KR102027106B1 - 콘트라스트가 향상된 영상취득장치 및 방법, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 및 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 콘트라스트를 갖는 영상을 취득할 수 있도록 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치 및 방법, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 및 기록매체에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 콘트라스트가 향상된 영상취득방법은, 복수의 색상광을 순차적으로 선택하여 피사체에 조사하면서 흑백 카메라로 촬영하여 얻은 복수의 색상광 별 최종 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하는 방법으로서, 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광을 기준으로 상기 피사체에 대한 상기 흑백 카메라의 초점 또는 상기 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 하나의 흑백 영상을 상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하도록 이루어질 수 있다.

Description

콘트라스트가 향상된 영상취득장치 및 방법, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 및 기록매체{Apparatus and method for acquiring an image with enhanced contrast, Computer program for the same, and Recording medium storing computer program for the same}

본 발명은 콘트라스트가 향상된 영상취득장치 및 방법, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 및 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 높은 콘트라스트를 갖는 영상을 취득할 수 있도록 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치 및 방법, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 및 기록매체에 관한 것이다.

일반적으로 물질은 특정 파장대의 빛(또는 특정 색상의 빛)에 반응하는 특성이 있으므로, 다수의 파장의 빛을 조사하면 물리적으로 다른 특성을 가진 영상을 얻을 수 있으며, 이를 이용한 영상취득방법으로서 멀티 스펙트럴 이미징(Multi-spectral imaging)이 있다.

멀티 스펙트럴 이미징 기술은 다양한 파장대의 영상을 흑백 카메라로 촬영하고, 촬영된 다수의 영상을 하나의 영상으로 합성함으로써, 일반적인 영상에서 얻을 수 없는 물리적인 정보를 획득할 수 있는 장점이 있다.

멀티 스펙트럴 이미징 기술은 주로 바이오 메디컬(bio-medical) 분야의 최신 분석 장비에 적용되고 있으며, 우주 탐사, 항공 촬영, 광물 분석 및 고고학 분야에도 많이 활용되고 있다.

멀티 스펙트럴 이미징 기술은 현재까지 파장 스캔, 공간 스캔, 시간 스캔 및 절충법 등이 알려져 있다.

파장 스캔은 주로 카메라 앞단에 필터를 설치하여 특정 파장의 영상만 통과시키는 방식으로서, 원형 연속 필터, 필터 세트, 액정 필터, 음향광학소자 필터 등이 있다.

공간 스캔은 프리즘이나 회절격자로 영상을 파장별로 분리하여 스펙트럼이 퍼진 방향으로 광학계를 움직여서 영상을 얻는 방식이다.

시간 스캔은 간섭계를 활용하여 나온 신호를 수학적 변환을 통하여 영상을 획득하는 방식이다.

절충법은 광을 파장별로 분리하여 영상이 이미지 센서의 특정 영역에 포착되도록 하는 방식이다.

이외의 방법으로 최근에는 다수의 레이저, LED 등을 활용하여 다양한 파장의 광원을 물체에 조사하여 영상을 얻는 방법이 제안되고 있다.

상술한 바와 같은 종래의 멀티 스펙트럴 이미징 기술은 다양한 파장에서 구해진 영상을 광파장 분석이라는 수학적 연산(fusion or unmixing)을 통하여 피사체가 가진 고유한 색에 최대한 근접하게 영상을 합성하는 것을 가장 주된 이슈로 하고 있으며, 다음과 같은 단점이 있다.

첫째, 파장 변화에 대한 마이크로 단위의 초점의 변화를 반영하기 어려운 단점이 있으며, 일반적인 종래의 멀티 스펙트럴 이미징 적용 시 특정 파장의 광에 초점을 맞추고, 다른 파장의 광에서는 초점 이탈을 감안하고 영상을 취득하고 있어 최종 영상의 품질에 악영향을 주고 있다.

둘째, 일반적인 종래의 멀티 스펙트럴 이미징은 기본적으로 백색광 광원을 사용하므로, 광원이 가진 고유한 광파장 특성으로 인한 파장대별 균일한 광량 조정이 어려운 단점이 있고, 감도를 높이기 위해 낮은 광량을 유지하는 경우가 많으며, 이로 인하여 실질적으로 최종 영상 합성에 사용되는 이미지가 한정적으로 선택된다는 문제가 있다.

구체적으로, 일반적으로 취득된 영상에서 6-15개 정도를 선택하여 최종 영상 합성에 사용하는데, 선택되는 영상의 갯수도 촬영 상황에 따라 다르고 일관성이 없다.

추가로, 선택하는 영상의 갯수가 늘어날수록 최종 영상 합성에 복잡한 수학적 연산(fusion or unmixing)을 수반하는 단점이 있으며, 구체적으로, 광원 별 스펙트럼 모양을 curve-fitting으로 함수로 표현하고, 표준 컬러 혹은 스펙트럼에 맞도록 변환하며, 이러한 과정이 컴퓨터의 과도한 연산량이 초래하기 때문에 선택하는 영상의 갯수에 제한이 있다.

셋째, 일반적인 종래의 멀티 스펙트럴 이미징의 목적이 색상의 재현을 위한 것이기 때문에, 영상에서 정보를 추출하기 위한 영상 처리에 변별력 측면과는 차이가 있는 단점이 있다.

미국등록특허 제9,787,915호(2017. 10. 10)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 멀티 스펙트럴 이미징 기술을 이용하여 영상을 촬영하여 합성함에 있어서, 선택된 하나의 색상광을 기준으로 하여 흑백 카메라의 초점 또는 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 해당 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하고, 이렇게 결정된 복수의 색상별 최종 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득함에 따라 콘트라스트가 향상된 영상을 취득할 수 있는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치 및 방법, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 및 기록매체을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 복수의 색상광을 순차적으로 선택하여 피사체에 조사하면서 흑백 카메라로 촬영하여 얻은 복수의 색상광 별 최종 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하는 방법으로서, 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광을 기준으로 상기 피사체에 대한 상기 흑백 카메라의 초점 또는 상기 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 하나의 흑백 영상을 상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하도록 이루어진 콘트라스트가 향상된 영상취득방법이 개시된다.

바람직하게, 상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상 결정은, 상기 피사체에 대한 상기 흑백 카메라의 초점을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적초점으로 조절하는 초점 조절 단계; 최적초점으로 조절된 상태에서, 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적광량으로 조절하는 광량 조절 단계; 및 상기 최적초점과 상기 최적광량으로 촬영된 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 영상 결정 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 피사체에 대한 상기 흑백 카메라의 단계적 초점 조절은, 조절가능한 상기 피사체와 상기 흑백 카메라 사이의 최단거리부터 최장거리까지 단계적으로 거리를 조절함에 따라 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 최적초점은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 초점 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 초점을 최적초점으로 결정할 수 있다.

