KR102200540B1 - Apparatus and method for obtaining multi-brightness image - Google Patents

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KR102200540B1
KR102200540B1 KR1020190100161A KR20190100161A KR102200540B1 KR 102200540 B1 KR102200540 B1 KR 102200540B1 KR 1020190100161 A KR1020190100161 A KR 1020190100161A KR 20190100161 A KR20190100161 A KR 20190100161A KR 102200540 B1 KR102200540 B1 KR 102200540B1
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light
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KR1020190100161A
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이성학
전선곤
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a device and a method for acquiring multiple luminosity images, wherein images having multiple luminosities in visible-ray and infrared wavelength domains can be photographed and synthesized by using optical filter transmittance adjustment. The device may comprise: a camera unit for photographing a predetermined subject and acquiring images thereof; a lighting unit disposed on the periphery of the camera unit so as to emit infrared light; an optical filter unit disposed on the front surface of the at least one of the camera unit and the lighting unit so as to adjust the amount of transmission of light directed to the camera unit or the amount of emission of infrared light emitted from the lighting unit; a light multiplexing unit for generating a light multiplexing signal so as to control the transmittance of the optical filter unit based on the distance from the subject and the photography environment; and an image processing unit for synthesizing and processing multiple photographed images.

Description

다중 광도 영상 획득 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OBTAINING MULTI-BRIGHTNESS IMAGE}Multi-luminosity image acquisition apparatus and method {APPARATUS AND METHOD FOR OBTAINING MULTI-BRIGHTNESS IMAGE}

본 발명은 다중 광도 영상 획득 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 필터 투과도 조정을 이용하여 가시광 및 적외선 파장 영역의 다중 광도 영상을 촬영하고 합성할 수 있는 다중 광도 영상 획득 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-luminosity image acquisition apparatus, and more particularly, to a multi-luminosity image acquisition apparatus and method capable of capturing and synthesizing multi-luminosity images in visible and infrared wavelength regions by using optical filter transmittance adjustment.

일반적으로, CCTV 감시 카메라를 비롯해서 차량, 로봇, 드론 등에 야외 사물 식별을 위하여 카메라는, 촬영 조건이 낮 시간부터 밤까지 일광 조건, 어두운 실내, 터널, 지하, 야간 조명등, 차량 전조등, 빛이 전혀 없는 실내 환경 등을 포괄할 수 있다.In general, in order to identify outdoor objects such as CCTV surveillance cameras, vehicles, robots, drones, etc., cameras have shooting conditions from daytime to night, dark indoors, tunnels, basements, night lights, vehicle headlights, no light at all. It can cover indoor environment, etc.

현재, 다양한 환경에서 고 정밀 화질에 대한 소비자 요구에 따라 HD급의 IP카메라로 전환되고 있고, 카메라 센서의 감도를 높이거나, 야간 촬영이나, 폐쇄된 공간의 어두운 곳을 촬영하기 위해 LED 조명을 보조적으로 사용하는 것이 일반적인 추세이다.Currently, in various environments, in accordance with consumer demand for high-precision image quality, it is being switched to HD-class IP cameras, and LED lighting is supplemented to increase the sensitivity of the camera sensor, or to shoot at night or dark places in closed spaces. It is a common trend to use it.

야간에 사용하는 카메라는, 보안이나 방범을 위해 시각적 영향을 주지 않는 IR(적외선) LED조명을 많이 사용하고 있고, 새로운 LED 조명 사용을 이용하여 저 조도에서 어두운 공간의 사물을 선명하게 식별하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.Cameras used at night use a lot of IR (infrared) LED lights that do not have a visual effect for security or crime prevention, and a lot of use of new LED lights to clearly identify objects in dark spaces in low light. Research is ongoing.

또한, 카메라 촬영과 동기화된 LED 플레싱(flashing)을 이용하여 셔터 스피드를 올리거나, 피사체의 거리를 감지하여 IR 과포화를 방지하는 기술 등이 한국 등록특허 제10-0983346호 (2010.09.20)로 등록된 바 있다.In addition, technology for preventing IR oversaturation by increasing the shutter speed by using LED flashing synchronized with camera shooting or detecting the distance of the subject is disclosed as Korean Patent No. 10-0983346 (2010.09.20). It has been registered.

그러나, 기존 기술은, 이동 촬영과 같은 환경 변화가 심한 경우, 피사체의 거리와 광량에 적응적으로 카메라와 LED 조명을 조절하기는 힘들며, 다양한 기능에 대응하는 하드웨어 구성은 복잡해질 수 있다.However, in the existing technology, when environmental changes such as moving photographing are severe, it is difficult to adjust the camera and LED lighting adaptively to the distance and amount of light of a subject, and hardware configuration corresponding to various functions may be complicated.

