 하부에 마련되되 상기 안착홀에 대향되게 배치되어 상기 안착홀에 삽입되는 대상물의 일 영역을 접촉 지지하는 지지바를 포함하는 포함하는 대상물 안착부; 및
    상기 플레이트의 외측부 절곡된 영역에 각각 삽입되고 상호 대향되게 배치되며 회전에 의해 상기 플레이트의 외측부에 대해 전후진 방향으로 상대이동하여 상호 접근 및 이격되면서 대상물의 외면을 접촉 가압 및 가압 해제하는 적어도 한 쌍의 가압부재를 포함하여, 대상물을 상기 안착부에 고정 및 고정 해제하는 대상물 고정부를 포함하는 영상 촬영장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상 촬영부는,
    상기 대상물 수용유닛의 외측에 배치되어 대상물을 촬영하는 적어도 하나의 카메라; 및
    상기 카메라에 연결되며, 상기 카메라를 대상물에 대해 상대 이동시키는 카메라 이동부를 포함하는 영상 촬영장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 카메라 이동부는,
    상기 카메라의 이동을 안내하는 가이드 프레임;
    일측이 상기 가이드 프레임에 연결되고 타측이 상기 카메라에 연결되는 지지블록; 및
    상기 지지블록에 연결되어 상기 지지블록을 상기 가이드 프레임을 따라 이동가능하게 하는 지지블록 구동부를 포함하는 영상 촬영장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 하우징의 하부를 지지하되, 상기 카메라와 대상물 상호 간을 정렬하는 정렬유닛을 더 포함하는 영상 촬영장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정렬유닛은,
    상기 하우징의 하부를 지지하는 제1 스테이지; 및
    상기 제1 스테이지의 하부에 연결되어 상기 제1 스테이지를 지지하되, 상기 제1 스테이지를 평면 상의 교차되는 두 축을 각각 회전축으로 회전가능하게 하는 제1 스테이지 회전부를 포함하는 영상 촬영장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스테이지 회전부는,
    상기 제1 스테이지의 하부 중심부에 결합되어 상기 제1 스테이지를 지지하되, 상기 제1 스테이지에 대해 상대 회전하며 상기 제1 스테이지의 회전중심을 이루는 지지부재; 및
    상기 제1 스테이지의 하부 모서리 영역에 각각 배치되어 상기 제1 스테이지를 지지하되, 상기 제1 스테이지의 모서리 영역을 높이방향으로 승강시켜 상기 제1 스테이지가 상기 지지부재를 회전중심으로 회전가능하게 하는 복수의 액츄에이터를 포함하는 영상 촬영장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정렬유닛은,
    상기 복수의 액츄에이터의 하부를 지지하는 제2 스테이지; 및
    상기 제2 스테이지에 결합되어 상기 제2 스테이지를 수평방향으로 왕복운동 가능하게 하는 제2 스테이지 이동부를 더 포함하는 영상 촬영장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 스테이지 이동부는,
    상기 챔버의 바닥면에 길게 배치되는 가이드레일;
    일측이 상기 제2 스테이지에 연결되고 타측이 상기 가이드레일에 접촉되며, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 가이드블록; 및
    상기 제2 스테이지에 연결되되, 상기 제2 스테이지를 상기 가이드레일을 따라 이동시키는 제2 스테이지 구동부를 포함하는 영상 촬영장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    대상물을 향하여 백색광을 조사하는 광원을 포함하는 영상 촬영장치.
  12. 제1항에 따른 영상 촬영장치; 및
    상기 영상 촬영장치에서 촬영된 대상물에 대한 영상을 수신하여 처리하는 영상 처리장치를 포함하며,
    상기 영상 처리장치는,
    상기 영상을 시각적으로 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부; 및
    대상물의 형태와 색채 분포에 따라 복수의 처리영역으로 분할된 상기 영상에 대해, 상기 복수의 처리영역 각각에 배치된 픽셀들이 갖는 알지비(RGB) 데이터의 평균값을 연산하는 영상 처리부를 포함하는 색채 측정시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 영상 처리장치는,
    상기 디스플레이부에 상기 영상을 표시하며, 상기 복수의 처리영역 각각을 상기 복수의 처리영역 각각이 갖는 상기 알지비 데이터의 평균값으로 재처리하는 제어부를 더 포함하는 색채 측정시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 영상 처리장치는,
    상기 영상 촬영장치로부터 수신된 영상에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함하는 색채 측정시스템.
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