바람직하게, 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 단계적 광량 조절은, 조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 단계적으로 광량을 조절함에 따라 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 최적광량은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 광량 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 광량을 최적광량으로 결정할 수 있다.

바람직하게, 상기 초점 조절 단계 이전에, 상기 피사체에 대한 초점을 조절하기 위한 초점조절용 광을 조사하는 초점광 조사 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 초점조절용 광은 선택된 색상광으로 구성되되, 조절가능한 밝기 범위의 1/5 내지 1/2의 광량으로 광을 조사하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 색상광은, 적어도 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변경이 가능하도록 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상은, 촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터에 의해 각각 RGB 영상으로 변환된 후 최종 영상으로 합성될 수 있다.

바람직하게, 상기 RGB 전환 벡터는 상기 색상광의 이상 색상을 기준으로 한 이상색 전환 벡터 또는 상기 색상광의 실제 색상을 기준으로 한 실제색 전환 벡터로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 이상색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 이상색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 실제색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 실제색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 실제색 전환 벡터는, 피사체에 조사된 광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율로 이루어진 출력 벡터를 구한 후, 상기 출력 벡터의 각 요소를 0 내지 1 사이의 값으로 정규화한 벡터로 정의될 수 있다.

바람직하게, 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상은, 상기 흑백 카메라에 대한 색상 보정 상수에 의해 보정된 후 최종 영상으로 합성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법은, 흑백 카메라와 복수의 색상광을 이용한 영상취득방법으로서, 각 색상마다 흑백 카메라의 초점과 색상광의 광량을 최대 콘트라스트 지수값이 되도록 조절한 상태에서 촬영한 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하도록 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 콘트라스트 지수값은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 연산된 지수값(index)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 하드웨어와 결합되어 상기 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다.

본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 상기 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 개시된다.

본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 광원부에서 조사된 복수의 색상광을 순차적으로 선택하여 피사체에 조사하면서 흑백 영상 취득부로 촬영하여 얻은 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하는 장치로서, 상기 광원부 및 흑백 영상 취득부를 제어하는 제어부;를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광을 기준으로 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부의 초점 또는 상기 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 하나의 흑백 영상을 상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하도록 구성된 콘트라스트가 향상된 영상취득장치가 개시된다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부의 초점을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적초점으로 조절하는 초점 조절 모듈; 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적광량으로 조절하는 광량 조절 모듈; 및 상기 최적초점과 상기 최적광량으로 촬영된 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 영상 결정 모듈;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 초점 조절 모듈은, 조절가능한 상기 피사체와 상기 흑백 영상 취득부 사이의 최단거리부터 최장거리까지 단계적으로 거리를 조절함에 따라 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부의 초점을 단계적으로 조절하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 초점 조절 모듈은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 초점 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 초점을 최적초점으로 결정하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 광량 조절 모듈은, 조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 단계적으로 광량을 조절함에 따라 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 광량 조절 모듈은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 광량 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 광량을 최적광량으로 결정하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 광량 조절 모듈은, 상기 피사체에 대한 초점을 조절하기 위한 초점조절용 광을 조사하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 광량 조절 모듈에서 조사되는 초점조절용 광은, 선택된 색상광으로 이루어지고, 상기 광량 조절 모듈의 조절가능한 밝기 범위의 1/5 내지 1/2의 광량으로 광을 조사하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 광원부는, 적어도 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변경하여 색상광을 조사하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 합성하는 영상 합성 모듈;을 더 포함하여 구성되며, 상기 영상 합성 모듈은, 촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 각각 RGB 영상으로 변환된 후 최종 영상으로 합성하도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 RGB 전환 벡터는 상기 색상광의 이상 색상을 기준으로 한 이상색 전환 벡터 또는 상기 색상광의 실제 색상을 기준으로 한 실제색 전환 벡터로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 이상색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 이상색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 실제색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 실제색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 실제색 전환 벡터는, 피사체에 조사된 광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율로 이루어진 출력 벡터를 구한 후, 상기 출력 벡터의 각 요소를 0 내지 1 사이의 값으로 정규화한 벡터로 정의될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 흑백 영상 취득부에 대한 색상 보정 상수를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 보정하는 영상 보정 모듈;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 콘트라스트가 향상된 영상취득장치는, 흑백 영상 취득부와 복수의 색상광을 이용한 영상취득장치로서, 각 색상마다 흑백 영상 취득부의 초점과 색상광의 광량을 최대 콘트라스트 지수값이 되도록 조절한 상태에서 촬영한 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 결정하는 제어부;를 포함한다.

바람직하게, 상기 콘트라스트 지수값은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 연산된 지수값(index)으로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 멀티 스펙트럴 이미징 기술을 이용하여 영상을 촬영하여 합성함에 있어서, 선택된 하나의 색상광을 기준으로 하여 흑백 카메라의 초점 또는 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 해당 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하고, 이렇게 결정된 복수의 색상별 최종 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득함에 따라 콘트라스트가 향상된 영상을 취득할 수 있다는 이점이 있다.

상술한 바와 같이, 콘트라스트가 향상된 영상을 취득할 수 있도록 함에 따라 관찰이나 분석 용도로 변별력이 높은 영상을 획득할 수 있도록 하여 영상 처리를 통한 정보 획득에 유리하도록 하고, 인공지능 기술 분야에 적용시 영상 인식에 대한 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 개략적인 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 적색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 녹색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 청색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 백색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 적색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 녹색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 청색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 백색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 이상색 전환 벡터의 다양한 예를 도시한 표이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 적색광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율을 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 녹색광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율을 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부의 청색광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율을 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 실제색 전환 벡터의 일예를 도시한 표이다.
도 16은 피사체인 능엄경을 백색광으로 고해상도 스캐닝 통해 얻은 이미지이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 통해 취득된 피사체인 능엄경의 최종 영상이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 통해 취득된 피사체인 능엄경의 최종 영상을 분석한 사진이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 통해 취득된 피사체인 능엄경의 최종 영상과 종래 기술로 획득된 능엄경의 최종 영상을 비교한 사진이다.
도 20은 도 18의 부분 확대 사진이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2등의 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 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 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 "구비하다", "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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법은, 광원부(100)가 제공하는 복수의 색상광과 피사체의 영상을 획득하기 위한 흑백 영상 취득부(200)를 이용하여 콘트라스트가 향상된 영상을 취득하기 위한 방법으로서, 복수의 색상광을 순차적으로 선택하여 피사체에 조사하면서 흑백 영상 취득부(200)로 촬영하여 얻은 복수의 색상광 별 최종 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하도록 이루어진다. 한편, 본 실시예의 영상취득방법을 구현하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원부(100), 흑백 영상 취득부(200), 제어부(300)를 포함하여 구성된 영상취득장치가 개시된다.