또한, 단순히 카메라 센서의 감도를 높이는 것만으로는, 일상에서 경험되는 광역의 휘도 조건과 갑작스런 조명 변화에 인간의 시각이 순응하고 인지하는 수준으로 영상을 촬영하는 것이 어려울 수 있다.In addition, simply by increasing the sensitivity of the camera sensor, it may be difficult to shoot an image at a level in which the human vision adapts to and perceives a sudden change in lighting conditions and a wide area of luminance experienced in everyday life.

따라서, 기존의 저가 센서를 쉽게 활용하여 제작할 수 있고, 다양한 조명 환경에 대해 시각적으로 사물 식별과 인지가 가능한 영상 합성을 구현할 수 있는 다중 광도 영상 획득 장치의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need to develop a multi-luminosity image acquisition device that can be easily manufactured using an existing low-cost sensor and can realize image synthesis that can visually identify and recognize objects in various lighting environments.

본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 필터의 투과도 조정을 이용하여 단일화된 광도 다중화 방법을 수행함으로써, 다양한 조명 환경에 대해 시각적으로 사물 식별과 인지가 가능한 영상 합성을 구현할 수 있는 다중 광도 영상 획득 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by an embodiment of the present invention is to perform a single luminous intensity multiplexing method using the transmittance adjustment of a light filter, thereby implementing an image synthesis capable of visually identifying and recognizing objects in various lighting environments. An image acquisition apparatus and method are provided.

또한, 본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 거리 센서로부터 피사체와의 거리 정보를 획득하고 조도 센서로부터 촬영 환경 정보를 획득함으로써, 저가 센서를 쉽게 활용하여 제작할 수 있는 다중 광도 영상 획득 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the technical problem to be achieved by an embodiment of the present invention is a multi-luminosity image acquisition device that can easily be manufactured using a low-cost sensor by obtaining distance information from a distance sensor and photographing environment information from an illuminance sensor, and I want to provide a way.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. I will be able to.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의한 다중 광도 영상 획득 장치는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부, 카메라부의 주변에 배치되어 적외선 광을 출사하는 조명부, 카메라부 및 조명부 중 적어도 어느 하나의 전면에 배치되어 카메라부로 입사되는 광의 투과량 또는 조명부로부터 출사되는 적외선 광의 투사량을 조절하는 광학 필터부, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성하는 광도 다중화부, 그리고 촬영된 다수의 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, the apparatus for obtaining a multi-luminosity image according to an embodiment of the present invention includes a camera unit for capturing an image by photographing a predetermined subject, and an illumination unit disposed around the camera unit to emit infrared light. , An optical filter unit that is disposed on the front of at least one of the camera unit and the lighting unit to control the amount of transmitted light incident to the camera unit or the amount of infrared light emitted from the lighting unit, and the transmittance of the optical filter unit based on the distance to the subject and the shooting environment. A light intensity multiplexer that generates an optical multiplexing signal to control, and an image processor that synthesizes and processes a plurality of captured images.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 광도 영상 획득 장치는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부, 카메라부의 주변에 배치되어 적외선 광을 출사하는 조명부, 카메라부 및 조명부의 전면을 동시에 배치되어 카메라부로 입사되는 광의 투과량 또는 조명부로부터 출사되는 적외선 광의 투사량을 조절하는 광학 필터부, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성하는 광도 다중화부, 그리고 촬영된 다수의 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부를 포함하고, 카메라부는, 촬영 환경에 따라 적외선 광의 차단 여부를 스위칭하는 적외선 차단 스위치를 포함하며, 광학 필터부는, 카메라부 및 조명부의 전면을 동시에 커버하도록 배치되는 고정형 광학 필터를 포함할 수 있다.In addition, a multi-luminosity image acquisition apparatus according to another embodiment of the present invention includes a camera unit for capturing a predetermined subject to obtain an image, an illumination unit disposed around the camera unit to emit infrared light, a camera unit, and the front of the illumination unit. An optical filter unit that is arranged at the same time and controls the amount of transmitted light incident on the camera unit or the amount of infrared light emitted from the illumination unit, and a light intensity multiplexing unit that generates an optical multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit based on the distance to the subject and the shooting environment. And an image processing unit for synthesizing and processing a plurality of photographed images, the camera unit includes an infrared cutoff switch for switching whether to block infrared light according to a shooting environment, and the optical filter unit includes a front surface of the camera unit and the lighting unit It may include a fixed optical filter arranged to cover at the same time.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 광도 영상 획득 장치는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부, 카메라부의 주변에 배치되어 적외선 광을 출사하는 조명부, 카메라부 또는 조명부의 전면에 배치되어 카메라부로 입사되는 광의 투과량 또는 조명부로부터 출사되는 적외선 광의 투사량을 조절하는 광학 필터부, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성하는 광도 다중화부, 그리고 촬영된 다수의 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부를 포함하고, 광학 필터부는, 카메라부의 전면을 커버하거나 또는 조명부의 전면을 커버하도록 이동되는 이동형 광학 필터와, 이동형 광학 필터의 위치를 카메라부의 전면으로 이동시키거나 또는 조명부의 전면으로 이동시키는 광학 필터 스위치를 포함할 수 있다.In addition, a multi-luminosity image acquisition apparatus according to another embodiment of the present invention includes a camera unit for capturing a predetermined subject to obtain an image, an illumination unit disposed around the camera unit to emit infrared light, a camera unit, or a front side of the illumination unit. An optical filter unit that is arranged to adjust the transmission amount of light incident on the camera unit or the projection amount of infrared light emitted from the illumination unit, a light intensity multiplexing unit that generates a light multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit based on a distance to a subject and a photographing environment, And an image processing unit for synthesizing and processing a plurality of captured images, and the optical filter unit includes a movable optical filter that is moved to cover the front of the camera unit or to cover the front of the lighting unit, and a position of the movable optical filter. It may include an optical filter switch to move to or move to the front of the lighting unit.

