KR101996611B1 - 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법 - Google Patents

적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101996611B1
KR101996611B1 KR1020170053668A KR20170053668A KR101996611B1 KR 101996611 B1 KR101996611 B1 KR 101996611B1 KR 1020170053668 A KR1020170053668 A KR 1020170053668A KR 20170053668 A KR20170053668 A KR 20170053668A KR 101996611 B1 KR101996611 B1 KR 101996611B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel
gain value
value
output
output gain
Prior art date
Application number
KR1020170053668A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180119934A (ko
Inventor
김재영
Original Assignee
한화시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화시스템 주식회사 filed Critical 한화시스템 주식회사
Priority to KR1020170053668A priority Critical patent/KR101996611B1/ko
Publication of KR20180119934A publication Critical patent/KR20180119934A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101996611B1 publication Critical patent/KR101996611B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33—Transforming infrared radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/81—Camera processing pipelines; Components thereof for suppressing or minimising disturbance in the image signal generation
    • H04N5/217—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

본 발명은 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법에 관한 것으로서, 입사되는 적외선에 대하여 비정상적인 전기적 신호를 출력하는 불량 화소를 검출하기 위한 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법은, 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값을 산출하는 과정; 상기 화소별 출력 이득 값에서 화소의 위치에 따른 기준 이득 편차를 제거하여 보정 이득 값을 계산하는 과정; 임계 보정 이득 값을 설정하는 과정; 및 상기 보정 이득 값과 상기 임계 보정 이득 값을 비교하여 불량 화소를 검출하는 과정;을 포함한다.

Description

적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법{METHOD FOR DETECTING FAULTY PIXEL IN INFRARED DETECTOR}
본 발명은 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법에 관한 것으로서, 입사되는 적외선에 대하여 비정상적인 전기적 신호를 출력하는 불량 화소를 검출하기 위한 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법에 관한 것이다.
빛이 없는 야간에서 표적과 배경이 방출하는 고유한 복사 에너지의 차이를 감지하는 열 영상 장비의 핵심 부품은 적외선 검출기이다.
적외선 검출기의 작동 원리는, 물체에서 발산하는 적외선 영역의 파장대(장파 영역은 8~12㎛, 중파 영역은 3~5㎛의 파장을 갖는다)의 적외선을 검출하여 이를 전기적인 신호로 바꾸어준다. 상기와 같이 적외선 검출기를 통해 변환된 전기적인 신호는 모니터로 디스플레이되어, 물체의 온도 분포에 따라 일정한 영상으로서 나타나게 된다.
열 영상 장비의 광학 렌즈를 통해 입사된 적외선은 적외선 검출기의 각 화소에 입사되는데, 이때 적외선 검출기는 입사된 적외선 에너지에 반응하여 변화하는 저항값을 측정함으로써 적외선 에너지를 전기적인 신호로 변환한다. 여기서, 적외선 검출기의 각 화소는 동일한 적외선 에너지에 대해서 동일한 전기적인 신호를 출력해야 하지만 모든 화소들은 각각 다른 특성을 보일 수 있다.
적외선 검출기의 모든 화소들이 동일한 특성을 나타내도록 각각의 화소들에 대해서 이득(gain) 값과 오프셋(offset) 값을 조절해 주는 방법이 불균일 보정(non-uniformity correction)이다.
그러나, 불균일 보정을 적용하는 경우에도 전기적인 신호 출력이 동일하게 나타나지 않고 반응이 높거나 낮아지는 특성을 보이는 화소가 존재하는데, 이러한 화소들은 적외선 검출기에 존재하는 불량 화소들이다.
이러한 불량 화소를 검출하기 위하여, 종래에는 적외선 검출기의 교정(calibration) 또는 불균일 보정 단계에서 각 화소별 이득 값과 오프셋 값에 대해 하나의 임계(threshold) 값을 적용하거나, 영상을 여러 개의 영역으로 구분하여 각 영역에 대하여 개별적인 임계 값을 적용하는 방법을 사용하였다.
그러나, 이러한 종래의 불량 화소 검출 방법은 서로 다른 이득 값과 오프셋 값을 가지는 모든 화소에 대하여 하나의 임계 값으로 불량 화소를 검출하게 되어, 정확한 검출 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 영상을 여러 개의 영역으로 구분하여 각 영역에 대하여 개별적인 임계 값을 적용하는 경우, 불량 화소의 검출 성능은 다소 증가하나, 각 영역에 대한 임계 값을 조절하고 영역 분할 방법을 결정하기 위하여 경험적인 방법을 반복적으로 시도하여야 하는 등, 비효율적인 요소를 포함하는 문제점이 있었다.