본 실시예의 콘트라스트가 향상된 영상취득방법은, 초점광 조사 단계, 초점 조절 단계, 광량 조절 단계, 영상 결정 단계, 영상 보정 단계, 영상 합성 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 적색광, 녹색광, 청색광에 대해 흑백 영상을 촬영하여 최종 영상으로 합성하는 경우라면, 적색광과 기준의 초점광 조사 단계, 초점 조절 단계, 광량 조절 단계, 영상 결정 단계를 진행하여 적색광에 대한 최종 흑백 영상을 획득하고, 녹색광을 기준으로 초점광 조사 단계, 초점 조절 단계, 광량 조절 단계, 영상 결정 단계를 진행하여 녹색광에 대한 최종 흑백 영상을 획득하며, 청색광을 기준으로 초점광 조사 단계, 초점 조절 단계, 광량 조절 단계, 영상 결정 단계를 진행하여 청색광에 대한 최종 흑백 영상을 획득하고, 상술한 과정을 통해 얻은 각 색상별 최종 흑백 영상을 각각 보정한 후 영상을 합성하여 최종 영상으로 취득할 수 있다.(도 2 참조)

한편, 색상별 최종 흑백 영상의 보정은 모든 색상광에 대한 최종 흑백 영상이 결정된 후 이루어지거나, 각 색상광에 대한 최종 흑백 영상이 결정될 때마다 이루어질 수 있으며, 생략이 가능하다.

먼저, 초점광 조사 단계에 대하여 설명하도록 한다.

상기 초점광 조사 단계는 초점 조절 단계에서 초점을 맞춰 조절할 수 있는 초점조절용 광을 조사하는 단계이다.

구체적으로, 피사체에 광이 비춰지지 않는 상태에서는 상기 흑백 영상 취득부(200)의 흑백 카메라(210)를 통한 영상 획득이 불가능하므로, 상기 흑백 영상 취득부(200)의 흑백 카메라(210)가 상기 피사체에 대한 영상을 획득할 수 있는 기본광인 초점조절용 광을 제공해주는 것이다.

상기 초점광 조사 단계에서 조사되는 초점조절용 광은 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 광으로 이루어지며, 예를 들어, 적색광을 기준으로 한 흑백 영상을 촬영하는 것이라면 적색광이 초점조절용 광이 되도록 하고, 녹색광을 기준으로 한 흑백 영상을 촬영하는 것이라면 녹색광이 초점조절용 광이 되도록 하며, 청색광을 기준으로 한 흑백 영상을 촬영하는 것이라면 청색광이 초점조절용 광이 되도록 한다.

이는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 각 색상 별로 초점의 미세한 차이가 있기 때문이며, 이후 단계인 초점 조절 단계에서 조사되는 광과 동일한 색상의 광으로 초점조절용 광을 조사하여 초점 조절 과정에서 초점이 잘 맞춰질 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 초점조절용 광은 조절가능한 밝기 범위의 1/5 내지 1/2의 광량으로 광을 조사하는 것이 바람직하다.

다음으로, 초점 조절 단계에 대하여 설명하도록 한다.

상기 초점 조절 단계는 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부(200)의 초점을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적초점으로 조절하는 단계이다.

예를 들어, 상기 초점 조절 단계는, 조절가능한 피사체와 흑백 영상 취득부(200) 사이의 최단거리부터 최장거리까지 단계적으로 거리를 조절함에 따라 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부(200)의 초점을 단계적으로 조절하도록 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 흑백 영상 취득부(200)는 상하 방향의 Z축을 따라서 상하 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 흑백 영상 취득부(200)와 상기 피사체의 최단거리를 Zmin 으로 정의하고, 상기 흑백 영상 취득부(200)와 상기 피사체의 최장거리를 Zmax 로 정의할 수 있다.

이때, 상기 초점 조절 단계는 검색범위의 하한에 대응하는 Zmin 에서 검색범위의 상한에 대응하는 Zmax 까지 상기 흑백 영상 취득부(200)가 단계적으로 이동하도록 하여, 상기 흑백 영상 취득부(200)가 각 단계마다 피사체에 대한 영상을 촬영할 수 있도록 한다.

바람직하게, 상기 초점 조절 단계는 상기 흑백 영상 취득부(200)를 등간격(δZ)이 되도록 단계적으로 이동하여 초점을 조절할 수 있다.

상술한 바와 같은 초점 조절 단계를 통해, 상기 흑백 영상 취득부(200)가 복수의 초점에 대응하는 복수의 영상을 획득할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 상기 초점 조절 단계는, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 초점 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 초점을 최적초점으로 결정하게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 적색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 적색광의 경우에는, 대략 검색 하한인 Zmin 에서 검색 상한인 Zmax의 거리 중 대략 34.0% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 녹색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 녹색광의 경우에는, 대략 검색 하한인 Zmin 에서 검색 상한인 Zmax의 거리 중 대략 33.0% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 청색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 청색광의 경우에는, 대략 검색 하한인 Zmin 에서 검색 상한인 Zmax의 거리 중 대략 33.5% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 백색광에 대한 초점의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 청색광의 경우에는, 대략 검색 하한인 Zmin 에서 검색 상한인 Zmax의 거리 중 대략 33.7% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

상기 도 3 내지 도 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 광의 색상에 따라서 피사체에 대한 초점이 미세하게 다르며, 이러한 초점의 변화에 따라 콘트라스트 값의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다.

다음으로, 광량 조절 단계에 대하여 설명하도록 한다.

상기 광량 조절 단계는 상기 초점 조절 단계에 의해 최적초점으로 설정된 상태에서, 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적광량으로 조절하는 단계이다.

예를 들어, 상기 광량 조절 단계는, 조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 단계적으로 광량을 조절함에 따라 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하고, 이를 통해 상기 피사체에 조사되는 광의 광량을 단계적으로 조절하도록 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 광량 조절 단계는 상기 광원부(100)의 광 생성부(110)에 공급되는 전압을 조절하여 광량을 단계적으로 조절할 수 있으며, 최소밝기의 광량에 대응하는 전압을 Vmin 으로 정의하고, 최대밝기의 광량에 대응하는 전압을 Vmax로 정의할 수 있다.

바람직하게, 상기 광량 조절 단계는 상기 광 생성부(110)에 공급되는 전압을 등간격(δV)이 되도록 단계적으로 조절하도록 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 광량 조절 단계를 통해, 상기 흑백 영상 취득부(200)가 복수의 광량에 대응하는 복수의 영상을 획득할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 상기 광량 조절 단계는, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 광량 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 광량을 최적광량으로 결정하게 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 적색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 적색광의 경우에는, 조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 중 대략 90.0% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 녹색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 녹색광의 경우에는, 조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 중 대략 82.0% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 청색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 청색광의 경우에는, 최대밝기인 100.0% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법의 광원부(100)의 백색광에 대한 광량의 기준별 콘트라스트 지수값을 도시한 그래프로서, 예를 들어, 백색광의 경우에는, 최대밝기인 100.0% 지점에서 가장 높은 콘트라스트 지수값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

상기 도 7 내지 도 10을 통해 알 수 있는 바와 같이, 광의 광량에 따라서 피사체에 대한 영상의 콘트라스트 값의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다.