여기서, 광학 필터 스위치는, 촬영 환경에 따라 이동형 광학 필터의 위치 이동을 제어하도록 모터 스위치에 전기적으로 연결되고, 모터 스위치는, 광학 필터 스위치에 전기적으로 연결되는 모터와, 촬영 환경에 따라 데이 모드(day mode) 또는 나이트 모드(night mode)로 모터를 스위칭하는 데이/나이트 스위치를 포함할 수 있다.Here, the optical filter switch is electrically connected to the motor switch to control the positional movement of the movable optical filter according to the shooting environment, and the motor switch includes a motor electrically connected to the optical filter switch, and the day mode ( Day mode) or a night mode (night mode) may include a day / night switch for switching the motor.

그리고, 광학 필터 스위치는, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상인 데이 모드(day mode)이면 이동형 광학 필터의 위치를 상기 카메라부의 전면으로 이동시키고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만인 나이트 모드(night mode)이면 이동형 광학 필터의 위치를 조명부의 전면으로 이동시킬 수 있다.In addition, the optical filter switch moves the position of the movable optical filter to the front of the camera unit in a day mode in which the measured illuminance is greater than or equal to the preset illuminance in the shooting environment, and the night mode in which the measured illuminance is less than the preset illuminance in the shooting environment In (night mode), the position of the movable optical filter can be moved to the front of the lighting unit.

또한, 광학 필터 스위치는, 촬영 환경 중 낮 시간대인 데이 모드(day mode)이면 이동형 광학 필터의 위치를 카메라부의 전면으로 이동시키고, 촬영 환경 중 밤 시간대인 나이트 모드(night mode)이면 이동형 광학 필터의 위치를 조명부의 전면으로 이동시킬 수도 있다.In addition, the optical filter switch moves the position of the movable optical filter to the front of the camera unit in the day mode of the shooting environment, and the movable optical filter is in the night mode of the shooting environment. You can also move the position to the front of the lighting unit.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 광도 영상 획득 장치는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부, 카메라부의 주변에 배치되어 적외선 광을 출사하는 조명부, 카메라부의 전면에 배치되어 카메라부로 입사되는 광의 투과량 또는 피사체에 반사되는 적외선 광의 반사량을 조절하는 광학 필터부, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성하는 광도 다중화부, 그리고 촬영된 다수의 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부를 포함하고, 카메라부는, 입사되는 광을 가시광 및 적외선 광으로 분리하는 빔 스플리터(beam splitter), 분리된 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 제1 카메라, 그리고 분리된 적외선 광 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 제2 카메라를 포함하며, 광학 필터부는, 빔 스플리터의 광 분리면에 배치되어 조명부를 제외한 카메라부의 제1, 제2 카메라의 전면을 동시에 커버하는 고정형 광학 필터를 포함할 수 있다.In addition, a multi-luminosity image acquisition apparatus according to another embodiment of the present invention includes a camera unit for capturing a predetermined subject to obtain an image, an illumination unit disposed around the camera unit to emit infrared light, and a camera disposed in front of the camera unit. An optical filter unit that adjusts the amount of transmitted light incident to the negative or the amount of infrared light reflected on the subject, a light intensity multiplexing unit that generates a light multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit based on the distance to the subject and the shooting environment, and a number of shots An image processing unit for synthesizing and processing images of, and the camera unit includes a beam splitter for separating incident light into visible and infrared light, a first camera for photographing multiple optical images of the separated visible light band, and It includes a second camera for photographing multiple optical images of the separated infrared wide band, and the optical filter unit is a fixed type that is disposed on the optical separation surface of the beam splitter and covers the front surfaces of the first and second cameras of the camera unit excluding the illumination unit at the same time. It may include an optical filter.

