KR101824604B1 - Apparatus for compensating infra-red image and system using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적외선 센서 운용시 연속적으로 노출시간을 변경하는 방안에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 적외선 센서 운용시 환경변화에 의한 표적의 상태에 따라 노출시간을 연속적으로 변경하며 적외선 영상을 보정할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of continuously changing the exposure time when an infrared sensor is operated, and more particularly, to a method of continuously changing an exposure time according to a state of a target due to an environmental change when operating an infrared sensor, Lt; / RTI >
적외선 센서는 물체가 방출하는 적외선 영역의 미약한 에너지를 검출하여 눈에 보이는 영상으로 변환하는 장비이다. 적외선 센서는 빛이 전혀 없는 상황에서도 영상 획득이 용이하여 군사용 감시 장비로 많이 활용되고 있다. 최근에는 송전선로의 이상 유무 판단, 저장탱크의 저장량 확인, 체열 검색 등 산업계와 의료계에서도 이용이 증가하고 있다. An infrared sensor is a device that detects weak energy in the infrared region emitted by an object and converts it into an image that is visible. The infrared sensor is widely used as military surveillance equipment because it is easy to acquire images even in the absence of light. In recent years, there has been an increase in usage in industrial and medical fields such as determination of abnormality of transmission line, storage amount of storage tank, and heat detection.
적외선 센서가 집속된 적외선을 검출하여 그에 상응하는 전기 신호로 변화시키고, 이 전기 신호는 적절한 신호처리를 통해 눈으로 볼 수 있는 영상으로 재현된다. The infrared sensor detects the focused infrared ray and converts it into an electrical signal corresponding to it, which is reproduced as an eye-viewable image through appropriate signal processing.
적외선 신호의 경우 노출시간이 출력에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나인데 이는 노출시간을 변경하여 픽셀 포화시점을 결정할 수 있고, SNR(Signal to noise ratio)도 바꿀 수 있기 때문이다.In the case of infrared signals, the exposure time is one of the most important factors affecting the output because it can change the exposure time to determine the pixel saturation point and also the signal to noise ratio (SNR).
대부분 시스템의 노출시간은 ROIC(Read-Out Integrated Circuit) 특성과 같은 운용상황을 고려하여 사전 모델링 및 시뮬레이션을 통해서 결정하고, 노출시간 별로 별개의 보정 테이블을 구축하여 저장한다.Most system exposure time is determined through pre-modeling and simulation considering operating conditions such as read-out integrated circuit (ROIC) characteristics, and a separate correction table is constructed and stored for each exposure time.
한편, 적외선 센서는 열을 센싱하는 장비이므로 계절과 같은 환경에 따른 적외선 에너지의 양의 차이로 정보량의 변화폭이 큰 특성을 갖기 때문에, 환경변화에 따라 즉각적이고 연속적으로 노출시간을 변경하며 적외선 영상을 보정할 수 있는 기술이 필요하다.On the other hand, since the infrared sensor is a device that senses heat, the variation of the information amount is large due to the difference of the amount of infrared energy due to the environment like the season. Therefore, the infrared image is changed immediately and continuously according to the environment change. A technique that can be calibrated is needed.
한국등록특허 제10-1407723호는 비행체에서 움직임에 의한 적외선 영상의 불균일성을 보정하는 방법에 대하여 기술하고 있으나, 이 방법은 환경변화에 의한 표적의 상태에 따라 노출시간을 연속적으로 변경하도록 보정 테이블을 개선하는 기술에 대해서는 언급하고 있지 않다. Korean Patent No. 10-1407723 describes a method for correcting the non-uniformity of infrared images due to motion in a vehicle, but this method is not suitable for a correction table to continuously change the exposure time according to the state of the target due to environmental change It does not mention the technology to improve.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 적외선 센서 운용시 환경변화에 의한 표적의 상태에 따라 노출시간을 연속적으로 변경하며 적외선 영상을 보정할 수 있는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치를 제안함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an infrared sensor capable of continuously changing an exposure time according to a state of a target due to an environmental change when operating an infrared sensor, And a correction coefficient generating unit for correcting the correction coefficient.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 환경변화에 의한 표적의 상태에 따라 적외선 센서의 노출시간을 산출하는 노출시간 산출부 및 상기 적외선 센서의 노출시간에 따라 변동되는 이득 및 오프셋을 산출하는 보정계수 산출부를 포함하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치를 제안한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an infrared sensor comprising: an exposure time calculating unit for calculating an exposure time of an infrared sensor according to a state of a target caused by an environmental change; A correction coefficient calculating unit for continuously changing the exposure time when operating the infrared sensor including the correction coefficient calculating unit for calculating the correction coefficient.