다음으로, 영상 결정 단계에 대하여 설명하도록 한다.

상기 영상 결정 단계는 상기 최적초점과 상기 최적광량으로 촬영된 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 단계이다.

즉, 초점 조절 단계에서 결정된 최적초점과 광량 조절 단계에서 결정된 최적광량으로 촬영된 최대 콘트라스트의 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 것이다.

상술한 바와 같은 영상 결정 단계에서는, 적색광, 녹색광, 청색광 각각에 대하여 콘트라스트가 가장 높은 흑백 영상을 각 색상광 별 최종 흑백 영상으로 결정한다.

예를 들어, 본 실시예에서는 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상과 같이 3개의 최종 흑백 영상을 결정하게 된다.

한편, 상기 광원부(100)의 광 생성부(110)가 생성할 수 있는 광색의 갯수에 따라 최종 흑백 영상의 갯수는 늘거나 줄어들 수 있음은 물론이다.

다음으로, 영상 보정 단계에 대하여 설명하도록 한다.

상기 영상 보정 단계는 색상 보정 상수를 이용하여 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 보정하는 단계이다.

예를 들어, 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상에 대해 각각 색상 보정 상수를 적용하여 영상을 보정할 수 있다.

한편, 상기 색상 보정 상수는 상기 흑백 카메라(210)가 인식하는 색상을 보정하기 위한 것으로, 동일한 제품의 흑백 카메라라고 하더라도 색상에 대한 영상이 조금씩 다르게 취득될 수 있기 때문에 흑백 카메라(210)에서 인식되는 영상이 일관성 있게 재현되게 하는 재현성을 향상시키기 위한 보정 상수이며, 각 색상광 별 최종 흑백 영상 데이터에 색상 보정 상수를 적용하여 색을 보정할 수 있고, 상기 색상 보정 상수는 표준 컬러 테스트 차트를 촬영하여 얻을 수 있다.

다음으로, 영상 합성 단계에 대하여 설명하도록 한다.

상기 영상 합성 단계는 상기 복수의 색상광 별 최종 흑백 영상을 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 합성하는 단계이다.

예를 들어, 상기 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 높은 최종 흑백 영상, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 높은 최종 흑백 영상, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 높은 최종 흑백 영상을 합성하여 최종 컬러 영상으로 합성하게 된다.

한편, 각각의 색상광 별 최종 흑백 영상을 합성하여 최종 영상으로 생성하는 과정은, 구체적으로, 촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 각각 RGB 영상으로 변환한 후 최종 영상으로 합성할 수 있으며, 상기 최종 영상은 컬러 영상이다.

일예로, 상기 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 높은 최종 흑백 영상은, 적색광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 RGB 영상으로 변환할 수 있다.

상기 적색광에 관련된 RGB 전환 벡터는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 적색광의 이상적인 색상을 기준으로 한 이상색 전환 벡터, 또는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 적색광의 실제 색상을 기준으로 한 실제색 전환 벡터로 구성될 수 있다.

상기 이상색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 적색광의 색상에 대한 이상색(ideal color) 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

상기 실제색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 적색광의 색상에 대한 실제색(real color) RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

상기 실제색 전환 벡터는, 피사체에 조사된 적색광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율로 이루어진 출력 벡터를 구한 후, 상기 출력 벡터의 각 요소를 0 내지 1 사이의 값으로 정규화한 벡터로 정의될 수 있다.

구체적으로, 도 12 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 사용된 적색광의 경우에 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율은 1.0001:0.4274:0.0007로 나타나는데, 이를 정규화한 벡터 Tr은 (0.6988, 0.2990, 0.0004)로 이루어진다.

- 정규화 관련식 1 : 1.0001 / (1.0001+0.4274+0.0007) = 0.6988

- 정규화 관련식 2 : 0.4274 / (1.0001+0.4274+0.0007) = 0.2990

- 정규화 관련식 3 : 0.0007 / (1.0001+0.4274+0.0007) = 0.0004

한편, 본 실시예에 사용된 녹색광의 경우에 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율은 0.3500:1.4797:0.2309로 나타나는데, 이를 정규화한 벡터 Tg은 (0.1699, 0.7181, 0.1121)로 이루어진다.

- 정규화 관련식 4 : 0.3500 / (0.3500+1.4797+0.2309) = 0.1699

- 정규화 관련식 5 : 1.4797 / (0.3500+1.4797+0.2309) = 0.7181

- 정규화 관련식 6 : 0.2309 / (0.3500+1.4797+0.2309) = 0.1121

또한, 본 실시예에 사용된 청색광의 경우에 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율은 0.5356:0.1450:3.0871로 나타나는데, 이를 정규화한 벡터 Tb은 (0.1422, 0.0385, 0.8194)로 이루어진다.

- 정규화 관련식 7 : 0.5356 / (0.5356+0.1450+3.0871) = 0.1422

- 정규화 관련식 8 : 0.1450 / (0.5356+0.1450+3.0871) = 0.0385

- 정규화 관련식 9 : 3.0871 / (0.5356+0.1450+3.0871) = 0.8194

상술한 바와 같이, 각 광의 출력 비율을 그대로 사용하지 않고, 정규화를 통해 정규화된 벡터를 사용하는 것은 각 픽셀의 색상값을 초과하는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 0~255 색상값을 갖는 픽셀의 경우에, 200이라는 색상값을 갖는 픽셀에 대해 RGB 픽셀로 변환하면 255를 넘는 색상값이 발생할 수 있기 때문이다.

적색광 관련 RGB 전환 벡터를 통한 RGB 영상 변환에 대해 설명하면, 예컨대, 도 11의 적색광에 대한 이상색 전환 벡터 적색 Tr=(1, 0, 0) 이나, 도 15의 적색광에 대한 실제색 전환 벡터 적색 Tr=(0.6988, 0.2990, 0.0004)를 통해 최종 흑백 영상을 RGB 영상으로 변환할 있다.

구체적으로, 최종 흑백 영상의 각 픽셀은 흑백의 정도에 따라 소정의 숫자값을 가지며, 예를 들어, 0~255의 숫자값을 가질 수 있고, 숫자가 낮을수록 흑색에 가깝고, 숫자가 높을수록 흰색에 가깝다.

예컨대, 최종 흑백 영상의 특정 픽셀이 `100` 이라는 숫자값을 가진다면, 이상색 전환 벡터 적색 Tr=(1, 0, 0)을 적용하여 아래의 같이 RGB 좌표계에 매칭하는 값으로 변환할 수 있다.