한편, 본 발명의 일실시예에 의한 다중 광도 영상 획득 장치의 다중 광도 영상 획득 방법은, 카메라부, 조명부, 영상 처리부 및 광학 필터부의 투과도를 제어하는 광도 다중화부를 포함하는 다중 광도 영상 획득 장치의 다중 광도 영상 획득 방법으로서, 광도 다중화부가 영상 촬영 요청이 수신되는지를 확인하는 단계, 광도 다중화부가 영상 촬영 요청이 수신되면 피사체와의 거리 정보 및 촬영 환경 정보를 획득하는 단계, 광도 다중화부가 획득한 피사체와의 거리 정보 및 촬영 환경 정보를 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하는 단계, 광도 다중화부가 산출된 광 다중화 신호 함수를 토대로 광 다중화 신호를 생성하여 광학 필터부의 투과도를 제어하는 단계, 조명부가 광학 필터부의 투과도가 변조되는 시간 동안에 적외선 광을 출사하고, 카메라부가 광학 필터부의 투과도가 변조되는 시간 동안에 다중 광도 영상들을 촬영하는 단계, 그리고 영상 처리부가 촬영된 다중 광도 영상들을 합성하여 처리하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the multi-luminosity image acquisition method of the multi-luminosity image acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a multi-luminosity image acquisition device including a light intensity multiplexer for controlling the transmittance of the camera unit, the lighting unit, the image processing unit, and the optical filter unit. A method of obtaining a luminous intensity image, comprising: checking whether an image capturing request is received by a luminous intensity multiplexer, acquiring distance information and photographing environment information from a subject when an image capturing request is received by the luminous intensity multiplexer, and Calculating an optical multiplexing signal function based on distance information and photographing environment information of, and controlling the transmittance of the optical filter unit by generating an optical multiplexing signal based on the optical multiplexing signal function calculated by the luminous intensity multiplexing unit, and controlling the transmittance of the optical filter unit by the illumination unit Infrared light is emitted during the time when is modulated, the camera unit photographs multi-luminosity images during the time when the transmittance of the optical filter unit is modulated, and the image processing unit synthesizes and processes the captured multi-luminosity images. .

본 발명에 따른 다중 광도 영상 획득 장치 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the apparatus and method for obtaining a multi-luminosity image according to the present invention will be described as follows.

본 발명은, 광 필터의 투과도 조정을 이용하여 단일화된 광도 다중화 방법을 수행함으로써, 다양한 조명 환경에 대해 시각적으로 사물 식별과 인지가 가능한 영상 합성을 구현할 수 있다.In the present invention, by performing a single luminous intensity multiplexing method by using a transmittance adjustment of an optical filter, it is possible to implement image synthesis capable of visually identifying and recognizing objects in various lighting environments.

또한, 본 발명은, 거리 센서로부터 피사체와의 거리 정보를 획득하고 조도 센서로부터 촬영 환경 정보를 획득함으로써, 저가 센서를 쉽게 활용하여 제작할 수 있다.In addition, according to the present invention, by obtaining information on a distance to a subject from a distance sensor and information on a photographing environment from an illuminance sensor, it is possible to easily utilize and manufacture a low-cost sensor.

또한, 본 발명은, 가시광 및 근적외선 대역의 광도(light intensity) 변조를 이용하여 복합 대역 다중 영상을 취득하고 HDR(high dynamic range) 시각 영상으로 합성함으로써, 주야간 다양한 환경의 영상에서 경험되는 광의 부족 노출 혹은 부분적인 과도 노출 현상을 극복할 수 있다.In addition, the present invention acquires multi-band multiple images using light intensity modulation in visible and near-infrared bands, and synthesizes them into high dynamic range (HDR) visual images, thereby underexposure of light experienced in images in various environments at day and night. Or you can overcome partial overexposure.