바람직하게는, 보정계수 산출부는, 노출시간 별로 미리 생성된 이득 및 오프셋 보정 테이블을 이용하여 특정 노출시간들에 해당하는 데이터에 리니어 피팅을 적용하고, 상기 리니어 피팅을 통해 상기 노출시간에 따라 변동하는 이득을 구하는 제1 산술관계 및 상기 노출시간에 따라 변동하는 오프셋을 구하는 제2 산술관계를 구한다.Preferably, the correction-coefficient calculating unit applies linear fitting to data corresponding to specific exposure times using a gain and offset correction table generated in advance for each exposure time, A first arithmetic relation for obtaining a gain and a second arithmetic relation for obtaining an offset varying with the exposure time are obtained.
바람직하게는, 보정계수 산출부는 상기 제1 산술관계를 상기 이득과 노출시간과의 제1 선형관계식으로 산출하고, 상기 제2 산술관계를 상기 오프셋과 노출시간과의 제2 선형관계식으로 산출한다.Preferably, the correction-coefficient calculating unit calculates the first arithmetic relationship as a first linear relationship between the gain and the exposure time, and calculates the second arithmetic relationship as a second linear relationship between the offset and the exposure time.
바람직하게는, 보정계수 산출부는, 상기 보정 테이블에서 제1 시간구간과 상기 제1 시간구간보다 높은 제2 시간구간에 대한 두 개 세트의 보정 테이블을 구하고, 상기 제1 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제1 이득과 상기 제2 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제2 이득을 리니어 피팅하여, 상기 제1 선형관계식의 기울기 및 절편 파라미터를 구하고, 상기 제2 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제1 오프셋과 상기 제2 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제2 오프셋을 리니어 피팅하여, 제2 선형관계식의 기울기 및 절편 파라미터를 구한다.Preferably, the correction coefficient calculator calculates two sets of correction tables for the first time interval and the second time interval higher than the first time interval in the correction table, Linearly fitting the first gain and the second gain corresponding to the correction table of the second time interval to obtain the slope and the slicing parameter of the first linear relation, And the second offset corresponding to the correction table of the second time interval are linearly fitted to obtain the slope and slice parameters of the second linear relation.
바람직하게는 상기 보정계수 산출부는, 상기 노출시간 산출부에 의해 산출된 노출시간을 상기 제1 산술관계식 및 제2 산술관계식에 대입하여 상기 이득 및 오프셋을 구하는 구성에 의해, 이득 및 오프셋 보정 테이블을 생략하고도, 연속적으로 상기 노출시간을 변경한다.Preferably, the correction-coefficient calculating unit may calculate the gain and offset correction table by substituting the exposure time calculated by the exposure-time calculating unit into the first arithmetic relational expression and the second arithmetic relational expression to obtain the gain and offset Even if this is omitted, the exposure time is continuously changed.
바람직하게는 노출시간 산출부는, 상기 환경변화에 의해 변화하는 상기 표적의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도값에 따라 상기 적외선 센서의 노출시간을 산출하는 알고리즘을 이용한다.Preferably, the exposure time calculation unit uses an algorithm that measures the temperature of the target that changes with the environmental change, and calculates the exposure time of the infrared sensor according to the measured temperature value.
바람직하게는 노출시간 산출부는, 상기 적외선 센서의 노출시간을 프레임 단위로 연속적으로 산출한다.Preferably, the exposure time calculation unit continuously calculates the exposure time of the infrared sensor in frame units.