KR 2015-0098567 A
본 발명은 적외선 검출기로 입사되는 적외선의 광량 차이로부터 설정되는 기준 이득 편차를 제거하여 효과적으로 불량 화소를 검출할 수 있는 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 수학적 모델을 이용하는 통계 분포에 기반하여 보다 빠르고 정확하게 불량 화소를 검출할 수 있는 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법은, 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값을 산출하는 과정; 상기 화소별 출력 이득 값에서 화소의 위치에 따른 기준 이득 편차를 제거하여 보정 이득 값을 계산하는 과정; 임계 보정 이득 값을 설정하는 과정; 및 상기 보정 이득 값과 상기 임계 보정 이득 값을 비교하여 불량 화소를 검출하는 과정;을 포함한다.
상기 출력 이득 값을 산출하는 과정은, 균일한 온도를 가지는 균일 면으로부터 획득된 상기 적외선 검출기의 화소별 출력 값으로부터 화소별 출력 이득 값을 산출할 수 있다.
상기 보정 이득 값을 계산하는 과정은, 상기 화소별 출력 이득 값으로부터 기준 이득 값을 계산하는 과정; 및 상기 화소별 출력 이득 값에서 상기 기준 이득 값을 제거하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 기준 이득 값을 계산하는 과정은, 화소별로 해당 화소를 포함하는 화소 영역을 설정하고, 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값을 평균하여 기준 이득 값을 계산할 수 있다.
상기 기준 이득 값을 계산하는 과정은, 화소별로 해당 화소를 포함하는 화소 영역을 설정하는 과정; 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값을 평균하여 평균 출력 이득 값을 산출하는 과정; 상기 평균 출력 이득 값으로부터 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소 중 특이 화소를 추출하는 과정; 상기 특이 화소의 출력 이득 값을 상기 평균 출력 이득 값으로 치환하는 과정; 및 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값 및 치환된 평균 출력 이득 값을 평균하여 기준 이득 값을 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 특이 화소를 추출하는 과정은, 상기 평균 출력 이득 값과 소정의 차이 값을 가지도록 임계 출력 이득 값을 선택하는 과정; 및 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값이 상기 임계 출력 이득 값 사이의 범위를 벗어나는 화소를 특이 화소로 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 화소 영역은 해당 화소가 중심에 배치되는 5×5 또는 7×7 배열의 화소를 포함하는 영역으로 설정될 수 있다.
상기 임계 보정 이득 값을 설정하는 과정은, 상기 보정 이득 값을 평균하여 평균 보정 이득 값을 계산하는 과정; 및 상기 평균 보정 이득 값과 소정의 차이 값을 가지도록 임계 보정 이득 값을 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치는 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법을 이용하여 불량 화소를 검출한다.
본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법에 의하면, 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값으로부터 적외선 검출기로 입사되는 적외선의 광량 차이에 따른 효과를 제거한 보정 이득 값을 산출하여 불량 화소를 검출함으로써 검출 속도 및 검출 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 불량 화소를 검출함에 있어서 적외선 검출기의 각 화소의 고유 특성만을 고려하게 되어 정규 분포의 통계적 분산 특성을 이용할 수 있게 되고, 이에 따라 검출 오차를 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법에 의하면, 적외선의 광량 차이에 따른 기준 이득 편차를 간단한 계산에 의하여 산출할 수 있게 되어 적외선 검출기의 내장형 시스템으로 탑재될 수 있으며, 그 결과 적외선 검출기의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 하나의 임계 값을 적용하여 불량 화소를 검출하는 모습을 나타내는 도면.
도 2는 영역별 임계 값을 적용하여 불량 화소를 검출하는 모습을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 출력 이득 값이 분포되는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 화소 영역을 설정하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값을 예시적으로 나타내는 도면.
도 7은 화소 영역 내에서 특이 화소의 출력 이득 값이 평균 출력 이득 값으로 치환된 결과를 예시적으로 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 보정 이득 값이 분포되는 모습을 나타내는 도면.
도 9는 임계 보정 이득 값에 따른 정규 분포 곡선을 나타내는 도면.
본 발명에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치 및 불량 화소 검출 방법은 적외선 검출기로 입사되는 적외선의 광량 차이로부터 설정되는 기준 이득 편차를 제거하여 효과적으로 불량 화소를 검출할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 하나의 임계 값을 적용하여 불량 화소를 검출하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 2는 영역별 임계 값을 적용하여 불량 화소를 검출하는 모습을 나타내는 도면이다.
열 영상 장비는 빛이 없는 야간에서 표적과 배경이 방출하는 고유한 복사 에너지의 차이를 감지하기 위한 것으로서, 열 영상 장비 예를 들어 열 영상 카메라의 광학 렌즈를 통해 입사된 적외선은 적외선 검출기의 각 화소에 입사된다.