또한, 본 발명은, 광에 순응적인 광학 필터 제어를 사용한 촬영 입사 광도 변조와 IR 램프 출사 광도 변조 방법을 제안함으로써, 다양한 장소에서 변화하는 외광 변화에 실시간으로 대응할 수 있다.In addition, the present invention proposes a method of modulating the intensity of light incidence of photographing using an optical filter control compliant with light and a method of modulating the intensity of outgoing light of an IR lamp, so that it is possible to respond in real time to changes in external light that changes in various places.

또한, 본 발명은, 고정형의 CCTV 카메라뿐만 아니라 차량, 로봇, 드론 등에 탑재될 수 있는 이동형 카메라 시스템에 쉽게 확장 및 접목될 수 있고, 제작비용이 저렴하다,In addition, the present invention can be easily extended and grafted to a mobile camera system that can be mounted on vehicles, robots, drones, etc., as well as fixed CCTV cameras, and manufacturing cost is low.

이처럼, 본 발명은, 고정형 및 이동형 감시 카메라 시스템과 더불어 가시광, IR 광에 대한 다중 강도와 대역으로 WDR(Wide Dynamic Range) 영상을 취득하고, 표현하는 다양한 영상 신호 처리 분야, 자율 주행 자동차, 무인 드론 등 최근 부각 되는 사물 인식 분야를 포함하여 다양한 영상 시각화 분야에 적극 활용될 수 있다.As such, the present invention provides various image signal processing fields that acquire and express WDR (Wide Dynamic Range) images with multiple intensity and bands for visible and IR light, along with fixed and mobile surveillance camera systems, autonomous vehicles, and unmanned drones. It can be actively used in various image visualization fields, including the object recognition field, which is emerging recently.

특히, 자율 주행 영상 촬영 중 발생되는 외광 변화는, 지하나 터널을 진입하거나 탈출할 때, 실내에서 실외를 바라보거나 반대 상황, 어두운 주차장 강한 차량 전조등 변화 등 일반적인 센서의 인식 범위를 벗어나는 경우가 빈번하게 발생될 수 있다.In particular, changes in external light that occur during self-driving video are frequently outside the recognition range of general sensors, such as when entering or exiting the basement or tunnel, looking outside or facing the opposite situation, dark parking lot, and strong vehicle headlight changes. Can occur.

자율 주행 자동차 시스템 중 센서 기반의 주행상황 탐지 영역은, 이러한 외부의 환경을 인식하는 과정으로 고정 또는 이동 사물을 인식하거나 경로를 인식하는데 필수적인 요소이다.A sensor-based driving situation detection area among autonomous vehicle systems is a process of recognizing such an external environment and is an essential element in recognizing a fixed or moving object or a path.

이때, 실시간으로 발생되는 돌발 상황을 인지하여 충돌을 방지하여 생명과 재산을 보호하는 것이 다른 어떤 첨단 기능들에 우선되어야 한다.At this time, protection of life and property by recognizing an unexpected situation occurring in real time and preventing collisions should be prioritized over some other advanced functions.

또한, 본 발명은, 현재 증가하는 사회적 긴장과 범죄로 인해 세계적으로 증대되는 감시, 보안에 대한 필요성에 부합하며, 고 효율의 영상 감시 시스템 구현을 가능하게 할 수 있다.In addition, the present invention meets the need for surveillance and security that are increasing globally due to increasing social tensions and crimes, and it is possible to implement a high-efficiency video surveillance system.

또한, 본 발명은, 사회 방범, 산업, 방송 현장에서 활용될 수 있다.In addition, the present invention can be used in social security, industry, and broadcasting sites.

즉, 본 발명은, 보안 CCTV, 차량-휴대전화-드론 카메라, 블랙박스 시장, 이미지센서가 활용되는 산업 분야에 활용될 수 있으며, 동영상 기반의 영상 신호 또는 방송용 영상신호 처리 분야에 활용될 수 있다.That is, the present invention can be used in security CCTV, vehicle-cell phone-drone camera, black box market, and industrial fields where image sensors are utilized, and can be used in the field of video-based video signal or broadcast video signal processing. .

또한, 본 발명은, 관련 학문, 연구 현장에서도 활용될 수 있다.In addition, the present invention can be used in related studies and research fields.