또한, 본 발명에 따른 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치를 이용하는 시스템은 표적에 대한 적외선 영상을 획득하는 적외선 영상 획득부와, 상기 표적의 상태에 따라 적외선 센서의 노출시간을 산출하는 노출시간 산출부와, 상기 적외선 센서의 노출시간에 따라 변동되는 이득 및 오프셋을 산출하는 보정계수 산출부 및 상기 산출된 이득 및 오프셋을 이용하여 상기 적외선 영상을 보정하는 적외선 영상 보정부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system using a correction coefficient generator for continuously changing an exposure time when an infrared sensor is operated, comprising: an infrared image acquiring unit acquiring an infrared image of a target; And an infrared image correction unit for correcting the infrared image by using the calculated gain and offset, wherein the infrared image correction unit includes: an infrared image correction unit for calculating a gain and an offset that vary according to an exposure time of the infrared sensor; do.
본 발명은 환경변화에 의한 표적의 상태에 따라 산출된 적외선 센서의 노출시간을 대입하고, 노출시간에 따라 변동하는 이득 및 오프셋을 산출하여 적외선 영상을 보정하는 데에 이용함으로써, 종래의 기술처럼 특정 적분시간만을 사용하지 않고도 시스템에서 적용 가능한 적분시간을 프레임 단위로 연속적으로 변경하며 적외선 영상을 보정할 수 있다.The present invention can be applied to an infrared ray sensor that calculates the gain and offset that vary according to the exposure time by substituting the exposure time of the infrared sensor calculated according to the state of the target due to the environmental change, The infrared ray image can be corrected by continuously changing the integration time applicable in the system frame by frame without using only the integration time.
이에 의해, 적외선 영상 보정의 효율성이 우수하면서도 기존의 노출시간별로 구축된 보정 테이블을 생략할 수 있어 메모리 사용량을 획기적으로 저감시킬 수 있으며, 보다 탄력적인 하드웨어 설계를 가능하게 한다.This makes it possible to omit the correction table constructed for each exposure time, which is excellent in the efficiency of IR image correction, to drastically reduce the amount of memory usage, and enable more flexible hardware design.
아울러, 기존에는 적외선 센서 운용 시 몇 개의 노출시간만을 선택적으로 사용하기 때문에 획득한 적외선 영상의 정보량에 편차가 큰 문제가 있었다면, 본 발명은 제한없이 노출시간을 연속적으로 변화시킴으로써, 적외선 영상의 정보량에 편차를 줄일 수 있다.In addition, if there is a problem that the information amount of the obtained infrared image is greatly varied because the conventional infrared sensor uses only a few exposure time selectively, the present invention continuously changes the exposure time without limitation, Deviations can be reduced.
도 1은 일반적인 적외선 영상 보정 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 보정계수 산출과정을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 보정계수 산출방안을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a view schematically showing a general infrared image correction method.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a correction coefficient generating apparatus for continuously changing exposure time when an infrared ray sensor is operated according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a correction coefficient calculation process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for schematically explaining a correction coefficient calculation method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 일반적인 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치에 대한 특성과 문제점을 소개한 후, 이들 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예가 채택하고 있는 기술적 수단을 순차적으로 제시하도록 한다.Before describing the embodiments of the present invention, the characteristics and problems of the correction coefficient generation device for continuously changing the exposure time at the time of operating the general infrared ray sensor are introduced. To solve these problems, the embodiment of the present invention is adopted Provide the technical means in sequence.
도 1은 일반적인 적외선 영상 보정 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 적외선 영상 보정 방법에서는 노출시간별로 미리 구축된 이득 및 오프셋에 관한 보정 테이블을 이용해야하기 때문에, 노출시간별로 보정 테이블을 메모리에 저장해야 함으로 인해 저장용량의 한계라는 문제가 있고, 노출시간별로 보정 테이블을 구해야하기 때문에 연속적인 노출시간 변경이 거의 불가능한 문제가 있다. 또한, 이러한 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치의 운용 시 실질적으로 1~3개 정도의 노출시간만을 선택적으로 사용할 수 있기 때문에, 획득한 적외선 영상의 정보량에 편차가 큰 문제가 있다. 1 is a view schematically showing a general infrared image correction method. Referring to FIG. 1, in a general infrared image correction method, a correction table for gain and offset, which are previously established for each exposure time, must be used. Therefore, a correction table must be stored in a memory for each exposure time. There is a problem that it is almost impossible to continuously change the exposure time since the correction table must be obtained for each exposure time. In addition, since only one to three exposure times can be selectively used in the operation of the correction coefficient generation device for continuously changing the exposure time during operation of the infrared ray sensor, there is a problem that the amount of information of the acquired infrared ray image is large .