R : 100 × 1 = 100

G : 100 × 0 = 0

B : 100 × 0 = 0

즉, 해당 픽셀은 RGB 좌표계를 기준으로 (100, 0, 0)의 좌표에 매칭하는 색으로 변환되는 것이다.

한편, 실제색 전환 벡터 적색 Tr=(0.6988, 0.2990, 0.0004)을 적용하여 아래의 같이 RGB 좌표계에 매칭하는 값으로 변환할 수 있다.

R : 100 × 0.6988 = 69.88

G : 100 × 0.2990 = 29.90

B : 100 × 0.0004 = 0.04

즉, 해당 픽셀은 RGB 좌표계를 기준으로 (69.88, 29.90, 0.04)의 좌표에 매칭하는 색으로 변환되는 것이다.

다른 일예로, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 높은 최종 흑백 영상을 녹색광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 RGB 영상으로 변환할 수 있다.

본 실시예에 사용된 녹색광의 경우에, 도 13 및 도 15에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율은 0.3500:1.4797:0.23097로 나타나는데, 이를 정규화한 벡터 Tg은 (0.1699, 0.7181, 0.1121)로 이루어진다.

예컨대, 도 11의 녹색광에 대한 이상색 전환 벡터 녹색 Tg=(0, 1, 0) 이나, 도 15의 녹색광에 대한 실제색 전환 벡터 녹색 Tg=(0.1699, 0.7181, 0.1121)를 통해 최종 흑백 영상을 RGB 영상으로 변환할 수 있으며, 최종 흑백 영상의 특정 픽셀이 `100` 이라는 숫자값을 가진다면, 이상색 전환 벡터 녹색 Tg=(0, 1, 0)을 적용하여 아래의 같이 RGB 좌표계에 매칭하는 값으로 변환할 수 있다.

R : 100 × 0 = 0

G : 100 × 1 = 100

B : 100 × 0 = 0

즉, 해당 픽셀은 RGB 좌표계를 기준으로 (0, 100, 0)의 좌표에 매칭하는 색으로 변환되는 것이다.

한편, 실제색 전환 벡터 녹색 Tg=(0.1699, 0.7181, 0.1121)을 적용하여 아래의 같이 RGB 좌표계에 매칭하는 값으로 변환할 수 있다.

R : 100 × 0.1699 = 16.99

G : 100 × 0.7181 = 71.81

B : 100 × 0.1121 = 11.21

즉, 해당 픽셀은 RGB 좌표계를 기준으로 (16.99, 71.81, 11.21)의 좌표에 매칭하는 색으로 변환되는 것이다.

또다른 일예로, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 높은 최종 흑백 영상을 청색광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 RGB 영상으로 변환할 수 있다.

본 실시예에 사용된 청색광의 경우에, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율은 0.5356:0.1450:3.0871로 나타나는데, 이를 정규화한 벡터 Tb는 (0.1422, 0.0385, 0.8194)로 이루어진다.

예컨대, 도 11의 청색광에 대한 이상색 전환 벡터 청색 Tb=(0, 0, 1) 이나, 도 15의 청색광에 대한 실제색 전환 벡터 청색 Tb=(0.1422, 0.0385, 0.8194)를 통해 최종 흑백 영상을 RGB 영상으로 변환할 수 있으며, 최종 흑백 영상의 특정 픽셀이 `100` 이라는 숫자값을 가진다면, 이상색 전환 벡터 청색 Tb=(0, 0, 1)을 적용하여 아래의 같이 RGB 좌표계에 매칭하는 값으로 변환할 수 있다.

R : 100 × 0 = 0

G : 100 × 0 = 0

B : 100 × 1 = 100

즉, 해당 픽셀은 RGB 좌표계를 기준으로 (0, 0, 100)의 좌표에 매칭하는 색으로 변환되는 것이다.

한편, 실제색 전환 벡터 청색 Tb=(0.1422, 0.0385, 0.8194)을 적용하여 아래의 같이 RGB 좌표계에 매칭하는 값으로 변환할 수 있다.

R : 100 × 0.1422 = 14.22

G : 100 × 0.0385 = 3.85

B : 100 × 0.8194 = 81.94

즉, 해당 픽셀은 RGB 좌표계를 기준으로 (14.22, 3.85, 81.94)의 좌표에 매칭하는 색으로 변환되는 것이다.

상술한 바와 같은 과정을 통해, 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 최종 흑백 영상의 RGB 영상, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 최종 흑백 영상의 RGB 영상, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 최종 흑백 영상의 RGB 영상을 각각 얻게 되고, 이 3개의 영상을 합성하여 최종 컬러 영상으로 합성할 수 있다.

예컨대, 상기에서 설명한 해당 픽셀의 경우, 적색광 촬영 영상에 대한 RGB 좌표계의 좌표(69.88, 29.90, 0.04), 녹색광 촬영 영상에 대한 RGB 좌표계의 좌표(16.99, 71.81, 11.21), 청색광 촬영 영상에 대한 RGB 좌표계의 좌표(14.22, 3.85, 81.94)가 각각 색상별로 합산된 (101.09, 105.56, 93.19)가 최종 컬러 영상의 RGB 좌표계가 된다.

상기에서 예시한 하나의 픽셀과 동일한 방식으로 영상의 모든 픽셀에 대한 합성을 통하여 하나의 최종 컬러 영상이 생성될 수 있다.

도 16은 피사체인 능엄경을 백색광으로 고해상도 스캐닝 통해 얻은 이미지로서, 도 16에 도시된 바와 같이, 능엄경에 고려글자(구결)가 손글씨로 주석이 기재되어 있는데, 백색광으로 고해상도 스캐닝하여 영상을 분석하였으나, 어떤 글자인지 판별이 어려웠다.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 통해 취득된 피사체인 능엄경의 최종 영상이며, 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 통해 취득된 피사체인 능엄경의 최종 영상을 분석한 사진이다.

도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 통해 취득된 피사체인 능엄경의 최종 영상을 살펴보면, 해당 글자가 최소 2회 이상 겹쳐 쓰기를 한 것을 확인할 수 있고, 문맥과 비교하여 종합적으로 검토할 때 '이오니(

)를 '이어오(

)로 수정한 것으로 추정할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 통해 취득된 피사체인 능엄경의 최종 영상과 종래 기술로 획득된 능엄경의 최종 영상을 비교한 사진이다.

도 20은 도 18의 부분 확대 사진이다.

본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트가 향상된 영상취득장치는, 흑백 영상 취득부(200)와 복수의 색상광을 이용한 영상취득장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원부(100), 흑백 영상 취득부(200), 제어부(300)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 영상취득장치는 상기 광원부(100)에서 조사된 복수의 색상광을 순차적으로 선택하여 피사체에 조사하면서 상기 흑백 영상 취득부(200)로 촬영하여 얻은 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하며, 각 색상마다 흑백 영상 취득부(200)의 초점과 색상광의 광량을 최대 콘트라스트 지수값이 되도록 조절한 상태에서 촬영한 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하여 최종 영상으로 생성하게 된다.

