KR101950436B1 - 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치 - Google Patents

중적외선 영상에서의 물체 검출 장치 Download PDF

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Abstract

중적외선 영상에서의 물체 검출 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법은 중적외선 카메라를 이용하여 촬영된 중적외선 영상을 획득하는 단계; 영상 검출 장치가 상기 중적외선 영상을 분석하고 기준 값을 이용하여 상기 영상의 밝기를 조정하는 단계; 및 상기 영상 검출 장치가 상기 밝기가 조정된 영상을 사용자에게 출력하는 단계;를 포함하며, 상기 밝기를 조정하는 단계는, 상기 영상의 화소별 밝기를 조정한다.

Description

중적외선 영상에서의 물체 검출 장치{Object detection device in middle wavelength infrared video}
본 발명은 물체 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 중적외선을 이용하여 촬영한 수면 반사광이 존재하는 영상에서 물체를 용이하게 검출하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 중적외선(MWIR)은 원적외선(LWIR)에 비해 고온 다습한 환경에서 대기투과도가 높다. 따라서, 이러한 특성을 이용하여 다습한 환경인 해상에서 운용하는 장비에는 주로 중적외선을 이용한 장치들이 사용된다. 일 예로, 해상의 영상 촬영에는 중적외선 카메라가 사용되어 중적외선 영상을 획득할 수 있으며 이때 대조비 처리는 플래토 히스토그램 평활화(Plateau Histogram Equalization) 및 선형 펼침 등이 사용된다.
중적외선은 원적외선과 달리 해수면에 입사되었을 때 반사되어 해당 부분이 흑/백으로 반짝이는 현상이 나타난다. 상술된 플래토 히스토그램 평활화 및 선형 펼침 등의 대조비 처리 방식으로는 반짝이는 현상이 발생하는 경우 영상 내에서 물체를 용이하게 검출할 수 없고, 이로 인해 영상을 이용한 물체의 추적이 요구되는 경우 실패할 확률이 증가하는 문제점이 존재한다.
KR 0522203 B
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 중적외선 영상을 사용하면서 반짝이는 현상을 제거하여 물체의 검출이 용이한 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법이 제공된다. 상기 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법은, 중적외선 카메라를 이용하여 촬영된 중적외선 영상을 획득하는 단계; 영상 검출 장치가 상기 중적외선 영상을 분석하고 기준 값을 이용하여 상기 영상의 밝기를 조정하는 단계; 및 상기 영상 검출 장치가 상기 밝기가 조정된 영상을 사용자에게 출력하는 단계;를 포함하며, 상기 밝기를 조정하는 단계는, 상기 영상의 화소별 밝기를 조정한다.
상기 영상의 밝기를 조정하는 단계는, 상기 중적외선 영상을 분석하여 상기 영상의 밝기 히스토그램을 획득하는 단계; 상기 밝기 히스토그램에 상기 기준 값을 적용하여 상기 화소별 밝기를 조정하여 조정된 밝기 히스토그램을 생성하는 단계; 및 상기 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 상기 영상을 조정하여 상기 조정된 영상을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 조정된 밝기 히스토그램을 생성하는 단계는, 상기 기준 값보다 밝은 화소의 밝기를 가장 밝게 조정할 수 잇다.
상기 기준 값은, 기상 정보 및 해상 정보를 이용하여 해수면의 광반사율을 계산하여 획득되거나, 기존의 기준 값들을 이용하여 획득될 수 있다.
상기 영상을 조정하는 단계는, 상기 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 상기 영상의 화소 밝기를 조정하여 상기 조정된 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치가 제공된다. 상기 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치는, 중적외선을 이용하여 촬영된 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 영상을 전달받아 화소별 밝기를 분석하는 영상 분석부; 상기 영상의 밝기를 기준 값을 이용하여 변경 처리하여 조정 영상을 생성하는 영상 처리부; 및 상기 조정 영상을 사용자에게 출력하는 영상 출력부;를 포함한다.
상기 기준 값을 설정하는 기준 설정부를 더 포함하며, 상기 기준 값은 기상 정보 및 해상 정보를 이용하여 해수면의 광반사율을 계산하여 획득되거나, 기존의 기준 값들을 이용하여 획득될 수 있다.