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 고안된 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치에 관한 것이다. 본 발명은 환경에 의한 표적의 상태변화에 따라 산출된 적외선 센서의 노출시간을 즉각적으로 대입하고, 노출시간에 따라 변동하는 이득 및 오프셋을 산출함으로써, 이를 통해 적외선 영상을 보정할 수 있다. 이에 의해, 적외선 영상 보정의 효율성이 우수하면서도 기존의 노출시간별로 구축된 보정 테이블을 생략할 수 있어 메모리 사용량을 획기적으로 저감시킬 수 있다.The present invention relates to a correction coefficient generator for continuously changing the exposure time when operating an infrared sensor designed to solve such a problem. The present invention can instantaneously substitute the exposure time of the infrared sensor calculated according to the state change of the target by the environment and calculate the gain and offset that vary with the exposure time to thereby correct the infrared image. Thus, it is possible to omit the correction table established for each existing exposure time while the efficiency of IR image correction is excellent, and the memory usage can be drastically reduced.
아울러, 기존에는 적외선 센서 운용 시 몇 개의 노출시간만을 선택적으로 사용하기 때문에 획득한 적외선 영상의 정보량에 편차가 큰 문제가 있었다면, 본 발명은 제한없이 노출시간을 연속적으로 변화시킴으로써, 적외선 영상의 정보량에 편차를 줄일 수 있다. In addition, if there is a problem that the information amount of the obtained infrared image is greatly varied because the conventional infrared sensor uses only a few exposure time selectively, the present invention continuously changes the exposure time without limitation, Deviations can be reduced.
이하 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 보정계수 산출과정을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a correction coefficient generation apparatus for continuously changing exposure time when an infrared ray sensor is operated according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a flowchart schematically showing a calculation process. Fig.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치(100)는 적외선 영상 획득부(110), 노출시간 산출부(120), 보정 계수 산출부(130), 적외선 영상 보정부(140), 전원부(150) 및 주제어부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the correction
전원부(150)는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치(100)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 주제어부(160)는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치(100)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.The power supply unit 150 performs a function of supplying power to each configuration of the correction
적외선 영상 획득부(110)는 표적을 포함하는 적외선 영상을 획득하는 기능을 수행한다.The infrared image obtaining unit 110 performs a function of obtaining an infrared image including a target.
노출시간 산출부(120)는 환경변화에 의한 표적의 상태변화에 따라 적외선 센서의 노출시간을 산출한다. 이를 위해 노출시간 산출부(120)는 환경변화에 의해 변화하는 상기 표적의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도값에 따라 상기 적외선 센서의 노출시간을 산출하는 알고리즘을 이용할 수 있다. 여기서 알고리즘은 여러 상황에 따라 다양한 변화 요소를 고려하여 노출시간을 자동적으로 변경하는 기법일 수 있다. 그리고, 노출시간 산출부(120)는 상기 알고리즘의 설정에 따라 적외선 센서의 노출시간을 프레임 단위로 연속적으로 산출할 수 있다. The exposure time calculating unit 120 calculates the exposure time of the infrared sensor according to the change of the target state due to the environmental change. For this, the exposure time calculating unit 120 may use an algorithm that measures the temperature of the target that changes due to an environmental change, and calculates the exposure time of the infrared sensor according to the measured temperature value. Here, the algorithm can be a technique of automatically changing the exposure time considering various change factors according to various situations. The exposure time calculating unit 120 may continuously calculate the exposure time of the infrared sensor in units of frames according to the setting of the algorithm.
보정계수 산출부(130)는 적외선 센서의 노출시간에 따라 변동되는 이득 및 오프셋을 산출한다. 도 3을 참조하여 설명하자면, 보정계수 산출부(130)는 노출시간 별로 미리 생성된 이득 및 오프셋 보정 테이블(201, 202)을 이용하여 특정 노출시간들에 해당하는 데이터에 리니어 피팅(linear fitting)을 적용한다. The correction-coefficient calculating unit 130 calculates a gain and an offset that vary depending on the exposure time of the infrared sensor. 3, the correction coefficient calculating unit 130 performs linear fitting on data corresponding to specific exposure times using the gain and offset correction tables 201 and 202 previously generated for each exposure time, Is applied.
