KR102025236B1 - 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치 - Google Patents

열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치 Download PDF

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KR102025236B1
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Abstract

열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치가 개시된다. 열상 카메라의 영상의 소정 영역의 픽셀(pixel)에 대한 중간값 필터링을 수행하여 대표 픽셀을 출력하는 중간값 필터 모듈; 상기 중간값 필터 모듈에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 상기 영상의 불량 픽셀을 검출하는 불량 픽셀 검출 모듈을 구성한다. 상술한 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치에 의하면, 픽셀의 콘트라스트(contrast)를 육안 식별 수준으로 개선하여 중간값 필터 모듈과 중간값을 계산하고 비교기 모듈을 통해 픽셀 별로 대비하여 불량 픽셀을 검출하도록 구성됨으로써, 열상 카메라의 노후화에 따른 후천적 불량 픽셀의 검출이 가능하고 원천적 불량 픽셀을 정상 픽셀로 판단하는 통계적 판단 오류에 대해서도 대응이 가능한 효과가 있다. 기존 방식처럼 열상 카메라 별로 별도의 기준 영상을 입력할 필요하지 않고 자체적으로 불량 픽셀을 검출하여 보상함으로써, 편리할 뿐만 아니라 노후화된 열상 카메라의 불량 픽셀 검출의 정확도가 기존에 비해 매우 높아지는 효과가 있다.