이와 같이 광학 렌즈를 포함하는 열 영상 장비의 경우 적외선 검출기의 각 화소로 입사되는 광량이 시계 분산 영향(field of view dispersion effect) 또는 광학 돔 영향(optical dome effect)에 의하여 코사인 4승 법칙을 따르는 비율로 감소하게 된다. 이는, 적외선 검출기의 각 화소가 입사되는 적외선의 중심(화각 0°)에 대하여 일정 화각을 가지게 되면, 그 면적에 따라 코사인 2승만큼 광량이 작아지게 되고, 이것이 상면에서 화각과 같은 각도로 입사하게 되면 입사와 동일하게 코사인 2승만큼의 광량 감소를 가져 오기 때문이다.
따라서, 적외선 검출기의 각 화소에 초기 설정되는 이득 값은 이와 같은 시계 분산 영향 또는 광학 돔 영향을 상쇄시키기 위하여 중심부에 배치되는 화소에 비하여 주변부에 배치되는 화소가 보다 높은 이득 값을 가지도록 설정된다. 이하에서는, 이와 같이 시계 분산 영향 또는 광학 돔 영향을 상쇄시키기 위하여 화소별로 초기 설정되는 이득 값을 기준 이득 값으로 명칭하기로 한다.
적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값(GP)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 화소별 기준 이득 값(GS)을 따라 분포하게 된다. 이상적으로, 적외선 검출기의 각 화소는 동일한 적외선 에너지에 대해서 동일한 전기적인 신호를 출력해야 하므로 화소별 출력 이득 값(GP)는 기준 이득 값(GS)과 동일한 값을 가져야 하나, 실제적으로 각 화소는 이득 특성이 상이하게 되어 화소별 기준 이득 값(GS)과 오차 범위 내에서 변위를 가지며 분포하게 된다.
적외선 검출기의 화소 중에는 화소별 기준 이득 값(GS)과 오차 범위 이상의 차이를 가지는 특성을 보이는 화소가 존재하는데, 이러한 화소들은 적외선 검출기에 존재하는 불량 화소들이다.
이러한 불량 화소를 검출하기 위하여, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 각 화소별 출력 이득 값(GP)에 대하여 한 가지의 임계(threshold) 값(T1, T2)을 적용하거나, 도 2에 도시된 바와 같이 화소를 여러 개의 영역으로 구분하여 각 영역에 대하여 개별적인 임계 값(TA1, TA2)(TB1, TB2)(TC1, TC2)을 적용하는 방법을 사용하였다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 한 가지의 임계 값을 적용하는 경우에는 모든 화소에 대하여 하나의 임계 값으로 불량 화소를 검출하게 되어, 정확한 검출 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 화소를 여러 개의 영역으로 구분하여 각 영역에 대하여 개별적인 임계 값을 적용하는 경우, 불량 화소의 검출 성능은 다소 증가하나, 각 영역에 대한 별도의 임계 값을 설정하고 영역 분할 방법을 결정하기 위하여 경험적인 방법을 반복적으로 시도하여야 하는 등, 비효율적인 요소를 포함하는 문제점이 있었다. 열 영상 장비는 입사되는 적외선 신호를 검출하여 생성하는 영상에서 표적을 검출하고, 추적하는 기능을 수행하는바, 정확한 표적의 식별을 위하여는 이러한 불량 화소를 효율적으로 검출할 필요성이 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치는, 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값(GP)을 산출하는 출력 이득 값 산출부(100); 상기 화소별 출력 이득 값(GP)에서 화소의 위치에 따른 기준 이득 편차(OGS)를 제거하여 보정 이득 값(GC)을 계산하는 보정 이득 값 계산부(200); 임계 보정 이득 값(TGC)을 설정하는 임계 보정 이득 값 설정부(300); 및 상기 보정 이득 값(GC)과 상기 임계 보정 이득 값(TGC)을 비교하여 불량 화소를 검출하는 불량 화소 검출부(400);를 포함한다.
여기서, 보정 이득 값 계산부(200)는 화소별 출력 이득 값(GP)으로부터 기준 이득 값(GS)을 계산하는 기준 이득 값 계산부; 및 상기 화소별 출력 이득 값(GP)에서 기준 이득 값(GS)을 제거하는 기준 이득 값 제거부;를 포함하며, 기준 이득 값 제거부는 화소별로 해당 화소를 포함하는 화소 영역을 설정하고, 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값(GP)을 평균하여 기준 이득 값(GS)을 계산한다.
상기 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치의 각 구성 및 이의 기능은 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법과 관련하여, 이하에서 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법은 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값(GP)을 산출하는 과정; 상기 화소별 출력 이득 값(GP)에서 화소의 위치에 따른 기준 이득 편차(OGS)를 제거하여 보정 이득 값(GC)을 계산하는 과정; 임계 보정 이득 값(TGC)을 설정하는 과정; 및 상기 보정 이득 값(GC)과 상기 임계 보정 이득 값(TGC)을 비교하여 불량 화소를 검출하는 과정;을 포함한다.