그리고, 리니어 피팅을 통해 노출시간에 따라 변동하는 이득을 계산하는 제1 산술관계 및 상기 노출시간에 따라 변동하는 오프셋을 계산하는 제2 산술관계를 구한다. 즉, 노출시간에 따라 변경되는 이득 방정식 및 노출시간에 따라 변경되는 오프셋 방정식을 산출한다.Then, a first arithmetic relation for calculating the gain varying with the exposure time through the linear fitting and a second arithmetic relation for calculating the offset varying with the exposure time are obtained. That is, a gain equation that changes according to the exposure time and an offset equation that changes according to the exposure time are calculated.
제1 산술관계는 리니어 피팅을 통해 이득과 노출시간과의 제1 선형관계식으로 산출되고, 제2 산술관계는 리니어 피팅을 통해 오프셋과 노출시간과의 제2 선형관계식으로 산출된다.The first arithmetic relationship is calculated as a first linear relationship between the gain and the exposure time through the linear fitting, and the second arithmetic relationship is calculated as a second linear relationship between the offset and the exposure time through the linear fitting.
다시 말해, 보정계수 산출부(130)는 보정 테이블에서 제1 시간구간과 상기 제1 시간구간보다 높은 제2 시간구간에 대한 두 개 세트의 보정 테이블(201, 202)을 추출한다. 보정 테이블은 룩업 테이블(LUT)의 형태일 수 있다.In other words, the correction-coefficient calculating unit 130 extracts two sets of correction tables 201 and 202 for the first time interval and the second time interval higher than the first time interval in the correction table. The correction table may be in the form of a look-up table (LUT).
제1 시간구간의 보정 테이블(201)에 해당하는 제1 이득 a(i, j)과 상기 제2 시간구간의 보정 테이블(202)에 해당하는 제2 이득 a’(i, j)을 리니어 피팅하여, 제1 선형관계식(또는 이득 방정식)의 기울기 c 및 절편 파라미터 d를 구한다.(I, j) corresponding to the correction table 201 in the first time interval and the second gain a '(i, j) corresponding to the correction table 202 in the second time interval are linearly fitted To obtain the slope c and slicing parameter d of the first linear relationship equation (or gain equation).
그리고 제1 시간구간의 보정 테이블(201)에 해당하는 제1 오프셋 b(i, j)과 제2 시간구간의 보정 테이블(202)에 해당하는 제2 오프셋 b’(i, j)을 리니어 피팅하여, 제2 선형관계식(또는 오프셋 방정식)의 기울기 c’ 및 절편 파라미터 d’를 구한다.Then, the first offset b (i, j) corresponding to the correction table 201 in the first time interval and the second offset b '(i, j) corresponding to the correction table 202 in the second time interval are linearly fitted To obtain the slope c 'and the slice parameter d' of the second linear relation equation (or the offset equation).
이에 따라 이득 방정식은 수학식 1과 같이 산출된다.Accordingly, the gain equation is calculated as shown in Equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
Gain=c*x+dGain = c * x + d
여기서, Gain은 본 발명의 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치에 적용되는 이득을 의미하고, c는 이득 방정식의 기울기를 의미하며, d는 이득 방정식의 절편을 의미하고, x는 노출시간 변수를 의미한다. Here, Gain denotes a gain applied to the correction coefficient generator for continuous exposure time change when the infrared sensor of the present invention is operated, c denotes a slope of the gain equation, d denotes a slice of the gain equation, x is the exposure time variable.
오프셋 방정식은 수학식 2와 같이 산출된다.The offset equation is calculated as shown in Equation (2).
[수학식 2] &Quot; (2) "
Offset=c’*x+d’Offset = c '* x + d'
여기서, Offset은 본 발명의 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치에 적용되는 오프셋을 의미하고, c’는 오프셋 방정식의 기울기를 의미하며, d’는 오프셋 방정식의 절편을 의미하고, x는 노출시간 변수를 의미한다.Here, Offset denotes an offset applied to the correction coefficient generator for continuously changing the exposure time when the infrared sensor of the present invention is operated, c 'denotes the slope of the offset equation, and d' denotes the slice of the offset equation , And x is the exposure time variable.