즉, 본 발명은, 영상 융합 분야, 사물 탐색, 얼굴 검색, 환경 감시 등 지능적 영상 분석 기술 개발에 기여할 것이며, 기존의 제한적 성능의 이미지 센서 하드웨어 성능을 향상시킬 수 있는 대안 기술로 활용될 수 있으며, 보고서 및 논문 형태의 연구 결과 자료, 시뮬레이션 자료는 향후 연계된 기술 개발에 도움을 주며, 공항, 항만, 군사 시설, 건설 현장 등 고도 기술 분야에 활용될 것으로 기대된다.That is, the present invention will contribute to the development of intelligent image analysis technologies such as the field of image fusion, object search, face search, and environment monitoring, and can be used as an alternative technology that can improve the performance of existing image sensor hardware with limited performance, Research result data and simulation data in the form of reports and papers are expected to help develop linked technologies in the future, and are expected to be used in high-tech fields such as airports, ports, military facilities, and construction sites.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description below. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by the person concerned, it should be understood that the detailed description and specific embodiments such as preferred embodiments of the present invention are given by way of example only.

도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 다중 광도 영상 획득 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2는 광다중화 신호에 의한 광학 필터의 투과율 조정 및 카메라의 영상 캡쳐 시퀀스를 보여주는 타이밍도이다.
도 3은 데이 모드에서의 가시광에 상응하는 영상 다중화를 위한 레벨 다중화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 나이트 모드에서의 가시광 및 적외선 광에 상응하는 복합 영상 다중화를 위한 레벨 다중화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명 다른 실시예에 따른 다중 광도 영상 획득 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 6은 본 발명 또 다른 실시예에 따른 다중 광도 영상 획득 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for obtaining a multi-luminosity image according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a timing diagram showing an image capture sequence of a camera and adjusting transmittance of an optical filter by an optical multiplexing signal.
3 is a diagram illustrating a level multiplexing process for image multiplexing corresponding to visible light in a day mode.
4 is a diagram illustrating a level multiplexing process for multiplexing a composite image corresponding to visible and infrared light in a night mode.
5 is a block diagram illustrating a multi-luminosity image acquisition apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating an apparatus for obtaining a multi-luminosity image according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes "module" and "unit" for the constituent elements used in the following description are simply given in consideration of ease of writing in the present specification, and the "module" and "unit" may be used interchangeably with each other.

나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Further, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terms used in the present specification have selected general terms that are currently widely used as possible while considering functions in the present invention, but this may vary according to the intention or custom of a technician working in the art, or the emergence of new technologies. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the description of the corresponding invention. Therefore, it should be noted that terms used in the present specification should be interpreted based on the actual meaning of the term and the entire contents of the present specification, not a simple name of the term.

도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 다중 광도 영상 획득 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for obtaining a multi-luminosity image according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 카메라부(100), 조명부(200), 광학 필터부(300), 광도 다중화부(400), 영상 저장부(600), 그리고 영상 처리부(500)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 1, the present invention, the camera unit 100, the lighting unit 200, the optical filter unit 300, the intensity multiplexing unit 400, the image storage unit 600, and the image processing unit 500 It may include.

여기서, 카메라부(100)는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득할 수 있다.Here, the camera unit 100 may acquire an image by photographing a predetermined subject.

일 예로, 카메라부(100)는, 단일 센서 카메라로서, 렌즈, 적외선 차단 스위치(IR-cut switch), 이미지 센서, 전자셔터 및 노출계 등이 하나의 모듈로 구성될 수 있다.As an example, the camera unit 100 is a single sensor camera, and a lens, an IR-cut switch, an image sensor, an electronic shutter, and an exposure meter may be configured as a single module.

이때, 적외선 차단 스위치는, 높은 조도(낮)에서 적외선 차단 온(IR-cut on)되어 가시광 영상을 촬영할 수 있게 하고, 낮은 조도(밤)에서 적외선 차단 오프(IR-cut off)되어 광대역(가시광+근적외선) 영상을 촬영할 수 있도록 한다.At this time, the infrared cut-off switch enables infrared cut-on (IR-cut on) at high illuminance (day) to capture a visible light image, and infrared cut-off (IR-cut off) at low illuminance (night) to broadband (visible light) +Near-infrared) Allows you to shoot video.

또한, 카메라부(100)는, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 광대역 영상을 촬영하는 광대역 카메라를 포함할 수 있다.Further, the camera unit 100 may include a broadband camera that captures a broadband image including both visible and infrared light.

그리고, 카메라부(100)는, 촬영 환경에 따라 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하거나 또는 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상을 촬영할 수 있다.In addition, the camera unit 100 may capture multiple optical images of a visible light band or multiple optical images of a composite band including both visible and infrared light according to a photographing environment.