상기 영상 분석부는, 상기 화소별 밝기를 이용하여 밝기 히스토그램을 분석 결과로 생성할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 밝기 히스토그램에 상기 기준 값을 적용하여 상기 기준 값 이상의 밝기를 가지는 상기 화소의 밝기를 가장 밝게 처리하여 조정된 밝기 히스토그램을 생성할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 상기 영상에 포함되는 상기 화소의 밝기를 조정하여 상기 조정 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법 및 장치는 해수면에 반사되는 태양 빛에 의한 영상 내의 반짝임 특성을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법 및 장치는 해수면 태양 반사의 영상 간섭을 감소시킴으로써 물체를 용이하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법을 간단히 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 (a) 중적외선 촬영 영상, (b) 촬영 영상의 밝기 히스토그램 (c) 조정된 밝기 히스토그램 및 (d) 조정된 영상을 각각 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치를 간단히 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법을 간단히 나타낸 순서도이고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 (a) 중적외선 촬영 영상, (b) 촬영 영상의 밝기 히스토그램 (c) 조정된 밝기 히스토그램 및 (d) 조정된 영상을 각각 나타낸 도이다. 이하에서는 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법에 대한 설명의 편의상 해당 방법을 사용하는 장치를 물체 검출 장치로 명명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 영상 분석 및 처리가 가능한 제어부가 존재하는 다양한 디지털 기기에도 사용될 수 있음이 명백하다. 또, 이하에서는 도 1 및 도 2를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법(100)은 영상을 획득하는 단계(S110), 영상을 분석하고 기준값을 이용하여 영상의 밝기를 조정하는 단계(S120) 및 밝기가 조정된 영상을 출력하는 단계(S130)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법(100)은 먼저, 물체 검출 장치가 영상을 획득한다(단계 S110). 물체 검출 장치는 외부로부터 중적외선으로 촬영된 영상을 도 2a와 같이 획득할 수 있으며 본 실시예에서 물체는 A 지점에 존재한다. 한편, 물체 검출 장치는 일 예로 중적외선 영상 카메라와 유선 또는 무선으로 연결되어 중적외선 촬영 영상을 획득할 수도 있으며, 내부 또는 외부 저장 장치와 연결되어 해당 장치로부터 기 저장된 중적외선 촬영 영상을 획득할 수도 있다.
다음으로, 물체 검출 장치가 영상을 분석하고 기준 값을 이용하여 영상의 밝기를 조정한다(단계 S120). 물체 검출 장치는, 단계 S110에서 획득한 중적외선 영상의 화소별 밝기를 분석하여 기준 값을 이용하여 일부 화소의 밝기를 변화시킴으로써 조정된 영상을 획득할 수 있다. 이때, 단계 S120은 영상을 분석하여 영상의 밝기 히스토그램을 획득하는 단계(S121), 밝기 히스토그램에 기준 값을 적용하여 조정된 밝기 히스토그램을 생성하는 단계(S123) 및 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 조정된 영상을 생성하는 단계(S125)를 포함한다.
물체 검출 장치는 먼저 중적외선 영상을 분석하여 영상의 밝기 히스토그램을 획득한다(단계 S121). 밝기 히스토그램은 영상에 포함된 픽셀들의 밝기를 각각 획득하여 도식화 한 히스토그램이다. 히스토그램은 x축이 픽셀의 밝기로, y축이 픽셀의 개수로 나타나며 도 2a의 촬영 영상은 도 2b의 밝기 히스토그램으로 나타날 수 있다.
다음으로, 물체 검출 장치는 밝기 히스토그램에 기준 값을 적용하여 조정된 밝기 히스토그램을 생성한다(단계 S123). 여기서, 기준 값은 밝기를 조정할 픽셀의 밝기 기준을 나타내는 값이다.
도 2b를 살펴보면, B는 영상에 포함된 추적하고자 하는 물체의 픽셀이 모여있는 부분이고, C는 배경 하늘의 픽셀이 모여있는 부분이며, D는 태양이 수면에 반사되어 반짝이는 현상이 나타나는 태양 반사파의 픽셀이 모여 있는 부분이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 방법은, 단계 S121을 이용하여 획득한 도 2b의 밝기 히스토그램에 기준 값을 적용하여 기준 값보다 밝은 밝기를 가지는 화소들의 밝기를 일괄적으로 가장 밝은 값으로 조정할 수 있고, 그 결과인 조정된 밝기 히스토그램이 도 2c에 나타나고 있다.
이때, 기준 값은 다양한 방법을 통해 그 값이 정의될 수 있다. 일 예로, 기준 값은 사용자가 직접 외부 입력 장치를 이용하여 그 값을 지정해 줄 수도 있고, 기존에 사용되었던 기준 값들을 이용하여 그 값이 정의될 수도 있으며, 외부로부터 기상 정보 및 해상 정보를 획득한 후 획득한 정보를 이용하여 해수면의 광반사율을 계산하여 획득할 수도 있다.