여기서, 도 3에 도시된 보정계수 산출방법을 이용하여 산출한 수학식 1 및 수학식 2에 대해서 도 4에 도시된 산술관계로 다시 표현할 수 있다.Here, Equation 1 and Equation 2 calculated using the correction coefficient calculation method shown in FIG. 3 can be expressed again by the arithmetic relationship shown in FIG.
도 4를 참조하여, 본 발명의 적외선 영상 보정을 위한 보정식, 이득 방정식 및 오프셋 방정식을 표현하자면 다음 수학식 3과 같다.Referring to FIG. 4, the correction equation, the gain equation and the offset equation for the infrared image correction of the present invention are expressed by the following equation (3).
[수학식 3] &Quot; (3) "
여기서, Scorrection(i, j)는 적외선 영상 보정 방정식, GainG (i, j)×Tint+OffsetG(i, j)는 본 발명의 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치에 적용되는 이득 Gain(i, j), GainO (i, j)×Tint+OffsetO(i, j)는 본 발명의 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치에 적용되는 오프셋 Offset(i, j)이다. 이를 수학식으로 표현하면 다음 수학식 4와 같다. Here, S correction (i, j) is a thermal image correction equation, Gain G (i, j) × T int + Offset G (i, j) is a correction coefficient for the continuous exposure time changed by the infrared sensor operating according to the present invention gain gain (i, j) applied to the generating device, gain O (i, j) × T int + Offset O (i, j) is a correction coefficient producing device for the infrared sensor operating time of continuous exposure time variations of the present invention (I, j), which is applied to the offset Offset (i, j) . This can be expressed by the following equation (4).
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서, GainG(i, j)는 이득 방정식의 기울기, Tint는 입력되는 노출시간 변수, OffsetG(i, j)는 이득 방정식의 절편이며, GainO(i, j)는 오프셋 방정식의 기울기, OffsetO(i, j)는 오프셋 방정식의 절편이다. Here, Gain G (i, j) is the slope of the gain equations, T int is the input exposure time variable, Offset G (i, j) is the intercept of the gain equation, Gain O (i, j) is the slope of the offset equations , Offset O (i, j) is the intercept of the offset equation.
이와 같이 보정계수 산출부(130)는 초기에 이득 방정식 파라미터와 오프셋 방정식 파라미터를 구하기 위해 보정 테이블의 서로 다른 시간구간의 데이터 세트를 한번 이용하는 것 이외에 노출시간별 보정 테이블을 이용할 필요가 없다. In this manner, the correction-coefficient calculating unit 130 does not need to use the correction table for each exposure time in addition to using the data set of different time intervals of the correction table at once to obtain the gain equation parameter and the offset equation parameter.
따라서 종래의 노출시간별로 구축된 보정 테이블을 생략할 수 있어 메모리 사용량을 획기적으로 저감시킬 수 있다.Therefore, it is possible to omit the correction table constructed according to the conventional exposure time, and the memory usage can be drastically reduced.
다시 도 2를 참조하여, 적외선 영상 보정부(140)는 보정계수 산출부(130)에서 산출된 이득 및 오프셋 값을 이용하여 입력된 노출시간 값에 따라 적외선 영상을 보정한다.Referring to FIG. 2 again, the infrared image correction unit 140 corrects the infrared image according to the input exposure time value using the gain and offset values calculated by the correction coefficient calculation unit 130. FIG.
이와 같은 적외선 영상 보정에 의해, 환경에 의한 표적의 상태변화에 따라 산출된 적외선 센서의 노출시간을 즉각적으로 대입하고, 노출시간에 따라 변동하는 이득 및 오프셋을 산출하여 적외선 영상을 보정함으로써, 종래의 기술처럼 특정 적분시간만을 사용하지 않고도 시스템에서 적용 가능한 적분시간을 프레임 단위로 연속적으로 변경하며 적외선 영상을 보정할 수 있다.By such infrared image correction, the exposure time of the infrared sensor calculated according to the state change of the target by the environment is immediately substituted, and the infrared image is corrected by calculating the gain and offset varying with the exposure time, The infrared ray image can be corrected by continuously changing the integration time applicable in the system frame by frame without using the specific integration time as in the technique.
