KR102013206B1 - 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적외선 검출기의 불균일성을 보정하기 위한 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법은, 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정; 상기 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정하는 과정; 상기 출력 값과 기준 값을 비교하여, 상기 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정; 상기 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 상기 적외선 검출기의 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정; 및 상기 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성하는 과정;을 포함한다.

Description

보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법{METHOD FOR GENERATING CORRECTION DATA AND METHOD FOR PROCESSING INFRARED IMAGE USING THE SAME}
본 발명은 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적외선 검출기의 불균일성을 보정하기 위한 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 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 입사되는 적외선은 적외선 검출기의 각 화소에 입력되는데, 이때 적외선 검출기는 입력되는 광자(photons)를 흡수하여 캐리어(carrier)를 생성(photon detector)하거나, 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. 불균일 보정은 서로 다른 두 온도 점, 즉 저온 점과 고온 점에서 출력되는 적외선 검출기의 출력 값으로부터 미리 산출되어 계산된 이득 값과 오프셋 값을 적외선 검출기의 각 화소에 적용하여 동일한 출력값이 나타나게 한다.
그러나, 이와 같이 저온 점과 고온 점에서 계산된 이득 값과 오프셋 값을 이용하여 불균일 보정을 수행하는 경우, 화소의 불균일성은 어느 정도 보정될 수 있지만 화소로부터 출력되는 출력 값의 선형성(linearaity)을 향상시킬 수는 없는 문제점이 있다. 또한, 저온 점과 고온 점 사이의 영역을 벗어난 부분에서는 상대적으로 균일도가 저하되며, 이로 인하여 화소 결함이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
KR 10-2003-0025580 A
본 발명은 적외선 검출기의 각 화소로부터 출력되는 출력 값의 선형성을 향상시킬 수 있는 불균일 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법은, 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정; 상기 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정하는 과정; 상기 출력 값과 기준 값을 비교하여, 상기 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정; 상기 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 상기 적외선 검출기의 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정; 및 상기 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성하는 과정;을 포함한다.
상기 출력 값을 확인하는 과정은, 상기 적외선 검출기로 흑체를 촬영하는 과정;을 포함하고, 상기 흑체를 촬영하는 과정은, 상기 적외선 검출기의 동적 범위 내에서 흑체의 온도를 연속적으로 변화시켜 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법은, 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정; 상기 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정하는 과정; 상기 출력 값과 기준 값을 비교하여, 상기 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정; 상기 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 상기 적외선 검출기의 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정; 및 상기 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성하는 과정;을 포함하고, 상기 기준 값은 적외선 에너지에 비례하여 증가하는 값을 가진다.
상기 기준 값을 설정하는 과정은, 하기의 수학식 1로부터 계산되는 오차 값이 최소가 되도록 기준 값을 설정할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018129816527-pat00001
(여기서, E min은 입력되는 최소 적외선 에너지, E max는 입력되는 최대 적외선 에너지, f(x)는 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수, g(x)는 적외선 에너지에 대한 기준 값의 함수를 나타낸다.)
상기 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수는 상기 적외선 검출기의 각 화소로부터 출력되는 출력 값을 평균하여 산출될 수 있다.
상기 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정은, 상기 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수와 상기 적외선 에너지에 대한 기준 값의 함수의 기울기를 비교하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법은, 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정; 상기 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정하는 과정; 상기 출력 값과 기준 값을 비교하여, 상기 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정; 상기 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정; 및 상기 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성하는 과정;을 포함하고, 상기 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정은, 상기 분할된 적외선 에너지의 각 구간 내에서 하기의 수학식 2에 각 화소로부터 출력되는 서로 다른 출력 값을 대입하여 산출한다.
[수학식 2]
Figure 112018129816527-pat00002
본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법은, 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정; 상기 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정하는 과정; 상기 출력 값과 기준 값을 비교하여, 상기 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정; 상기 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정; 및 상기 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성하는 과정;을 포함하고, 상기 보정 데이터를 생성하는 과정은, 상기 분할된 적외선 에너지의 구간별로 산출된 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 단일의 테이블에 저장한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 영상 처리 방법은, 적외선 검출기로부터 출력되는 적외선 원본 데이터를 획득하는 과정; 상기 적외선 원본 데이터를 보정한 적외선 영상을 출력하는 과정;을 포함하고, 상기 적외선 영상을 출력하는 과정은, 상기의 어느 한 방법을 이용하여 생성된 불균일 보정 테이블을 상기 적외선 검출기의 각 화소에 적용하여 상기 적외선 원본 데이터를 보정한다.