먼저, 화소별 출력 이득 값(GP)을 산출하는 과정은 입사되는 광에 대하여 적외선 검출기의 화소별로 출력되는 출력 값으로부터 화소별 출력 이득 값(GP)을 산출한다. 여기서, 각 화소별 출력 이득 값(GP)을 산출하기 위하여는 동일한 광량을 가지는 피사체로부터 적외선이 입사되어야 한다. 따라서, 상기 출력 이득 값(GP)을 산출하는 과정은, 균일한 온도를 가지는 균일 면으로부터 획득된 적외선 검출기의 화소별 출력 값으로부터 화소별 출력 이득 값(GP)을 산출할 수 있다. 여기서, 균일 면은 균일한 온도를 가지는 피사체의 일면을 말하며, 이러한 균일 면을 가지는 피사체는 다양한 종류의 피사체가 사용될 수 있다. 즉, 적외선 검출기의 렌즈를 개폐하는 셔터의 내부 면을 균일 면으로 활용하여, 적외선 검출기의 화소별 출력 값을 획득할 수 있으며, 이는 적외선 검출기의 불균일 보정(Non Uniformity Correction)을 수행하는 중에 획득될 수 있다. 적외선 검출기의 불균일 보정 및 화소별 출력 값으로부터 화소별 출력 이득 값(GP)을 산출하는 과정은 다양한 기술이 공지되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
보정 이득 값(GC)을 계산하는 과정은, 전술한 과정에 의하여 산출된 화소별 출력 이득 값(GP)에서 화소의 위치에 따른 기준 이득 편차(OGS)를 제거하여 보정 이득 값(GC)을 계산한다. 여기서, 보정 이득 값(GC)을 계산 하는 과정은, 화소별 출력 이득 값(GP)으로부터 기준 이득 값(GS)을 계산하는 과정; 및 상기 화소별 출력 이득 값(GP)에서 상기 기준 이득 값(GS)을 제거하는 과정;을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 출력 이득 값(GP)이 분포되는 모습을 나타내는 도면으로, 도 4에 도시된 바와 같이 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값(GP)은 화소별 기준 이득 값(GS)을 따라 분포하게 된다. 도 4는 2차원으로 배열되는 화소 중 1차원의 단면만을 도시하였다.
기준 이득 값(GS)은 입사되는 광량의 차이에 따라 화소별로 그 값에 차이가 발생하게 되는데, 이러한 화소별 기준 이득 값(GS)의 차이를 기준 이득 편차(OGS)라 한다. 예를 들어, 1의 이득을 가지는 값을 화소별 기준 이득 값(GS)의 중심이라 할 때, 적외선 검출기의 각 화소에 설정된 기준 이득 값(GS)은 화소별로 기준 이득 편차(OGS)를 가지게 된다. 기준 이득 편차(OGS)는 전술한 바와 같이 입사되는 광량의 차이에 의한 것으로, 코사인 4승 법칙에 따른 영향을 제거하여 기준 이득 편차(OGS)를 제거할 수 있음은 물론이다. 그러나, 코사인 4승 법칙은 입사되는 적외선의 중심을 기준으로 하며, 설계상의 오차에 의하여 입사되는 적외선의 중심이 적외선 검출기의 중심에 배치되는 화소에 정확히 일치하기는 어렵게 된다.
이에, 각 화소별 기준 이득 값(GS)이 연장된 곡선을 산출하고, 화소별 출력 이득 값(GP)으로부터 상기 곡선 상의 기준 이득 값(GS)을 제거하여 기준 이득 편차(OGS)를 제거할 수 있다. 이는 다항식 회귀 모델에 의하여 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값(GP)을 대표하는 곡선을 산출하고, 화소별 출력 이득 값(GP)으로부터 상기 화소별 출력 이득 값(GP)을 대표하는 곡선에 해당하는 값을 제거하여 계산할 수 있다. 다만, 이와 같은 다항식 회귀 모델의 계산은 다항식의 차수가 높고, 샘플이 많을 수록 정확한 측정이 가능하지만 내장형(embedded) 시스템에 탑재되기에는 너무 많은 계산량을 요구하게 되어 적합하지 않다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법은 화소별로 해당 화소를 포함하는 화소 영역(PA)을 설정하고, 상기 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값(GP)을 평균(MGP)하여 기준 이득 값(GS)을 계산할 수 있다. 여기서, 화소 영역(PA)은 기준 이득 값(GS)의 계산 대상이 되는 해당 화소(P)가 중심에 배치되는 5×5 또는 7×7 배열의 화소를 포함하는 영역으로 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 화소 영역을 설정하는 모습을 나타내는 도면으로, 기준 이득 값(GS)의 계산 대상이 되는 해당 화소(i, j)가 중심에 배치되는 5×5 배열의 화소를 포함하는 영역(PA)으로 설정되는 경우를 도시한다.