한편, 도시되지는 않았지만, 디스플레이 장치를 통해 상기 적외선 영상이 보정될 때마다 상기 보정된 적외선 영상과 상기 표적의 상태 정보 및 해당 프레임 정보를 함께 디스플레이할 수 있다. 이때, 표적의 상태 정보는 해당 프레임에서 노출시간을 변경하게 한 온도 등과 같은 데이터일 수 있다. 이를 위해 표적의 상태 정보는 노출시간을 변경하게 하는 적어도 하나의 미리 설정된 임계치 구간들에 의해 구분된 정보일 수 있다. Although not shown, each time the infrared image is corrected through the display device, the corrected infrared image, the status information of the target, and the frame information may be displayed together. At this time, the status information of the target may be data such as the temperature or the like which changed the exposure time in the corresponding frame. To this end, the status information of the target may be information separated by at least one predetermined threshold section for changing the exposure time.
상술한 원리에 의해, 본 발명은 적외선 영상 보정의 효율성이 우수하면서도 기존의 노출시간별로 구축된 보정 테이블을 생략할 수 있어 메모리 사용량을 획기적으로 저감시킬 수 있으며, 보다 탄력적인 하드웨어 설계를 가능하게 한다.According to the above-described principle, the present invention is capable of omitting the correction table constructed in accordance with the existing exposure time with excellent efficiency of IR image correction, drastically reducing the memory usage, and enabling more flexible hardware design .
아울러, 기존에는 적외선 센서 운용 시 몇 개의 노출시간만을 선택적으로 사용하기 때문에 획득한 적외선 영상의 정보량에 편차가 큰 문제가 있었다면, 본 발명은 제한없이 노출시간을 연속적으로 변화시킴으로써, 적외선 영상의 정보량에 편차를 줄일 수 있다.In addition, if there is a problem that the information amount of the obtained infrared image is greatly varied because the conventional infrared sensor uses only a few exposure time selectively, the present invention continuously changes the exposure time without limitation, Deviations can be reduced.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.It is to be understood that the present invention is not limited to these embodiments, and all elements constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in one operation. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. In addition, such a computer program may be stored in a computer readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer to implement an embodiment of the present invention. As the recording medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or the like can be included.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Furthermore, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined in the Detailed Description. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, changes, and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (8)
상기 적외선 센서의 노출시간에 따라 변동되는 이득 및 오프셋을 산출하는 보정계수 산출부;를 포함하고,
상기 보정계수 산출부는,
노출시간 별로 미리 생성된 이득 및 오프셋에 관한 보정 테이블을 이용하여 특정 노출시간들에 해당하는 데이터에 리니어 피팅을 적용하고,
상기 리니어 피팅을 통해 상기 노출시간에 따라 변동하는 이득을 구하는 제1 산술관계식 및 상기 노출시간에 따라 변동하는 오프셋을 구하는 제2 산술관계식을 구하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치. An exposure time calculating unit for calculating an exposure time of the infrared sensor according to the state of the target due to the environmental change; And
And a correction coefficient calculation unit for calculating a gain and an offset that vary depending on an exposure time of the infrared sensor,
Wherein the correction-
A linear fitting is applied to data corresponding to specific exposure times using a correction table relating to gains and offsets previously generated for each exposure time,
A first arithmetic relational expression for obtaining a gain varying with the exposure time through the linear fitting, and a second arithmetic expression for obtaining an offset varying with the exposure time are obtained. A correction coefficient generating unit for generating a correction coefficient;
상기 보정계수 산출부는,
상기 제1 산술관계식을 상기 이득과 노출시간과의 제1 선형관계식으로 산출하고, 상기 제2 산술관계식을 상기 오프셋과 노출시간과의 제2 선형관계식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치.The method according to claim 1,
Wherein the correction-
Wherein the first arithmetic expression is calculated by a first linear relationship between the gain and the exposure time and the second arithmetic expression is calculated by a second linear relationship between the offset and the exposure time. A correction coefficient generator for changing the exposure time.