먼저, 상기 광원부(100)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 광원부(100)는 피사체에 광을 조사하기 위한 부분으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 색상광을 생성하는 광 생성부(110)와, 상기 광 생성부(110)에서 생성된 색상광을 피사체에 조사하는 광 조사부(120)를 포함하여 구성된다.

상기 광 생성부(110)는 복수의 색상광 중 어느 하나의 색상을 갖는 광을 생성하도록 구성되며, 상기 제어부(300)에 의해 제어된 색상의 광, 예컨대, 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색상의 광을 생성하게 된다.

예를 들어, 상기 광 생성부(110)는 서로 다른 색상의 광을 생성하는 복수의 LED로 구성될 수 있으며, 복수의 LED 중 어느 하나의 색상 LED를 택일적으로 점등하여 해당 색상의 광을 생성하거나 복수의 LED 중 2개 이상의 LED를 점등하여 혼합된 색상의 광을 생성하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 광원부(100)의 광 생성부(110)는 적어도 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED를 포함하여 구성될 수 있으며, 적색, 녹색, 청색의 3가지 색 중 어느 하나의 색으로 택일적으로 변경하여 색상광을 조사하도록 구성될 수 있다.

상기 광 조사부(120)는 상기 광 생성부(110)에서 생성되어 전달받은 광을 상기 피사체를 향하여 조사하는 부분으로서, 상기 광 생성부(110)의 광이 상기 피사체로 고르게 조사될 수 있도록 광필터가 구비될 수 있다.

상술한 바와 같은 광원부(100)의 구성에 따르면, 상기 제어부(300)의 제어신호에 따라 상기 광 생성부(110)가 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색상에 해당하는 광을 생성하게 되고, 상기 광 생성부(110)에서 생성된 광이 상기 광 조사부(120)를 통해 상기 피사체로 조사될 수 있게 된다.

한편, 본 실시예의 광 생성부(110)는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색상의 광을 생성하는 것으로 예시하지만, 상기 색상 이외에도 다양한 색상의 광을 생성할 수도 있음은 물론이다.

다음으로, 상기 흑백 영상 취득부(200)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 흑백 영상 취득부(200)는 피사체를 촬영하여 흑백 영상을 획득하기 위한 부분으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 피사체의 영상을 획득하는 흑백 카메라(210)와, 상기 피사체를 확대하여 상기 흑백 카메라(210)로 제공하는 렌즈(220)를 포함하여 구성된다.

상기 흑백 카메라(210)는 상기 피사체의 촬영 시 흑백 영상을 얻을 수 있는 카메라로서, 가시광 영역에서 피사체의 영상을 민감하게 검출할 수 있도록 이루어진다.

한편, 상기 흑백 영상 취득부(200)는 상기 제어부(300)에 의해 높이가 조절됨에 따라 상기 피사체에 대한 상대 거리가 조절될 수 있으며, 이러한 상대 거리 조절을 통하여 상기 흑백 카메라(210)의 초점이 조절될 수 있다.

상술한 바와 같은 흑백 영상 취득부(200)의 구성에 따르면, 상기 제어부(300)의 제어신호에 따라 상기 흑백 영상 취득부(200)와 상기 피사체의 상대 거리가 조절될 수 있고, 상기 흑백 영상 취득부(200)의 흑백 카메라(210)와 렌즈(220)를 통해 상기 피사체의 확대된 흑백 영상을 획득할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예의 흑백 영상 취득부(200)를 구성하는 흑백 카메라(210)는 모노크롬 카메라(monochrome camera)로서, 기본적으로는 블랙과 화이트로 이뤄진 흑백 영상을 촬영하도록 구성되지만, 블랙/화이트 이외에 다른 단색/화이트로 이뤄질 수도 있음을 배제하지는 않는다.

다음으로, 상기 제어부(300)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 제어부(300)는 상기 광원부(100) 및 흑백 영상 취득부(200)를 제어함과 아울러 상기 흑백 영상 취득부(200)에서 촬영한 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하여 최종 영상으로 생성하는 부분이다.

상기 제어부(300)는 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광을 기준으로 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부(200)의 초점과 상기 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 하나의 흑백 영상을 상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하여 하나의 최종 영상으로 생성하게 된다.

상기 제어부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 초점 조절 모듈(310), 광량 조절 모듈(320), 영상 결정 모듈(330), 영상 보정 모듈(340), 영상 합성 모듈(350)을 포함하여 구성되며, 이하, 각 모듈에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

한편, 상기 제어부(300)의 각 모듈 구성은 기능상의 개념이며, 일부 모듈은 하나의 모듈로 통합 구성되거나 세부 기능으로 분리 구성될 수도 있음은 물론이다.

<초점 조절 모듈(310)>

상기 초점 조절 모듈(310)은 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부(200)의 초점을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적초점으로 조절하는 모듈이다.

예를 들어, 상기 초점 조절 모듈(310)은 조절가능한 상기 피사체와 상기 흑백 영상 취득부(200) 사이의 최단거리부터 최장거리까지 단계적으로 거리를 조절함에 따라 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부(200)의 초점을 단계적으로 조절하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 흑백 영상 취득부(200)는 상하 방향의 Z축을 따라서 상하 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 흑백 영상 취득부(200)와 상기 피사체의 최단거리를 Zmin 으로 정의하고, 상기 흑백 영상 취득부(200)와 상기 피사체의 최장거리를 Zmax 로 정의할 수 있다.

이때, 상기 초점 조절 모듈(310)은 검색 하한에 대응하는 Zmin 에서 검색 상한에 대응하는 Zmax 까지 상기 흑백 영상 취득부(200)가 단계적으로 이동하도록 제어하며, 상기 흑백 영상 취득부(200)는 각 단계마다 피사체에 대한 영상을 촬영하게 된다.

바람직하게, 상기 초점 조절 모듈(310)은 상기 흑백 영상 취득부(200)를 등간격(δZ)이 되도록 단계적으로 이동할 수 있다.

상술한 바와 같은 초점 조절 모듈(310)에 의해, 상기 흑백 영상 취득부(200)는 복수의 초점에 대응하는 복수의 영상을 획득할 수 있게 된다.

한편, 상기 초점 조절 모듈(310)은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 초점 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 초점을 최적초점으로 결정할 수 있다.

<광량 조절 모듈(320)>

상기 광량 조절 모듈(320)은 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적광량으로 조절하는 모듈이다.

예를 들어, 상기 광량 조절 모듈(320)은 조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 단계적으로 광량을 조절함에 따라 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절함에 따라 상기 피사체에 조사되는 광의 광량을 단계적으로 조절하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 광량 조절 모듈(320)은 상기 광원부(100)의 광 생성부(110)에 공급되는 전압을 조절하여 광량을 단계적으로 조절할 수 있으며, 최소밝기의 광량에 대응하는 전압을 Vmin 으로 정의하고, 최대밝기의 광량에 대응하는 전압을 Vmax로 정의할 수 있다.