이와 같이 기준 이득 값(GS)의 계산 대상이 되는 해당 화소(i, j)가 중심에 배치되는 5×5 배열의 화소를 포함하는 영역(PA)으로 설정되는 경우, 해당 화소(i, j)의 기준 이득 값(GS)은 하기의 수학식 1에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017040927363-pat00001
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법에서 상기 기준 이득 값(GS)을 계산하는 과정은, 화소별로 해당 화소를 포함하는 화소 영역(PA)을 설정하는 과정; 상기 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값(GP)을 평균하여 평균 출력 이득 값(MGP)을 산출하는 과정; 상기 평균 출력 이득 값(MGP)으로부터 상기 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소 중 특이 화소를 추출하는 과정; 상기 특이 화소의 출력 이득 값(GP)을 상기 평균 출력 이득 값(MGP)으로 치환하는 과정; 및 상기 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값(GP) 및 치환된 평균 출력 이득 값(MGP)을 평균하여 기준 이득 값(GS)을 계산하는 과정;을 포함할 수도 있다.
여기서, 화소 영역(PA)을 설정하는 과정 및 평균 출력 이득 값(MGP)을 설정하는 과정은 전술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기준 이득 값(GS)을 계산하는 과정과 동일하나, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기준 이득 값(GS)을 계산하는 과정에서는 출력 이득 값(GP)이 주변의 화소와는 큰 차이를 가지는 특이 화소가 미치는 영향을 배제하여 보다 정확하게 기준 이득 값(GS)을 계산할 수 있다.
즉, 특이 화소를 추출하는 과정은 상기 평균 출력 이득 값(MGP)과 소정의 차이 값을 가지도록 임계 출력 이득 값(TGP)을 선택하는 과정; 및 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값(GP)이 상기 임계 출력 이득 값(TGP) 사이의 범위를 벗어나는 화소를 특이 화소로 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 임계 출력 이득 값(TGP)을 선택하는 과정은 상기 평균 출력 이득 값(MGP)과의 차이 값이, 상기 평균 출력 이득 값(MGP)에 대한 평균 절대 편차(dMGP) 또는 표준 편차(σMGP)의 2배 내지 4배 범위 내의 값을 가지도록 임계 출력 이득 값(TGP)을 선택할 수 있다.
여기서, 평균 출력 이득 값(MGP)에 대한 평균 절대 편차(dMGP)를 구하는 과정 및 표준 편차(σMGP)를 구하는 과정은 하기의 수학식 2 및 수학식 3에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112017040927363-pat00002
[수학식 3]
Figure 112017040927363-pat00003
이와 같이, 평균 출력 이득 값(MGP)에 대한 평균 절대 편차(dMGP) 또는 표준 편차(σMGP)를 구하고, 상기 평균 출력 이득 값(MGP)과의 차이 값이 상기 평균 절대 편차(dMGP) 또는 표준 편차(σMGP)의 2배 내지 4배 범위 내의 값을 가지도록 임계 출력 이득 값(TGP)을 선택한다. 여기서, 임계 출력 이득 값(TGP)은 상기 평균 출력 이득 값(MGP)과의 차이 값이 상기 평균 절대 편차(dMGP) 또는 표준 편차(σMGP)의 3배 값을 가지도록 선택될 수 있으며, 상기 평균 출력 이득 값(MGP)에 3배의 평균 절대 편차(dMGP) 또는 표준 편차(σMGP)를 더한 값을 제1 임계 출력 이득 값(TGP1)으로 선택하고, 상기 평균 출력 이득 값(MGP)에 3배의 평균 절대 편차(dMGP) 또는 표준 편차(σMGP)를 뺀 값을 제2 임계 출력 이득 값(TGP2)으로 선택할 수 있다.
이후, 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값(GP)이 상기 임계 출력 이득 값(TGP) 사이의 범위를 벗어나는 화소를 특이 화소로 결정한다. 즉, 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값(GP)이 상기 제1 임계 출력 이득 값(TGP1)보다 크거나, 상기 제2 임계 출력 이득 값(TGP2)보다 작은 화소를 특이 화소로 결정하고, 상기 특이 화소의 출력 이득 값(GP)을 상기 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소들의 평균 출력 이득 값(MGP)으로 치환함으로써 출력 이득 값(GP)이 주변의 화소와는 큰 차이를 가지는 특이 화소가 미치는 영향을 배제하여 보다 정확하게 기준 이득 값(GS)을 계산할 수 있다.