여기서, 카메라부(100)는, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상을 촬영할 수 있다.Here, the camera unit 100 captures multiple images of light in the visible light band when the measured illuminance in the photographing environment is greater than or equal to the preset illuminance, and when the measured illuminance in the photographing environment is less than the preset illuminance, the camera unit 100 includes both visible and infrared light. It is possible to take multi-band optical images.

또한, 카메라부(100)는, 촬영 환경에 따라 적외선 광의 차단 여부를 스위칭하는 적외선 차단 스위치를 포함할 수 있다.In addition, the camera unit 100 may include an infrared cut-off switch for switching whether to cut off infrared light according to a photographing environment.

이 경우, 광학 필터부(300)는, 적외선 차단 스위치를 포함하는 카메라부(100) 및 조명부(200)의 전면을 동시에 커버하도록 배치되는 고정형 광학 필터를 포함할 수 있다.In this case, the optical filter unit 300 may include a camera unit 100 including an infrared cutoff switch and a fixed optical filter disposed to cover the front surface of the lighting unit 200 at the same time.

여기서, 카메라부(100)는, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 적외선 광을 차단하도록 적외선 차단 스위치를 온(on)으로 제어하여 가시광 영상을 촬영하고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 적외선 광을 차단하지 않도록 적외선 차단 스위치를 오프(off)로 제어하여 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 광대역 영상을 촬영할 수 있다.Here, the camera unit 100 captures a visible light image by controlling the infrared cutoff switch to turn on to block infrared light when the measured illuminance in the photographing environment is equal to or higher than a preset illuminance, and the measured illuminance in the photographing environment is preset. If it is less than the illuminance, the infrared cutoff switch is turned off so as not to block the infrared light, so that a broadband image including both visible and infrared light can be captured.

다음, 조명부(200)는, 카메라부(100)의 일측에 독립적으로 배치되어 적외선 광을 출사하는 고정형 적외선 램프를 포함할 수 있다.Next, the lighting unit 200 may include a fixed infrared lamp that is independently disposed on one side of the camera unit 100 to emit infrared light.

여기서, 고정형 적외선 램프는, 카메라부(100)와의 촬영 동기화를 위한 신호 입력 없이 직류 전원만이 공급될 수 있다.Here, the fixed infrared lamp may be supplied with only DC power without inputting a signal for synchronizing shooting with the camera unit 100.

이어, 광학 필터부(300)는, 카메라부(100) 및 조명부(200)의 전면을 동시에 커버하도록 배치되는 고정형 광학 필터를 포함할 수 있다.Subsequently, the optical filter unit 300 may include a fixed optical filter disposed to simultaneously cover the front surfaces of the camera unit 100 and the lighting unit 200.

여기서, 고정형 광학 필터는, 인가 전압에 따라 투과도를 달리할 수 있는 LC(liquid crystal) 필터를 기본적으로 사용하지만, 투과도가 조절되는 모든 전기광학소자가 적용대상이 된다.Here, the fixed optical filter basically uses a liquid crystal (LC) filter capable of varying the transmittance according to the applied voltage, but all electro-optical devices whose transmittance is adjusted are applied.

경우에 따라, 고정형 광학 필터는, 투과도가 서로 다른 다수의 편광판들이 배치될 수도 있다.In some cases, in the fixed optical filter, a plurality of polarizing plates having different transmittances may be disposed.

일 예로, 제1 투과도를 갖는 편광판은, 카메라부(100)에 대향하여 배치될 수 있고, 제2 투과도를 갖는 편광판은, 조명부(200)에 대향하여 배치될 수도 있다.For example, a polarizing plate having a first transmittance may be disposed to face the camera unit 100, and a polarizing plate having a second transmittance may be disposed to face the lighting unit 200.

그리고, 광도 다중화부(400)는, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 센싱하는 센싱부(410)와, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성하는 광학 필터 제어부(420)를 포함할 수 있다.In addition, the light intensity multiplexing unit 400 includes a sensing unit 410 for sensing a distance to a subject and a photographing environment, and an optical multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit 300 based on the distance to the subject and a photographing environment. It may include an optical filter control unit 420 that generates.

여기서, 센싱부(410)는, 피사체와의 거리를 센싱하는 거리 센서(412)와, 촬영 환경 중 주변 조도를 센싱하는 조도 센서(414)를 포함할 수 있다.Here, the sensing unit 410 may include a distance sensor 412 that senses a distance to a subject, and an illuminance sensor 414 that senses ambient illuminance in a photographing environment.