바람직하게, 상기 광량 조절 모듈(320)은 상기 광 생성부(110)에 공급되는 전압을 등간격(δV)이 되도록 단계적으로 조절할 수 있다.

상술한 바와 같은 광량 조절 모듈(320)에 의해, 상기 흑백 영상 취득부(200)는 복수의 광량에 대응하는 복수의 영상을 획득할 수 있게 된다.

한편, 상기 광량 조절 모듈(320)은, brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 광량 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 광량을 최적광량으로 결정할 수 있다.

상술한 바와 같은 광량 조절 모듈(320)은 상기 초점 조절 모듈(310)에 의한 초점조절 시 상기 흑백 영상 취득부(200)가 영상을 취득할 수 있도록 하기 위한 기본적인 광을 제공할 수 있다.

구체적으로, 상기 피사체에 광이 비춰지지 않는 상태에서는 상기 흑백 영상 취득부(200)의 흑백 카메라(210)를 통한 영상 획득이 불가능하므로, 상기 광량 조절 모듈(320)을 통해 상기 흑백 영상 취득부(200)의 흑백 카메라(210)가 상기 피사체에 대한 영상을 획득할 수 있는 기본광인 초점조절용 광을 제공해주는 것이다.

한편, 상기 광량 조절 모듈(320)에서 조사되는 초점조절용 광은, 적색, 녹색, 청색 중 선택된 색상의 광으로 이루어지고, 상기 광량 조절 모듈(320)의 조절가능한 밝기 범위의 1/5 내지 1/2의 광량으로 광을 조사하는 것이 바람직하다.

<영상 결정 모듈(330)>

상기 영상 결정 모듈(330)은 상기 최적초점과 상기 최적광량으로 촬영된 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 모듈이다.

즉, 초점 조절 모듈에 의해 결정된 최적초점과 광량 조절 모듈에 의해 결정된 최적광량으로 촬영된 최대 콘트라스트의 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 것이다.

상술한 바와 같은 영상 결정 모듈(330)은, 적색광, 녹색광, 청색광 각각에 대하여 흑백 카메라(210)가 촬영한 콘트라스트가 가장 높은 흑백 영상을 각 색상광 별 최종 흑백 영상으로 결정한다.

예를 들어, 본 실시예에서는 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상과 같이 3개의 최종 흑백 영상을 결정하게 된다.

한편, 상기 광원부(100)의 광 생성부(110)가 생성할 수 있는 광색의 갯수에 따라 최종 흑백 영상의 갯수는 늘거나 줄어들 수 있음은 물론이다.

<영상 보정 모듈(340)>

상기 영상 보정 모듈(340)은 상기 흑백 영상 취득부(200)에 대한 색상 보정 상수를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 보정하는 모듈이다.

예를 들어, 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상에 대해 각각 보정 벡터를 통해 영상을 보정할 수 있다.

한편, 상기 색상 보정 상수는 상기 흑백 카메라(210)가 인식하는 색상을 보정하기 위한 것으로, 동일한 제품의 흑백 카메라라고 하더라도 색상에 대한 영상이 조금씩 다르게 취득될 수 있기 때문에 흑백 카메라(210)에서 인식되는 영상이 일관성 있게 재현되게 하는 재현성을 향상시키기 위한 보정 상수이며, 각 색상광 별 최종 흑백 영상 데이터에 색상 보정 상수를 적용하여 색을 보정할 수 있고, 상기 색상 보정 상수는 표준 컬러 테스트 차트를 촬영하여 얻을 수 있다.

<영상 합성 모듈(350)>

상기 영상 합성 모듈(350)은 상기 복수의 색상광 별 최종 흑백 영상을 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 합성하는 모듈이다.

예를 들어, 상기 영상 합성 모듈(350)은, 상기 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 녹색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상, 청색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상을 합성하여 최종 영상을 합성할 수 있다.

한편, 각각의 색상광 별 최종 흑백 영상을 최종 영상으로 합성함에 있어서, 상기 영상 합성 모듈(350)은 촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 각각 RGB 영상으로 변환된 후 최종 영상으로 합성하도록 구성되며, 이를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상이 합성되어 하나의 컬러 영상으로 생성될 수 있다.

일예로, 상기 적색광을 조사하면서 흑백 카메라(210)로 촬영한 영상들 중 콘트라스트가 가장 높은 최종 흑백 영상을 적색광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 RGB 영상으로 변환할 수 있다.

상기 RGB 전환 벡터는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 색상광의 이상적인 색상을 기준으로 한 이상색 전환 벡터 또는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 색상광의 실제 색상을 기준으로 한 실제색 전환 벡터로 구성될 수 있다.

상기 이상색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 이상색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

상기 실제색 전환 벡터는, 적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 실제색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.

상기 실제색 전환 벡터는, 피사체에 조사된 광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율로 이루어진 출력 벡터를 구한 후, 상기 출력 벡터의 각 요소를 0 내지 1 사이의 값으로 정규화한 벡터로 정의될 수 있다.

상기 영상 합성 모듈(350)에 의한 구체적인 영상 합성은 본 실시예의 영상취득방법에 대한 설명과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예 들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램과 이를 기록한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다.

상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD, USB 드라이브와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100:광원부
110:광 생성부
120:광 조사부
200:흑백 영상 취득부
210:흑백 카메라
220:렌즈
300:제어부
310:초점 조절 모듈
320:광량 조절 모듈
330:영상 결정 모듈
340:영상 보정 모듈
350:영상 합성 모듈

Claims (36)