도 6은 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값을 예시적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 화소 영역 내에서 특이 화소의 출력 이득 값이 평균 출력 이득 값으로 치환된 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 기준 이득 값(GS)을 계산하는 과정을 예시적으로 설명하면, 화소 영역(PA)의 중심에 위치하는 1.061539의 출력 이득 값(GP)을 가지는 화소(P)의 기준 이득 값(GS)을 계산하기 위하여 화소 영역(PA) 내에 위치하는 화소들의 평균 출력 이득 값(MGP)을 계산한다. 여기서, 평균 출력 이득 값(MGP)은 약 1.0606의 값을 가진다. 약 1.0606의 값으로 계산된 평균 출력 이득 값(MGP)을 해당 화소(P)의 기준 이득 값(GS)으로 결정할 수도 있으나, 보다 정확한 계산을 위하여 화소 영역내에 위치하는 화소들의 평균 절대 편차(dMGP) 또는 표준 편차(σMGP)를 계산한다. 여기서, 평균 절대 편차(dMGP)는 약 0.02027의 값을 가지며, 표준 편차(σMGP)는 약 0.2764의 값을 가진다. 임계 출력 이득 값(TGP)을 선택함에 있어서 평균 절대 편차(dMGP)를 사용하는 경우를 예로 들면, 제1 임계 출력 이득 값(TGP1)은 상기 평균 출력 이득 값(MGP)에 3배의 평균 절대 편차(dMGP)를 더한 약 1.12141의 값을 가지며, 제2 임계 출력 이득 값(TGP2)은 상기 평균 출력 이득 값(MGP)에 3배의 평균 절대 편차(dMGP)를 뺀 약 0.99979의 값을 가진다. 따라서, 0.99979 내지 1.12141의 범위를 유효 범위로 설정하고, 상기 유효 범위에서 벗어난 출력 이득 값(GP)을 가지는 화소를 특이 화소(PS)로 추출하고, 도 7에 도시된 바와 같이 특이 화소(PS)의 출력 이득 값(GP)을 평균 출력 이득 값(MGP)으로 치환한다. 이후, 화소 영역(PA) 내에 위치하는 특이 화소(PS)를 제외한 화소의 출력 이득 값(GP) 및 화소 영역(PA) 내에 위치하는 특이 화소(PS)의 치환된 평균 출력 이득 값(MGP)을 평균하여 해당 화소(P)의 기준 이득 값(GS)인 1.063956을 계산할 수 있게 된다. 이후, 예를 들어 1의 이득을 가지는 값을 화소별 기준 이득 값(GS)의 중심으로 설정하는 경우 해당 화소의 출력 이득 값(GP)에서 기준 이득 값(GS)을 뺀 값에 1을 더하거나, 해당 화소의 출력 이득 값(GP)에서 기준 이득 값(GS)을 나눈 값을 계산하여 기준 이득 편차(OGS)가 제거된 보정 이득 값(GC)을 계산할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 보정 이득 값이 분포되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 9는 임계 보정 이득 값에 따른 정규 분포 곡선을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 전술한 과정에 의하여 적외선 검출기의 화소별로 기준 이득 편차(OGS)가 제거된 보정 이득 값(GC)은 1의 이득을 가지는 값을 중심으로 분포하게 된다. 이와 같은 보정 이득 값(GC)은 화소별 출력 이득 값(GP)으로부터 기준 이득 편차(OGS)가 제거된 값으로 화소의 위치에 따른 코사인 4승 법칙에 의한 시계 분산 영향 또는 광학 돔 영향이 제거된 결과이다.
따라서, 이러한 보정 이득 값(GC)으로부터 불량 화소를 검출하기 위하여 상기 보정 이득 값(GC)의 임계 보정 이득 값(TGC)을 설정한다. 여기서, 임계 보정 이득 값(TGC)을 설정하는 과정은, 상기 보정 이득 값(GC)을 평균하여 평균 보정 이득 값(MGC)을 계산하는 과정; 및 상기 평균 보정 이득 값(MGC)과 소정의 차이 값을 가지도록 임계 보정 이득 값(TGC)을 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
임계 보정 이득 값(TGC)은 적외선 검출기의 화소별 보정 이득 값이 정상적인 값을 가지는지 또는 비정상적인 값을 가지는지 판단하기 위한 기준이 되는 값을 의미한다. 여기서, 임계 보정 이득 값(TGC)은 기준 이득 편차(OGS)가 제거된 보정 이득 값에 대하여 미리 설정된 특정 값을 가질 수도 있으며, 이는 경험적 또는 실험적으로 설정될 수 있음은 물론이다. 또한, 임계 보정 이득 값(TGC)은 상기 평균 보정 이득 값(MGC)과 소정의 차이 값을 가지도록 설정될 수도 있으며, 바람직하게는 평균 보정 이득 값(MGC)과의 차이 값이, 상기 평균 보정 이득 값(MGC)에 대한 표준 편차(σMGC)의 2배 내지 4배 범위 내의 값을 가지도록 임계 보정 이득 값(TGC)을 결정할 수도 있다. 여기서, 임계 보정 이득 값(TGC)은 상기 평균 보정 이득 값(MGC)과의 차이 값이 표준 편차(σMGC)의 3배 값을 가지도록 선택될 수 있으며, 상기 평균 보정 이득 값(MGC)에 3배의 표준 편차(σMGC)를 더한 값을 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)으로 선택하고, 상기 평균 보정 이득 값(MGC)에 3배의 표준 편차(σMGC)를 뺀 값을 제2 임계 보정 이득 값(TGC2)으로 선택할 수 있다.