본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법에 의하면, 분할된 적외선 에너지 구간 별로 게인 값과 오프셋 값을 산출하여 불균일 보정을 위한 보정 데이터를 생성함으로써 각 화소로부터 출력되는 출력 값의 선형성을 확보하고, 적외선 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 구간 별로 산출된 게인 값과 오프셋 값을 단일의 테이블에 저장함으로써 적외선 영상의 처리 속도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인한 전력 소모 및 비용 소모의 감소 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 적외선 검출기의 응답 특성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 기준 값을 설정하는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 게인 값과 오프셋 값을 저장하는 모습을 나타내는 도면.
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 본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법은, 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정(S100); 상기 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정하는 과정(S200); 상기 출력 값과 기준 값을 비교하여, 상기 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정(S300); 상기 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 상기 적외선 검출기의 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정(S400); 및 상기 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성하는 과정(S500);을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 대한 설명에 앞서, 종래에 사용되는 불균일 보정 데이터의 생성 방법에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.
열 영상 장비의 광학 렌즈를 통해 입사되는 적외선은 적외선 검출기의 각 화소에 입력되는데, 이때 적외선 검출기는 입력되는 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. 불균일 보정은 서로 다른 두 온도 점, 즉 저온 점과 고온 점에서 출력되는 적외선 검출기의 출력 값으로부터 미리 산출되어 계산된 이득 값과 오프셋 값을 적외선 검출기의 각 화소에 적용하여 동일한 출력값이 나타나게 한다.
도 2는 적외선 검출기의 응답 특성을 나타내는 도면이다. 적외선 에너지는 물체의 온도에 비례하는 값을 가지는 바, 이하에서는 적외선 에너지가 온도에 상응하는 것으로 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 적외선 검출기는 동적 영역 내에서 S자 형상(S-Curve)의 응답 특성을 가진다. 즉, 적외선 검출기는 동적 영역 내에서의 중심 구간은 적외선 에너지가 증가함에 따라 그 출력 값이 대략 비례하여 증가하나, 중심 구간보다 낮은 적외선 에너지가 입력되는 구간 및 중심 구간보다 높은 적외선 에너지가 입력되는 구간에서는 적외선 에너지가 증가함에 따라 비선형적인 응답 특성의 출력 값을 가진다.
여기서, 종래에는 중심 구간 내의 저온 점과 중심 구간 내의 고온 점에서 계산된 출력 값으로부터 이득 값과 오프셋 값을 산출하여 불균일 보정을 수행하였다. 이는 적외선 검출기에 입력되는 적외선 에너지가 대략 중심 구간 내의 값을 가지는 것을 전제로 하는 것으로, 중심 구간 내에서 적외선 검출기의 출력 값의 불균일성을 보정하기 위한 것이다.
그러나, 이와 같이 중심 구간 내에서 저온 점과 고온 점을 추출하여 이득 값과 오프셋 값을 산출하는 경우, 중심 구간보다 낮은 적외선 에너지가 입력되는 구간 및 중심 구간보다 높은 적외선 에너지가 입력되는 구간에서는 출력 값의 선형성(lineraity)을 확보할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 중심 구간을 확장하여 적외선 검출기의 동적 영역 전체를 포함하도록 저온 점과 고온 점을 추출하는 경우, S자 형상(S-Curve)의 응답 특성을 가지는 적외선 검출기의 특성에 따라 산출되는 이득 값과 오프셋 값에 전체적인 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 보정 데이터의 생성 방법은 적외선 검출기의 모든 동적 영역에서 오차를 최소화하고, 출력 값의 선형성을 향상시킬 수 있는 보정 데이터를 생성하는 방법을 제시하며, 이하에서 이를 상세하게 설명하기로 한다.
적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정(S100)은 적외선 검출기로 입력되는 적외선 에너지에 따른 적외선 검출기의 출력 값을 확인한다. 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정(S100)은 적외선 에너지를 검출하고, 검출된 적외선 에너지를 전기적인 신호로 변환한 데이터를 확인한다.