1. 복수의 색상광을 순차적으로 선택하여 피사체에 조사하면서 흑백 카메라로 촬영하여 얻은 복수의 색상광 별 최종 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하는 방법으로서,
   상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광을 기준으로 상기 피사체에 대한 상기 흑백 카메라의 초점 또는 상기 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 하나의 흑백 영상을 상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하도록 이루어지되,
   상기 복수의 색상광 별 흑백 영상은,
   촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터에 의해 각각 RGB 영상으로 변환된 후 최종 영상으로 합성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상 결정은,
   상기 피사체에 대한 상기 흑백 카메라의 초점을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적초점으로 조절하는 초점 조절 단계;
   최적초점으로 조절된 상태에서, 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적광량으로 조절하는 광량 조절 단계; 및
   상기 최적초점과 상기 최적광량으로 촬영된 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 영상 결정 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 피사체에 대한 상기 흑백 카메라의 단계적 초점 조절은,
   조절가능한 상기 피사체와 상기 흑백 카메라 사이의 최단거리부터 최장거리까지 단계적으로 거리를 조절함에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 최적초점은,
   brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 초점 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 초점을 최적초점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 단계적 광량 조절은,
   조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 단계적으로 광량을 조절함에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
6. 제2항에 있어서,
   상기 최적광량은,
   brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 광량 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 광량을 최적광량으로 결정하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
7. 제2항에 있어서,
   상기 초점 조절 단계 이전에,
   상기 피사체에 대한 초점을 조절하기 위한 초점조절용 광을 조사하는 초점광 조사 단계;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 초점조절용 광은 선택된 색상광으로 구성되되, 조절가능한 밝기 범위의 1/5 내지 1/2의 광량으로 광을 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 색상광은,
   적어도 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 RGB 전환 벡터는 상기 색상광의 이상 색상을 기준으로 한 이상색 전환 벡터 또는 상기 색상광의 실제 색상을 기준으로 한 실제색 전환 벡터로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 이상색 전환 벡터는,
    적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 이상색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 실제색 전환 벡터는,
    적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 실제색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 실제색 전환 벡터는,
    피사체에 조사된 광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율로 이루어진 출력 벡터를 구한 후, 상기 출력 벡터의 각 요소를 0 내지 1 사이의 값으로 정규화한 벡터로 정의되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 색상광 별 흑백 영상은,
    상기 흑백 카메라에 대한 색상 보정 상수를 통해 보정된 후 최종 영상으로 합성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
16. 흑백 카메라와 복수의 색상광을 이용한 영상취득방법으로서,
    각 색상마다 흑백 카메라의 초점과 색상광의 광량을 최대 콘트라스트 지수값이 되도록 조절한 상태에서 촬영한 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하여 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하도록 이루어지되,
    상기 복수의 색상광 별 흑백 영상은,
    촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터에 의해 각각 RGB 영상으로 변환된 후 최종 영상으로 합성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 콘트라스트 지수값은,
    brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 연산된 지수값(index)으로 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득방법.
18. 하드웨어와 결합되어 제1항 또는 제16항의 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
19. 제1항 또는 제16항의 콘트라스트가 향상된 영상취득방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
20. 광원부에서 조사된 복수의 색상광을 순차적으로 선택하여 피사체에 조사하면서 흑백 영상 취득부로 촬영하여 얻은 복수의 색상광 별 최종 흑백 영상을 합성하여 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 취득하는 장치로서,
    상기 광원부 및 흑백 영상 취득부를 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광을 기준으로 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부의 초점 또는 상기 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 촬영된 복수의 흑백 영상 중 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 하나의 흑백 영상을 상기 선택된 색상광의 최종 흑백 영상으로 결정하도록 구성되고,
    상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부의 초점을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적초점으로 조절하는 초점 조절 모듈; 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하면서 최대 콘트라스트 지수값을 갖는 최적광량으로 조절하는 광량 조절 모듈; 상기 최적초점과 상기 최적광량으로 촬영된 흑백 영상을 최종 흑백 영상으로 결정하는 영상 결정 모듈; 및 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 상기 피사체에 대한 최종 영상으로 합성하는 영상 합성 모듈;을 포함하여 구성되며, 상기 영상 합성 모듈은, 촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 각각 RGB 영상으로 변환된 후 최종 영상으로 합성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
21. 삭제
22. 제20항에 있어서,
    상기 초점 조절 모듈은,
    조절가능한 상기 피사체와 상기 흑백 영상 취득부 사이의 최단거리부터 최장거리까지 단계적으로 거리를 조절함에 따라 상기 피사체에 대한 상기 흑백 영상 취득부의 초점을 단계적으로 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
23. 제20항에 있어서,
    상기 초점 조절 모듈은,
    brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 초점 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 초점을 최적초점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
24. 제20항에 있어서,
    상기 광량 조절 모듈은,
    조절가능한 최소밝기부터 최대밝기까지 단계적으로 광량을 조절함에 따라 상기 피사체에 조사되는 선택된 색상광의 광량을 단계적으로 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
25. 제20항에 있어서,
    상기 광량 조절 모듈은,
    brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 각 광량 단계마다 지수값(index)을 산출하고, 산출된 복수의 지수값 중 최대 지수값에 대응하는 광량을 최적광량으로 결정하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
26. 제20항에 있어서,
    상기 광량 조절 모듈은,
    상기 피사체에 대한 초점을 조절하기 위한 초점조절용 광을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
27. 제26항에 있어서,
    상기 광량 조절 모듈에서 조사되는 초점조절용 광은,
    선택된 색상광으로 이루어지고, 상기 광량 조절 모듈의 조절가능한 밝기 범위의 1/5 내지 1/2의 광량으로 광을 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
28. 제20항에 있어서,
    상기 광원부는,
    적어도 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변경하여 색상광을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
29. 삭제
30. 제20항에 있어서,
    상기 RGB 전환 벡터는 상기 색상광의 이상 색상을 기준으로 한 이상색 전환 벡터 또는 상기 색상광의 실제 색상을 기준으로 한 실제색 전환 벡터로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
31. 제30항에 있어서,
    상기 이상색 전환 벡터는,
    적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 이상색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
32. 제30항에 있어서,
    상기 실제색 전환 벡터는,
    적색, 녹색, 청색의 3색에 대한 요소를 가진 벡터로서, 각 요소는 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대한 실제색 RGB 농도이고, 각 요소는 0 내지 1 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
33. 제32항에 있어서,
    상기 실제색 전환 벡터는,
    피사체에 조사된 광을 색도계(chromameter)로 측정하여 얻은 적색, 녹색, 청색의 3색의 출력 비율로 이루어진 출력 벡터를 구한 후, 상기 출력 벡터의 각 요소를 0 내지 1 사이의 값으로 정규화한 벡터로 정의되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
34. 제20항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 흑백 영상 취득부에 대한 색상 보정 상수를 통해 상기 복수의 색상광 별 흑백 영상을 보정하는 영상 보정 모듈;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
35. 흑백 영상 취득부와 복수의 색상광을 이용한 영상취득장치로서,
    각 색상마다 흑백 영상 취득부의 초점과 색상광의 광량을 최대 콘트라스트 지수값이 되도록 조절한 상태에서 촬영한 복수의 색상광 별 흑백 영상을 합성하여 피사체에 대한 최종 영상으로 결정하는 제어부;를 포함하며,
    상기 복수의 색상광 별 흑백 영상은,
    촬영 시 피사체에 조사된 색상광의 색상에 대응하는 RGB 전환 벡터에 의해 각각 RGB 영상으로 변환된 후 최종 영상으로 합성되는 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.
36. 제35항에 있어서,
    상기 콘트라스트 지수값은,
    brightness, contrast, variance, square gradient, brenner gradient, tenenbaum gradient, energy laplacian, histogram entropy, normalized variance, derivative-based correlation, auto-correction 중 적어도 어느 하나를 기준으로 연산된 지수값(index)으로 구성된 것을 특징으로 하는 콘트라스트가 향상된 영상취득장치.

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