상기 보정계수 산출부는,
상기 보정 테이블에서 제1 시간구간과 상기 제1 시간구간보다 높은 제2 시간구간에 대한 두 개 세트의 보정 테이블을 구하고,
상기 제1 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제1 이득과 상기 제2 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제2 이득을 리니어 피팅하여, 상기 제1 선형관계식의 기울기 및 절편 파라미터를 구하며,
상기 제2 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제1 오프셋과 상기 제2 시간구간의 보정 테이블에 해당하는 제2 오프셋을 리니어 피팅하여, 상기 제2 선형관계식의 기울기 및 절편 파라미터를 구하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치. The method of claim 3,
Wherein the correction-
Wherein the correction table is obtained by obtaining two sets of correction tables for a first time interval and a second time interval higher than the first time interval in the correction table,
Linearly fitting a first gain corresponding to a correction table of the first time interval and a second gain corresponding to a correction table of the second time interval to obtain a slope and a slicing parameter of the first linear relation,
And linearly fitting a first offset corresponding to the correction table of the second time interval and a second offset corresponding to the correction table of the second time interval to obtain a slope and a slicing parameter of the second linear relation, Correction coefficient generator for continuous exposure time change when operating infrared sensor.
상기 보정계수 산출부는,
상기 노출시간 산출부에 의해 산출된 노출시간을 상기 제1 산술관계식 및 제2 산술관계식에 대입하여 상기 이득 및 오프셋을 구하는 구성에 의해, 이득 및 오프셋 보정 테이블을 생략하고도, 연속적으로 상기 노출시간을 변경하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치. The method according to claim 1,
Wherein the correction-
And the gain and offset are obtained by substituting the exposure time calculated by the exposure time calculating section into the first arithmetic expression and the second arithmetic expression to omit the gain and offset correction tables, Wherein the correction coefficient generation unit changes the exposure time continuously when the infrared sensor is operated.
상기 노출시간 산출부는,
상기 환경변화에 의해 변화하는 상기 표적의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도값에 따라 상기 적외선 센서의 노출시간을 산출하는 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치.The method according to claim 1,
The exposure time calculation unit calculates,
Wherein an algorithm for measuring the temperature of the target which changes in accordance with the environmental change and calculating an exposure time of the infrared sensor in accordance with the measured temperature value is used. Coefficient generator.
상기 노출시간 산출부는,
상기 적외선 센서의 노출시간을 프레임 단위로 연속적으로 산출하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치.The method according to claim 1,
The exposure time calculation unit calculates,
Wherein the exposure time of the infrared sensor is continuously calculated on a frame basis.
상기 표적의 상태에 따라 적외선 센서의 노출시간을 산출하는 노출시간 산출부;
상기 적외선 센서의 노출시간에 따라 변동되는 이득 및 오프셋을 산출하는 보정계수 산출부; 및
상기 산출된 이득 및 오프셋을 이용하여 상기 적외선 영상을 보정하는 적외선 영상 보정부;를 포함하고,
상기 보정계수 산출부는,
노출시간 별로 미리 생성된 이득 및 오프셋에 관한 보정 테이블을 이용하여 특정 노출시간들에 해당하는 데이터에 리니어 피팅을 적용하고,
상기 리니어 피팅을 통해 상기 노출시간에 따라 변동하는 이득을 구하는 제1 산술관계식 및 상기 노출시간에 따라 변동하는 오프셋을 구하는 제2 산술관계식을 구하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 운용시 연속적인 노출시간 변경을 위한 보정계수 생성장치를 이용하는 시스템.
An infrared ray image acquiring unit for acquiring an infrared ray image of the target;
An exposure time calculating unit for calculating an exposure time of the infrared sensor according to the state of the target;
A correction coefficient calculation unit for calculating a gain and an offset that vary depending on an exposure time of the infrared sensor; And
And an infrared image correcting unit for correcting the infrared image using the calculated gain and offset,
Wherein the correction-
A linear fitting is applied to data corresponding to specific exposure times using a correction table relating to gains and offsets previously generated for each exposure time,
A first arithmetic relational expression for obtaining a gain varying with the exposure time through the linear fitting, and a second arithmetic expression for obtaining an offset varying with the exposure time are obtained. Wherein the correction coefficient generating unit is configured to calculate the correction coefficient using the correction coefficient.
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