물체 검출 장치는 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 조정된 영상을 생성한다(단계 S125). 물체 검출 장치는 도 2c에 도시된 바와 같이 E로 표현되는 기준 값보다 높은 밝기를 가지는 픽셀들의 밝기가 F 지점에 형성되도록 밝기를 일괄적으로 가장 밝게 설정하여 조정된 밝기 히스토그램을 획득한 후, 해당 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 단계 S110에서 획득한 영상을 가공 또는 조정할 수 있다.
일 예로, 물체 검출 장치는 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 밝기가 변경된 픽셀의 밝기를 가장 밝게 조정함으로써 태양 반사광이 존재하는 픽셀의 밝기가 모두 가장 밝은 밝기로 변환된 조정 영상을 생성할 수 있으며 해당 영상이 도 2d에 도시되고 있다.
도 2a와 도 2d를 비교해 보면, 도 2a의 A 지점에 존재하는 물체에 비해 도 2d의 F 지점에 존재하는 물체는 태양 반사광으로 인한 반짝임이 존재하지 않기 때문에 보다 용이하게 관측될 수 있다.
마지막으로 물체 검출 장치는 사용자에게 밝기가 조정된 영상을 출력한다(단계 S130). 물체 검출 장치는 단계 S120(또는 단계 S125)에서 획득한 밝기가 조정된 영상을 사용자에게 출력할 수 있다. 이때, 물체 검출 장치는 사용자의 설정에 따라 영상에서 검출된 물체를 자동으로 추적할 수 있도록 중적외선 영상 카메라의 틸팅 각도를 조절할 수도 있고, 영상에서 물체가 사라지는 경우 경보를 송출함으로써 사용자에게 경고를 제공할 수도 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치를 간단히 나타낸 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치(300)는 영상 획득부(310), 영상 분석부(330), 기준 설정부(350), 영상 처리부(370) 및 영상 출력부(390)를 포함한다.
영상 획득부(310)는 중적외선 영상을 획득한다. 영상 획득부(310)는 중적외선 영상 카메라로 형성되어 직접 중적외선 촬영 영상을 획득할 수도 있고, 내부 또는 외부 저장 장치로부터 기 저장된 중적외선 촬영 영상을 획득하는 통신 모듈로 형성될 수도 있으며, 이러한 중적외선 촬영 영상이 상술한 바와 마찬가지로 도 2a에 도시되고 있다.
영상 분석부(330)는, 영상 획득부(310)를 통해 획득한 중적외선 촬영 영상을 분석하여 도 2b에 도시된 바와 같은 밝기 히스토그램을 생성한다. 밝기 히스토그램은 영상에 포함된 픽셀들의 밝기를 각각 획득하여 도식화 한 히스토그램으로 x축이 픽셀의 밝기, y축이 픽셀의 개수를 의미한다.
기준 설정부(350)는 밝기 히스토그램에서 밝기를 조정할 픽셀을 선정하기 위한 기준 값을 설정한다. 기준 값은, 밝기를 조정할 픽셀의 밝기 기준을 나타내는 값이다.
이때, 기준 값은 다양한 방법을 통해 그 값이 정의될 수 있다. 일 예로, 기준 값은 사용자가 직접 외부 입력 장치를 이용하여 그 값을 지정해 줄 수도 있고, 기존에 사용되었던 기준 값들을 이용하여 그 값이 정의될 수도 있으며, 외부로부터 기상 정보 및 해상 정보를 획득한 후 획득한 정보를 이용하여 해수면의 광반사율을 계산하여 획득할 수도 있다.
영상 처리부(370)는 기준 값을 이용하여 조정된 밝기 히스토그램을 생성하고, 조정된 밝기 히스토그램을 처리하여 조정된 영상을 생성한다.
도 2b를 살펴보면, B는 영상에 포함된 추적하고자 하는 물체의 픽셀이 모여 있는 부분이고, C는 배경 하늘의 픽셀이 모여있는 부분이며, D는 태양이 수면에 반사되어 반짝이는 현상이 나타나는 태양 반사파의 픽셀이 모여 있는 부분이다. 따라서, 영상 처리부(370)는, 도 2b의 밝기 히스토그램에 기준 설정부(350)에서 설정한 기준 값을 적용하여 기준 값보다 밝은 밝기를 가지는 화소들의 밝기를 일괄적으로 가장 밝은 값으로 조정하여 조정된 밝기 히스토그램을 도 2c와 같이 생성할 수 있다.
이어서, 영상 처리부(370)는 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 영상 획득부(310)에서 획득한 중적외선 촬영 영상을 처리하여 조정된 영상을 생성할 수 있다.
일 예로, 영상 처리부(370)는 조정된 밝기 히스토그램을 이용하여 밝기가 변경된 픽셀의 밝기를 가장 밝게 조정함으로써 태양 반사광이 존재하는 픽셀의 밝기가 모두 가장 밝은 밝기로 변환된 조정 영상을 생성할 수 있으며 해당 영상이 도 2d에 도시되고 있다.
도 2a와 도 2d를 비교해 보면, 도 2a의 A 지점에 존재하는 물체에 비해 도 2d의 F 지점에 존재하는 물체는 태양 반사광으로 인한 반짝임이 존재하지 않기 때문에 보다 용이하게 관측될 수 있다.
영상 출력부(390)는 외부로 밝기가 조정된 영상을 출력한다. 영상 출력부(390)는 영상 처리부(370)로부터 조정된 영상을 전달 받아 외부로 출력할 수 있다. 이때, 영상 출력부(390)는 사용자의 설정에 따라 영상에서 검출된 물체를 자동으로 추적할 수 있도록 중적외선 영상 카메라로 형성되는 영상 획득부(310)의 틸팅 각도를 조절할 수도 있고, 영상에서 물체가 사라지는 경우 경보를 송출함으로써 사용자에게 경고를 제공할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
300: 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치
310: 영상 획득부 330: 영상 분석부
350: 기준 설정부 370: 영상 처리부
390: 영상 출력부