Description

열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치{APPARATUS FOR DETECTING SOFT DEFECTIVE PIXELS IN INFRARED CAMERA}
본 발명은 열상 카메라에 관한 것으로서, 구체적으로는 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 및 보상 장치에 관한 것이다.
열상 카메라는 공장 출하 과정에서 각 픽셀이 기본적으로 특성 차이를 가지게 된다.
열상 카메라는 공장 출하 시부터 불량 픽셀을 포함하게 되며, 이러한 불량 픽셀에 대해서는 차후 사용 과정에서 불균일 보정(non-formality correction)을 통해 픽셀 보상을 하게 된다.
한편, 열상 카메라는 공장 출하 시 정상 픽셀이 장기간 사용에 의해 불량 픽셀로 변경될 수 있다. 원천적 불량 픽셀에 대해서는 기존의 방식대로 쉽게 보상을 하여 사용할 수 있지만, 장기간 사용에 따른 후천적 불량 픽셀에 대해서는 오류 보상을 하는 적절한 수단이 없다.
또한, 공장 출하 시에는 양불 판단을 할 때 통계적으로 정상으로 더 많이 판단된 경우에는 정상 픽셀로 규정지어 출하한다. 이러한 경우 불량 픽셀이 정상 픽셀로 판단되는 통계적 판단 오류가 발생하기도 한다.
이처럼 원천적 불량 픽셀의 통계적 판단 오류와 후천적 불량 픽셀을 검출하여 보상할 수 있는 방안이 요구된다.
10-0415051 10-1656173
본 발명의 목적은 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치는, 열상 카메라의 영상의 소정 영역의 픽셀(pixel)에 대한 중간값 필터링을 수행하여 대표 픽셀을 출력하는 중간값 필터 모듈; 상기 중간값 필터 모듈에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 상기 영상의 불량 픽셀을 검출하는 불량 픽셀 검출 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 검출된 불량 픽셀에 대해 보간을 수행하는 불량 픽셀 보간 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 중간값 필터 모듈은, 상기 영상의 3X3 영역의 픽셀에 대한 중간값 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치는, 열상 카메라의 영상의 3X3 영역의 픽셀(pixel)에 대해 순차적으로 중간값 필터링을 수행하여 대표 픽셀을 출력하는 중간값 필터 모듈; 상기 중간값 필터 모듈에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 상기 영상의 불량 픽셀을 검출하는 불량 픽셀 검출 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 검출된 불량 픽셀에 대해 선형 보간을 수행하는 불량 픽셀 보간 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 중간값 필터 모듈은, 저주파 통과 필터로 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치는, 열상 카메라의 영상에 대해 nXn 영역의 픽셀(pixel)에 대해 순차적으로 중간값 필터링을 수행하여 대표 픽셀을 출력하는 중간값 필터 모듈; 상기 중간값 필터 모듈에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 상기 영상의 불량 픽셀을 검출하는 불량 픽셀 검출 모듈; 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 검출된 불량 픽셀에 대해 선형 보간을 수행하는 불량 픽셀 보간 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 불량 픽셀 보간 모듈은, 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 검출된 불량 픽셀에 대해 양방향 선형 보간을 수행하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 중간값 필터 모듈은, 저주파 통과 필터로 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치는, 열상 카메라의 영상에 대해 3X3 영역의 중심 픽셀(pixel)을 제외한 주변 픽셀 8개에 대한 중간값 필터링을 수행하여 대표 픽셀을 출력하는 중간값 필터 모듈; 상기 중간값 필터 모듈에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 상기 중심 픽셀의 불량 여부를 검출하는 불량 픽셀 검출 모듈; 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 정상 픽셀로 검출되는 경우 검출된 정상 픽셀을 바이패스(bypass)하고 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 불량 픽셀로 검출되는 경우 검출된 불량 픽셀을 보간하는 불량 픽셀 보간 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 불량 픽셀 검출 모듈은, 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 검출된 불량 픽셀에 대해 양방향 선형 보간을 수행하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 중간값 필터 모듈은, 저주파 통과 필터로서 임펄스 노이즈(impuse noise)에 강건한 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치는, 열상 카메라의 에이징(aging) 직후의 영상에 대해 nXn 영역의 중심 픽셀(pixel)을 제외한 주변 픽셀 8개에 대한 중간값 필터링을 수행하여 대표 픽셀을 출력하는 중간값 필터 모듈; 상기 중간값 필터 모듈에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 상기 중심 픽셀의 불량 여부를 검출하는 불량 픽셀 검출 모듈; 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 검출된 불량 픽셀을 선형 보간하는 불량 픽셀 보간 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 불량 픽셀 보간 모듈은, 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 정상 픽셀로 검출되는 경우 검출된 정상 픽셀을 바이패스(bypass)하고 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 불량 픽셀로 검출되는 경우 검출된 불량 픽셀을 양방향 선형 보간하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 nXn에서, n은 홀수이다.