여기서, 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정(S100)은 적외선 검출기로 흑체를 촬영하는 과정을 포함하고, 흑체를 촬영하는 과정은, 적외선 검출기의 동적 범위 내에서 흑체의 온도를 연속적으로 변화시켜 이루어질 수 있다. 즉, 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정(S100)은 흑체로부터 출력되는 적외선 에너지를 저온 점과 고온 점의 두 지점만이 아닌, 적외선 검출기의 동적 범이 내에서 흑체의 온도를 연속적으로 변화시켜 확인하게 된다. 이는 흑체의 온도를 연속적으로 변화시키는 중에, 동적 범위 내에서 소정의 온도 간격마다 적외선 검출기의 각 화소로부터 출력되는 출력 값을 확인하게 되며, 각 화소로부터 출력되는 출력 값을 평균하게 되면, 도 2에 도시된 바와 같은 동적 영역 내에서의 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수(f(x))를 얻을 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 기준 값을 설정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기준 값을 설정하는 과정(S200)은 전술한 과정에 의하여 확인된 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정한다. 여기서, 기준 값은 적외선 에너지에 비례하여 증가하는 값을 가지며, 이와 같은 기준 값의 함수(g(x))는 도 3에 도시된 바와 같이 적외선 에너지가 증가함에 따라 비례하여 증가하는 1차 함수의 형태를 가진다.
여기서, 기준 값을 설정하는 과정(S200)은 하기의 수학식 1로부터 계산되는 오차 값이 최소가 되도록 기준 값을 설정할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018129816527-pat00003
(여기서, E min은 입력되는 최소 적외선 에너지, E max는 입력되는 최대 적외선 에너지, f(x)는 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수, g(x)는 적외선 에너지에 대한 기준 값의 함수를 나타낸다.)
즉, 기준 값을 설정하는 과정(S200)은 적외선 검출기의 모든 동적 영역 내에서 적외선 검출기의 출력 값과 최소한의 차이를 가지면서, 적외선 에너지가 증가함에 따라 비례하여 증가하는 1차 함수의 형태를 가지는 기준 값의 함수(g(x))를 만족하는 값을 기준 값으로 설정한다.
이는, 도 3에 도시된 바와 같이 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수(f(x))의 적분에 따른 면적과의 차이 값(S)이 최소가 되는 기준 값의 함수(g(x))를 산출함으로써 이루어질 수 있으며, 이러한 차이 값(S)이 음(-)의 값과 양(+)의 값을 가져 서로 상쇄되는 것을 방지하기 위하여 출력 값의 함수(f(x))에서 기준 값의 함수(g(x))를 뺀 함수를 제곱하여 적분함으로써 오차 값을 산출한다. 이와 같이, 산출된 오차 값이 최소가 될 때의 기준 값의 함수(g(x))로부터 기준 값이 설정된다.
도 3에서는 설명의 편의를 위하여 기준 값의 함수(g(x))를 과장되게 표시한 것으로, 오차 값이 최소가 되는 정확한 기준 값의 함수(g(x))는 도 3에 도시된 기준 값의 함수(g(x))와 다른 기울기를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정(S300)은 상기의 과정에 의하여 도출된 출력 값과 기준 값을 비교하여 적외선 검출기로 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할한다. 적외선 에너지의 구간은 2개로 분할하거나, 4개 또는 그 이상의 개수로 분할할 수도 있으나, 전술한 바와 같이 적외선 검출기는 동적 영역 내에서 중심 구간, 중심 구간보다 낮은 적외선 에너지가 입력되는 구간 및 중심 구간보다 높은 적외선 에너지가 입력되는 구간을 가지는 S자 형상(S-Curve)의 응답 특성을 가지는 바, 3개의 구간으로 분할하는 것이 가장 효과적이다.
이때, 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정(S300)은 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수(f(x))와 기준 값의 함수(g(x))의 기울기를 비교하여 이루어질 수 있다. 즉, 적외선 검출기의 동적 영역 내에서 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수(f(x))와 기준 값의 함수(g(x))의 기울기의 차이가 설정된 값보다 적은 구간을 B 구간으로 설정하고, 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수(f(x))와 기준 값의 함수(g(x))의 기울기의 차이가 설정된 값보다 큰 구간을 A 구간 및 C 구간으로 각각 설정하여 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정(S400)은 전술한 과정에 의하여 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 적외선 검출기의 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출한다.
즉, 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정(S400)은, 분할된 적외선 에너지의 각 구간 내에서 하기의 수학식 2에 각 화소로부터 출력되는 서로 다른 출력 값을 대입하여 산출한다.
[수학식 2]
Figure 112018129816527-pat00004
도 5에서는 A 구간 내의 저온 점(AC)과 고온 점(AH)에서 1×1 위치에 배열되는 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 경우를 나타낸다. 도 5에서는 저온 점(AC)과 고온 점(AH)이 A 구간 내에 위치하는 것을 예로 들어 도시하였으나, 저온 점(AC)과 고온 점(AH)은 A 구간 모두를 포함하도록 A 구간의 최저 온도 점과 최고 온도 점으로 설정될 수도 있음은 물론이다.