이후, 보정 이득 값(GC)과 임계 보정 이득 값(TGC)을 비교하여 불량 화소를 검출하게 되고, 보다 상세하게는 보정 이득 값(GC)이 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)보다 크거나 제2 임계 보정 이득 값(TGC2)보다 작은 경우를 불량 화소로 검출하게 된다.
이와 같이 상기 평균 보정 이득 값(MGC)과의 차이 값이, 상기 평균 보정 이득 값(MGC)에 대한 표준 편차의 2배 내지 4배 범위 내의 값을 가지도록 임계 보정 이득 값(TGC)을 결정하는 이유는, 도 9에 도시된 정규 분포 곡선으로부터 알 수 있다.
즉, 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)을 평균 보정 이득 값(MGC)에 2배의 표준 편차(σMGC)를 더한 값으로 선택하고, 제2 임계 보정 이득 값(TGC2)을 평균 보정 이득 값(MGC)에 2배의 표준 편차(σMGC)를 뺀 값으로 선택하는 경우, 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)과 제2 임계 보정 이득 값(TGC2) 사이의 보정 이득 값(GC)을 가지는 화소는 95.45%의 확률로 정상 화소로 존재한다. 또한, 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)을 평균 보정 이득 값(MGC)에 3배의 표준 편차(σMGC)를 더한 값으로 선택하고, 제2 임계 보정 이득 값(TGC2)을 평균 보정 이득 값(MGC)에 3배의 표준 편차(σMGC)를 뺀 값으로 선택하는 경우, 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)과 제2 임계 보정 이득 값(TGC2) 사이의 보정 이득 값(GC)을 가지는 화소는 99.73%의 확률로 정상 화소로 존재한다. 뿐만 아니라, 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)을 평균 보정 이득 값(MGC)에 4배의 표준 편차(σMGC)를 더한 값으로 선택하고, 제2 임계 보정 이득 값(TGC2)을 평균 보정 이득 값(MGC)에 4배의 표준 편차(σMGC)를 뺀 값으로 선택하는 경우, 제1 임계 보정 이득 값(TGC1)과 제2 임계 보정 이득 값(TGC2) 사이의 보정 이득 값(GC)을 가지는 화소는 99.99%의 확률로 정상 화소로 존재하게 된다. 정규 분포 곡선은 연속 확률 변수와 이에 따른 확률 밀도 함수를 X-Y 평면 상에 나타내는 곡선으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 적외선 검출기의 각 화소에서 기준 이득 편차(OGS)를 제거하게 되면, 화소의 위치에 따른 코사인 4승 법칙에 의한 시계 분산 영향 또는 광학 돔 영향이 제거되고, 이러한 시계 분산 영향 또는 광학 돔 영향이 제거된 보정 이득 값(GC)은 각 화소의 고유 특성만이 고려된 정규 분포를 따르게 되어, 임계 보정 이득 값(TGC)을 평균 보정 이득 값(MGC)에 대한 표준 편차(σMGC)의 3배의 값을 가지도록 설정하는 경우 오차 범위 0.027%의 확률로 불량 화소를 검출할 수 있게 된다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 출력 이득 값 산출부 200: 보정 이득 값 계산부
300: 임계 보정 이득 값 설정부 400: 불량 화소 검출부

Claims (9)

  1. 적외선 검출기의 화소별 출력 이득 값을 산출하는 과정;
    상기 화소별 출력 이득 값에서 화소의 위치에 따른 기준 이득 편차를 제거하여 보정 이득 값을 계산하는 과정;
    임계 보정 이득 값을 설정하는 과정; 및
    상기 보정 이득 값과 상기 임계 보정 이득 값을 비교하여 불량 화소를 검출하는 과정;을 포함하고,
    상기 임계 보정 이득 값을 설정하는 과정은,
    상기 보정 이득 값의 표준 편차를 계산하는 과정; 및
    상기 보정 이득 값을 평균한 평균 보정 이득 값과의 차이 값이 상기 보정 이득 값의 표준 편차의 2배 내지 4배 범위 내의 값을 가지도록 임계 보정 이득 값을 결정하는 과정;을 포함하고,
    상기 보정 이득 값을 계산하는 과정은,
    상기 화소별 출력 이득 값으로부터 기준 이득 값을 계산하는 과정; 및
    상기 화소별 출력 이득 값에서 상기 기준 이득 값을 제거하는 과정;을 포함하며,
    상기 기준 이득 값을 계산하는 과정은,
    화소별로 해당 화소를 포함하는 화소 영역을 설정하는 과정;
    상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값을 평균하여 평균 출력 이득 값을 산출하는 과정;
    상기 평균 출력 이득 값으로부터 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소 중 특이 화소를 추출하는 과정;
    상기 특이 화소의 출력 이득 값을 상기 평균 출력 이득 값으로 치환하는 과정; 및
    상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값 및 치환된 평균 출력 이득 값을 평균하여 기준 이득 값을 계산하는 과정;을 포함하는 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력 이득 값을 산출하는 과정은,
    균일한 온도를 가지는 균일 면으로부터 획득된 상기 적외선 검출기의 화소별 출력 값으로부터 화소별 출력 이득 값을 산출하는 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 이득 값을 계산하는 과정은,
    화소별로 해당 화소를 포함하는 화소 영역을 설정하고, 상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값을 평균하여 기준 이득 값을 계산하는 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 특이 화소를 추출하는 과정은,
    상기 평균 출력 이득 값과 소정의 차이 값을 가지도록 임계 출력 이득 값을 선택하는 과정; 및