상술한 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치에 의하면, 중간값 필터 모듈과 주변 픽셀의 중간값을 계산하고 비교기 모듈을 통해 픽셀 별로 대비하여 불량 픽셀을 검출하도록 구성됨으로써, 열상 카메라의 노후화에 따른 후천적 불량 픽셀의 검출이 가능하고 원천적 불량 픽셀을 정상 픽셀로 판단하는 통계적 판단 오류에 대해서도 대응이 가능한 효과가 있다. 즉, 열상 카메라의 에이징(aging) 이후에도 검출되지 않는 불량 픽셀을 찾아낼 수 있는 효과가 있다.
기존 방식처럼 열상 카메라 별로 별도의 기준 영상을 입력할 필요하지 않고 자체적으로 불량 픽셀을 검출하여 보상함으로써, 편리할 뿐만 아니라 노후화된 열상 카메라의 불량 픽셀 검출의 정확도가 기존에 비해 매우 높아지는 효과가 있다.
아울러 픽셀의 콘트라스트(contrast)를 육안 식별 수준으로 개선하여 불량 픽셀을 검출하도록 구성됨으로써, 영역 별로 명암차를 쉽게 구분할 수 있게 해주는 효과가 있으며, 육안 식별 수준에서 불량 픽셀을 찾아주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 구성의 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 구성의 모식도이다.
도 1을 먼저 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치(100)는 콘트라스트 개선 모듈(110), 중간값 필터 모듈(120), 비교기 모듈(130), 양방향 선형 보간 모듈(140)을 포함하도록 구성될 수 있다.
열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치(100)는 기준 영상을 대비하여 기존의 원천적 불량 픽셀을 검출하여 보상하는 것과 달리 자체적으로 중간값 필터링과 중심 픽셀과 주변 픽셀 간의 비교를 통해 불량 픽셀을 검출하도록 구성된다.
열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치(100)는 열상 카메라의 노후화에 따른 후천적 불량 픽셀의 검출이 가능하고 공장 출하 과정에서 원천적 불량 픽셀을 정상 픽셀로 판단하는 통계적 판단 오류에 대해서도 대응이 가능하다. 즉, 열상 카메라의 에이징(aging) 이후에 남아 있는 불량 픽셀을 찾아낼 수 있다.
공장 출하 시 생성한 기준 영상을 이용하지 않으므로 노후화된 열상 카메라의 불량 픽셀에 대해 그 검출 정확도가 높아진다.
한편, 픽셀의 콘트라스트(contrast)를 육안 식별 수준으로 개선하여 불량 픽셀을 검출하도록 구성되어 육안 식별 수준에서 불량 픽셀을 찾아주는 장점이 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
콘트라스트 개선 모듈(110)은 열상 카메라의 픽셀 스트림(pixel stream)을 입력받아 콘트라스트를 개선하도록 구성될 수 있다.
콘트라스트 개선 모듈(110)은 픽셀 스트림을 사람의 눈으로 인식할 수 있는 대역의 콘트라스트로 이동화여 평활화하도록 구성될 수 있다.
콘트라스트 개선 모듈(110)은 영상의 영역별로 명암차를 쉽게 구분할 수 있게 하는 장점이 있다.
중간값 필터 모듈(120)은 열상 카메라의 영상에 대해 nXn 영역의 중심 픽셀을 제외한 주변 픽셀들에 대해 중간값 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다. 중간값 필터링에 의해 주변 픽셀의 대표 픽셀값을 찾아낼 수 있다.
여기서, n은 홀수이며, nXn은 3X3, 5X5, 7X7 등이 될 수 있다.
중간값 필터 모듈(120)은 저주파 통과 필터로서 임펄스 노이즈(impuse noise)에 강건한 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
도 2의 예를 들면, 중심 픽셀의 값은 12이며, 주변 픽셀 8개의 중간값 즉, 대표 픽셀값은 11이 된다.
중간값 필터 모듈(120)은 픽셀 스트림의 각 픽셀들을 중심 픽셀로 하여 순차적으로 중간값 필터링을 수행할 수 있다.
불량 픽셀 검출 모듈(130)은 중간값 필터 모듈(120)에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 중심 픽셀의 불량 여부를 검출하도록 구성될 수 있다.
불량 픽셀 검출 모듈(130)은 비교기(comparator) 모듈(130)로 구성될 수 있다. 불량 픽셀 검출 모듈(130)에는 중간값 필터 모듈(120)에서 중간값 필터링을 수행한 중간값 즉, 주변 픽셀의 대표 픽셀에 대해서 필요에 따라 소정의 상수값이 가산되거나 차감되어 입력될 수 있다.
또한, 비교기 모듈(130)에는 콘트라스트 개선 모듈(110)에 의해 콘트라스트가 개선된 중심 픽셀의 값이 입력될 수 있다.
한편, 도 2에서 보듯이 비교기 모듈(130)은 대표 픽셀과 중심 픽셀의 차이를 산출하고 산출된 차이를 소정의 임계값과 대비햐여 대소를 판단하도록 구성될 수 있다.
비교기 모듈(130)은 대표 픽셀과 중심 픽셀의 차이가 임계값 보다 작으면 해당 중심 픽셀은 정상 픽셀로 판단하고 대표 픽셀과 중심 픽셀의 차이가 임계값 보다 크면 해당 중심 픽셀은 불량 픽셀로 판단하도록 구성될 수 있다. 중심 픽셀이 주변 픽셀의 대표값 대비하여 소정 임계값 이상의 레벨 차를 가진다면 불량 픽셀로 판단된다.
비교기 모듈(130)은 픽셀 스트림의 각 픽셀에 대해 순차적으로 양불 판단을 하도록 구성될 수 있다.
여기서, 임계값은 가변적으로 설정될 수 있다.
임계값은 다음의 수학식 1, 2, 3과 같이 설정될 수 있다.
Figure 112018131055468-pat00001
Figure 112018131055468-pat00002
Figure 112018131055468-pat00003
임계값
Figure 112018131055468-pat00004
가 산정되기 위한 시간은 열상 카메라 운용 초기화 이후 1분 이상 이어야 한다. 여기서,
Figure 112018131055468-pat00005
는 충분히 작은 값을 취하기 위한 조건으로서, 최대 픽셀값의 10 %로 설정될 수 있다.
그리고 수학식 2에서와 같이 오산정을 막기 위해 임계값
Figure 112018131055468-pat00006
의 최소값 및 최대값 제한을 걸어줄 수 있다.
불량 픽셀 보간 모듈(140)은 불량 픽셀 검출 모듈(130)에서 정상 픽셀로 검출되는 경우 검출된 정상 픽셀을 바이패스(bypass)하고 불량 픽셀 검출 모듈(130)에서 불량 픽셀로 검출되는 경우 그 검출된 불량 픽셀을 보간하도록 구성될 수 있다.
불량 픽셀 보간 모듈(140)은 양방향 선형 보간 모듈(140)이 될 수 있다.
양방향 선형 보간 모듈(140)은 양방향 선형 보간을 통해 불량 픽셀을 정상 픽셀로 변경할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 콘트라스트 개선 모듈
120: 중간값 필터 모듈
130: 불량 픽셀 검출 모듈(비교기 모듈)
140: 불량 픽셀 보간 모듈(양방향 선형 보간 모듈)