출력 값을 확인하는 과정(S100)에서 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 각 화소에 대한 출력 값을 이미 확인한 바, 1×1 위치에 배열되는 화소는 f1×1(x)와 같은 출력 값의 함수를 가짐을 도출할 수 있다. 여기서, 1×1 위치에 배열되는 화소는 저온 점(AC)에서 P1×1(AC)의 출력 값을 가지며, 고온 점(AH)에서 P1×1(AH)의 출력 값을 가진다.
또한, 기준 값을 설정하는 과정(S200)에서 기준 값의 함수(g(x))가 이미 도출된 바, 기준 값은 저온 점(AC)에서 R(AC)의 값을 가지며, 고온 점(AH)에서 R(AH)의 값을 가짐을 알 수 있다. 이를, 상기의 수학식 2에 적용하면 하기와 같은 수학식 3을 도출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018129816527-pat00005
이와 같은 과정에 의하여, 1×1 위치에 배열되는 화소에 대한 A 구간에서의 게인 값과 오프셋 값을 산출할 수 있게 되며, 1×1 위치에 배열되는 화소에 대하여 B 구간에서의 게인 값과 오프셋 값 및 C 구간에서의 게인 값과 오프셋 값을 모두 산출하여 1×1 위치에 배열되는 화소에 대한 각 구간에서의 게인 값과 오프셋 값을 산출할 수 있게 되며, 이는 적외선 검출기에 배열되는 각 화소에 대하여도 동일하게 적용된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 게인 값과 오프셋 값을 저장하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 보정 데이터를 생성하는 과정(S500)은 상기의 과정에 의하여 산출된 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 보정 데이터의 생성 방법에서는 3개의 구간에 대하여 게인 값과 오프셋 값을 별도로 산출한 바, 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값은 적외선 검출기의 동적 영역 내에서 3개씩 존재하게 된다.
이와 같은 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값은 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 각각 3개의 테이블에 저장될 수도 있음은 물론이다. 그러나, 이 경우 열 영상 장비의 중앙 처리 장치(CPU) 등이 메모리에 있는 게인 값 및 오프셋 값에 접근할 때, 3번의 접근 횟수가 필요한 것으로 신속한 불균일 보정을 위하여 중앙 처리 장치(CPU)의 처리 속도 주파수를 늘릴 필요가 있다.
이는 전력 소모 등의 단점을 발생시키는 문제가 있는 바, 본 발명의 실시 예에 따른 보정 데이터를 생성하는 과정(S500)에서는 분할된 적외선 에너지의 구간별로 산출된 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 단일의 테이블에 저장한다.
즉, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 1×1 위치, 1×2 위치, 1×3 위치 등에 배열되는 화소에 대하여 A 구간에서 산출된 게인 값(GA1×1, GA1×2, GA1×3, …)과 오프셋 값(OA1×1, OA1×2, OA1×3, …)은 테이블 A(Table A)에 저장되고, B 구간에서 산출된 게인 값(GB1×1, GB1×2, GB1×3, …)과 오프셋 값(OB1×1, OB1×2, OB1×3, …) 및 C 구간에서 산출된 게인 값(GC1×1, GC1×2, GC1×3, …)과 오프셋 값(OC1×1, OC1×2, OC1×3, …)은 각각 테이블 B(Table B) 및 테이블 C(Table C)에 각각 저장될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시 예에서는 1×1 위치, 1×2 위치, 1×3 위치 등에 배열되는 화소에 대하여 A 구간에서 산출된 게인 값(GA1×1, GA1×2, GA1×3, …)과 오프셋 값(OA1×1, OA1×2, OA1×3, …), B 구간에서 산출된 게인 값(GB1×1, GB1×2, GB1×3, …)과 오프셋 값(OB1×1, OB1×2, OB1×3, …) 및 C 구간에서 산출된 게인 값(GC1×1, GC1×2, GC1×3, …)과 오프셋 값(OC1×1, OC1×2, OC1×3, …)을 단일의 테이블(Table)에 저장하여 통합(Interlace)한다. 이 경우, 중앙 처리 장치(CPU)의 한 번의 메모리 접근에 의하여 화소 하나에 대한 게인 값과 오프셋 값을 한번에 가져올 수 있으므로, 효과적으로 실시간 영상 처리를 수행할 수 있게 된다.