    상기 화소 영역 내에 위치하는 화소의 출력 이득 값이 상기 임계 출력 이득 값 사이의 범위를 벗어나는 화소를 특이 화소로 결정하는 과정;을 포함하는 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 화소 영역은 해당 화소가 중심에 배치되는 5×5 또는 7×7 배열의 화소를 포함하는 영역으로 설정되는 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020170053668A 2017-04-26 2017-04-26 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법 KR101996611B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170053668A KR101996611B1 (ko) 2017-04-26 2017-04-26 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170053668A KR101996611B1 (ko) 2017-04-26 2017-04-26 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180031750A Division KR101996612B1 (ko) 2018-03-19 2018-03-19 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180119934A KR20180119934A (ko) 2018-11-05
KR101996611B1 true KR101996611B1 (ko) 2019-07-04

Family

ID=64329157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170053668A KR101996611B1 (ko) 2017-04-26 2017-04-26 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101996611B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114299085B (zh) * 2021-12-23 2024-02-27 河南鑫安利安全科技股份有限公司 基于无人机航拍的危险源辨识方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002251609A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Fujitsu Ltd 赤外線撮像装置
JP2007028292A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Fujitsu Ltd 赤外線撮像装置
KR101213669B1 (ko) 2012-05-07 2013-01-10 삼성탈레스 주식회사 분할 영역을 이용한 적외선 영상 ｎｕｃ 처리 장치 및 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5429029B2 (ja) * 2010-04-30 2014-02-26 株式会社島津製作所 放射線撮像装置
KR101656173B1 (ko) 2014-02-20 2016-09-08 주식회사 콕스 열상 카메라의 불량화소 검출 방법 및 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002251609A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Fujitsu Ltd 赤外線撮像装置
JP2007028292A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Fujitsu Ltd 赤外線撮像装置
KR101213669B1 (ko) 2012-05-07 2013-01-10 삼성탈레스 주식회사 분할 영역을 이용한 적외선 영상 ｎｕｃ 처리 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180119934A (ko) 2018-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10419696B2 (en) Infrared imaging device and signal correction method using infrared imaging device
KR102085625B1 (ko) 멀티 포인트 온도 보정 기능을 갖는 열화상 카메라 장치 및 이를 이용한 온도 보정 방법
US10245003B2 (en) Radiation imaging apparatus, radiation imaging system, radiation detection apparatus, imaging control apparatus, imaging control method, and storage medium
US10432881B2 (en) Infrared imaging device and method of updating fixed pattern noise data
CN106164654B (zh) 接合状态判断方法及成型装置
KR102296366B1 (ko) 볼로메트릭 검출 어레이의 결함 상태의 진단
US20150355030A1 (en) Equipment and method for intensity-temperature transformation of imaging system
US20050157942A1 (en) System and method for estimating noise using measurement based parametric fitting non-uniformity correction
US10523883B2 (en) Infrared imaging device and method of updating fixed pattern noise data
KR101996611B1 (ko) 적외선 검출기의 불량 화소 검출 방법
KR101213670B1 (ko) 픽셀 중간값을 이용하는 ｎｕｃ 처리 장치 및 방법
KR101996612B1 (ko) 적외선 검출기의 불량 화소 검출 장치
KR101690096B1 (ko) 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치
US9992489B2 (en) Image sensor calibration
US20150130972A1 (en) Self-Adaptive Lens Shading Calibration and Correction
Svensson An evaluation of image quality metrics aiming to validate long term stability and the performance of NUC methods
RU2705434C2 (ru) Обнаружение плохих пикселей в устройстве получения инфракрасных изображений
KR101637552B1 (ko) 렌즈에 의한 불균일 영상 보정 장치 및 그 방법
JP6230507B2 (ja) レーザレーダ装置
CN110895372B (zh) 光轴偏差校准方法及相关装置
KR100919835B1 (ko) 적외선 검출기에서 결점 검출 방법
JP2014017724A (ja) 撮像装置
JP2007029233A (ja) Ｘ線平面検出器とそれを用いたｘ線画像診断装置
WO2023119751A1 (ja) 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム
KR101504022B1 (ko) 고정 대상체를 이용하여 불균일을 보정하는 열상 카메라 및 그 불균일 보정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right