Claims (5)

  1. 중적외선을 이용하여 촬영된 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 영상을 전달받아 화소별 밝기를 분석하는 영상 분석부;
    상기 영상의 밝기를 기준 값을 이용하여 변경 처리하여 조정 영상을 생성하는 영상 처리부;
    상기 조정 영상을 사용자에게 출력하는 영상 출력부;
    상기 기준 값을 설정하는 기준 설정부를 포함하고,
    상기 기준 설정부는,
    기상 정보 및 해상 정보를 이용하여 해수면의 광반사율을 자동 계산하고, 상기 해수면에 반사되는 태양 빛에 의한 영상 간섭을 감소시켜 영상 내 반짝임 특성을 제거할 수 있도록 하는 기준 값을 실시간 자동 변경 설정하도록 구성되며,
    상기 영상 분석부는,
    상기 화소별 밝기를 이용하여 밝기 히스토그램을 분석 결과로 생성하고,
    상기 영상 처리부는,
    상기 영상에서 태양 빛이 상기 해수면에 반사되어 반짝이는 현상이 나타나는 태양 반사파의 픽셀이 모여 있는 영역의 밝기 히스토그램에 상기 기준 값을 적용하여 상기 기준 값 이상의 밝기를 가지는 상기 화소의 밝기를 가장 밝게 처리하여 조정된 밝기 히스토그램을 생성하고, 상기 생성된 밝기 히스토그램을 이용하여 상기 영상에 포함되는 상기 화소의 밝기를 조정하여 상기 조정 영상을 생성하며,
    상기 영상 출력부는,
    상기 사용자의 입력에 따라 영상에서 검출된 물체를 자동 추적하고, 자동 추적 결과에 따라 상기 영상 획득부의 카메라 틸팅 각도를 자동 조정하도록 구성되며, 상기 영상에서 상기 물체가 사라지면 경보를 송출하여 상기 사용자에게 경고하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 중적외선 영상에서의 물체 검출 장치.
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