이와 같은 과정에 의하여, 불균일 보정 데이터가 생성되면, 생성된 불균일 보정 데이터를 이용하여 적외선 검출기는 각 화소로부터 출력되는 출력 값을 보정하여 적외선 영상을 처리한다.
여기서, 적외선 영상을 처리하는 방법은 적외선 검출기로부터 출력되는 적외선 원본 데이터를 획득하는 과정; 및 상기 적외선 원본 데이터를 보정한 적외선 영상을 출력하는 과정;을 포함할 수 있다. 즉, 적외선 검출기의 각 화소로부터 출력되는 출력 값으로부터 적외선 원본 데이터를 획득하고, 전술한 과정에 의하여 생성된 불균일 보정 데이터를 적외선 검출기의 각 화소에 적용하여 적외선 원본 데이터를 보정함으로써 각각 다른 특성을 가지는 적외선 검출기의 모든 화소를 균일화할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 불균일 보정 데이터의 생성 방법 및 이를 이용한 적외선 영상 처리 방법에 의하면, 분할된 적외선 에너지 구간 별로 게인 값과 오프셋 값을 산출하여 불균일 보정을 위한 보정 데이터를 생성함으로써 각 화소로부터 출력되는 출력 값의 선형성을 확보하고, 적외선 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 구간 별로 산출된 게인 값과 오프셋 값을 단일의 테이블에 저장함으로써 적외선 영상의 처리 속도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인한 전력 소모 및 비용 소모의 감소 효과가 있다.
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.

Claims (9)

  1. 입력되는 적외선 에너지에 따라 적외선 검출기의 출력 값을 확인하는 과정;
    상기 출력 값을 보정하기 위한 기준 값을 설정하는 과정;
    상기 출력 값과 기준 값을 비교하여, 상기 입력되는 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정;
    상기 분할된 적외선 에너지의 구간 별로 상기 적외선 검출기의 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정; 및
    상기 게인 값과 오프셋 값을 저장하여 보정 데이터를 생성하는 과정;을 포함하고,
    상기 기준 값을 설정하는 과정은,
    하기의 수학식 1로부터 계산되는 오차 값이 최소가 되도록 기준 값을 설정하는 불균일 보정 데이터의 생성 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112019059096092-pat00014

    (여기서, E min은 입력되는 최소 적외선 에너지, E max는 입력되는 최대 적외선 에너지, f(x)는 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수, g(x)는 적외선 에너지에 대한 기준 값의 함수를 나타낸다.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력 값을 확인하는 과정은,
    상기 적외선 검출기로 흑체를 촬영하는 과정;을 포함하고,
    상기 흑체를 촬영하는 과정은, 상기 적외선 검출기의 동적 범위 내에서 흑체의 온도를 연속적으로 변화시켜 이루어지는 불균일 보정 데이터의 생성 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 값은 적외선 에너지에 비례하여 증가하는 값을 가지는 불균일 보정 데이터의 생성 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수는 상기 적외선 검출기의 각 화소로부터 출력되는 출력 값을 평균하여 산출되는 불균일 보정 데이터의 생성 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적외선 에너지의 구간을 복수 개로 분할하는 과정은,
    상기 적외선 에너지에 대한 출력 값의 함수와 상기 적외선 에너지에 대한 기준 값의 함수의 기울기를 비교하여 이루어지는 불균일 보정 데이터의 생성 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 게인 값과 오프셋 값을 산출하는 과정은,
    상기 분할된 적외선 에너지의 각 구간 내에서 하기의 수학식 2에 각 화소로부터 출력되는 서로 다른 출력 값을 대입하여 산출하는 불균일 보정 데이터의 생성 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112019059096092-pat00007
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정 데이터를 생성하는 과정은,
    상기 분할된 적외선 에너지의 구간별로 산출된 각 화소에 대한 게인 값과 오프셋 값을 단일의 테이블에 저장하는 불균일 보정 데이터의 생성 방법.
  9. 적외선 검출기로부터 출력되는 적외선 원본 데이터를 획득하는 과정; 및
    상기 적외선 원본 데이터를 보정한 적외선 영상을 출력하는 과정;을 포함하고,
    상기 적외선 영상을 출력하는 과정은,
    청구항 1 내지 청구항 3 및 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 방법을 이용하여 생성된 불균일 보정 테이블을 상기 적외선 검출기의 각 화소에 적용하여 상기 적외선 원본 데이터를 보정하는 적외선 영상 처리 방법.
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