Claims (15)

  1. 열상 카메라의 픽셀 스트림(pixel stream)을 입력받아 콘트라스트(contrast)를 개선하는 콘트라스트 개선 모듈;
    상기 열상 카메라의 영상의 소정 영역의 픽셀(pixel)에 대한 중간값 필터링을 수행하여 대표 픽셀을 출력하는 중간값 필터 모듈;
    상기 중간값 필터 모듈에서 출력된 대표 픽셀을 이용하여 상기 영상의 불량 픽셀을 검출하는 불량 픽셀 검출 모듈;
    상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 검출된 불량 픽셀에 대해 선형 보간을 수행하는 불량 픽셀 보간 모듈을 포함하고,
    상기 중간값 필터 모듈은,
    상기 영상의 3X3 영역의 픽셀에 대한 중간값 필터링을 수행하도록 구성되며,
    상기 콘트라스트 개선 모듈은,
    상기 픽셀 스트림을 육안으로 식별할 수 있는 대역의 콘트라스트로 이동하여 평활화하도록 구성되며,
    상기 불량 픽셀 검출 모듈은,
    비교기(comparator)를 포함하도록 구성되며, 상기 중간값 필터 모듈에서 중간값 필터링을 수행한 중간값인 대표 픽셀에 대하여 소정의 상수값이 가산되거나 차감되어 입력되도록 구성되며,
    상기 불량 픽셀 검출 모듈은,
    상기 비교기를 이용하여 대표 픽셀과 중심 픽셀의 차이를 산출하고, 산출된 차이를 소정의 임계값과 대비하여 대소를 판단하도록 구성되며, 대표 픽셀과 중심 픽셀의 차이가 임계값보다 작으면 해당 중심 픽셀을 정상 픽셀로 판단하고, 대표 픽셀과 중심 픽셀의 차이가 임계값보다 크면 해당 중심 픽셀을 불량 픽셀로 판단하도록 구성되며,
    상기 임계값
    Figure 112019065837227-pat00009
    는,
    하기 수학식에 의해 산정되며,
    Figure 112019065837227-pat00010

    여기서,
    Figure 112019065837227-pat00011
    ,
    Figure 112019065837227-pat00012
    ,
    Figure 112019065837227-pat00013
    는 충분히 작은 값을 취하기 위한 조건으로서 최대 픽셀값의 10 %로 설정되며,
    상기 임계값
    Figure 112019065837227-pat00014
    가 산정되기 위한 시간은,
    상기 열상 카메라의 운용 초기화 이후 1분 이상 2분 이내이며,
    상기 불량 픽셀 보간 모듈은,
    상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 정상 픽셀로 검출되는 경우 검출된 정상 픽셀을 바이패스(bypass)하고, 상기 불량 픽셀 검출 모듈에서 불량 픽셀로 검출되는 경우 불량 픽셀을 양방향 선형 보간하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열상 카메라의 소프트 불량 픽셀 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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