일 예로, 거리 센서(412)는, RoF(Region of Field 혹은 적외선) 센서 및 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.As an example, the distance sensor 412 may include at least one of a region of field (RoF) sensor and an ultrasonic sensor, but is not limited thereto.

그리고, 조도 센서(414)는, 황화카드뮴(CdS) 소자 및 태양광 패널 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.In addition, the illuminance sensor 414 may include at least one of a cadmium sulfide (CdS) device and a solar panel, but is not limited thereto.

이어, 광도 다중화부(400)의 광학 필터 제어부(420)는, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도를 제어하는 투과도 제어부(422), 카메라부(100)의 촬영 주기와 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하도록 신호 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부(424), 그리고 투과도 제어부(422) 및 타이밍 제어부(424)의 제어 신호에 따라 다중화 신호를 생성하는 다중화 신호 발생부(426)를 포함할 수 있다.Subsequently, the optical filter control unit 420 of the luminous intensity multiplexing unit 400 controls the transmittance of the optical filter unit 300 based on the distance to the subject and the shooting environment, and the transmittance control unit 422 and the camera unit 100 are A timing control unit 424 that controls the signal timing to synchronize the period and the transmittance change period of the optical filter unit 300, and a multiplexing signal that generates a multiplexed signal according to control signals from the transmittance control unit 422 and the timing control unit 424 It may include a generator 426.

또한, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호를 생성할 때, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도 제어를 위한 광 변조 대비값을 산출하고, 카메라부(100)의 촬영 주기와 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하며, 촬영 환경에 상응하는 최소투과레벨을 산출하고, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하고, 산출된 광 다중화 신호 함수를 토대로 광 다중화 신호를 생성할 수 있다.In addition, when generating the optical multiplexing signal, the light intensity multiplexing unit 400 calculates a light modulation contrast value for controlling the transmittance of the optical filter unit 300 based on a distance to a subject and a photographing environment, and the camera unit 100 ), and generates a timing pulse for synchronizing the period of change in transmittance of the optical filter unit 300, calculates the minimum transmittance level corresponding to the photographing environment, and based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmittance level. An optical multiplexed signal function may be calculated, and an optical multiplexed signal may be generated based on the calculated optical multiplexed signal function.

일 예로, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 데이 모드(day mode)로 인지하고, 데이 모드로 인지되면 촬영 환경 중 측정 조도를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 카메라부(100)의 촬영 주기와 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 데이 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.For example, when calculating the optical multiplexing signal function, the luminous intensity multiplexer 400 recognizes as a day mode if the measured illuminance in the photographing environment is more than a preset illuminance, and if it is recognized as the day mode, it measures in the photographing environment. Calculates the light modulation contrast value based on the illuminance, generates a timing pulse for synchronizing the period of photographing of the camera unit 100 and the period of change of transmittance of the optical filter unit 300, and calculates the minimum transmission level in the day mode. , The optical multiplexing signal function of the day mode can be calculated based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission level.

여기서, 최소투과레벨은, 낮 시간대에 광학 필터부(300)의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter unit 300 during the day time.

따라서, 광도 다중화부(400)는, 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(데이 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출할 수 있다.Therefore, when calculating the optical multiplexing signal function of the day mode, the optical intensity multiplexing unit 400 calculates the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (day mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value. can do.

또한, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 나이트 모드(night mode)로 인지하고, 나이트 모드로 인지되면 피사체와의 거리를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 카메라부(100)의 촬영 주기를 토대로 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 나이트 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.In addition, when calculating the optical multiplexing signal function, the luminous intensity multiplexer 400 recognizes as a night mode if the measured illuminance in the photographing environment is less than a preset illuminance, and determines the distance to the subject when it is recognized as a night mode. Based on the optical modulation contrast value is calculated, a timing pulse for synchronizing the transmittance change period of the optical filter unit 300 based on the photographing period of the camera unit 100, and calculating the minimum transmission level in the night mode, The optical multiplexing signal function can be calculated based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission level.

여기서, 최소투과레벨은, 밤 시간대에 광학 필터부(300)의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter unit 300 at night.

따라서, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(나이트 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출할 수 있다.Therefore, when calculating the optical multiplexing signal function, the optical multiplexing unit 400 can calculate the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (night mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value. .

다음, 영상 저장부(600)는, 카메라부(100)로부터 촬영된 가시광 대역의 광 다중 영상, 적외선 광 대역의 광 다중 영상, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상 중 적어도 어느 하나를 저장할 수 있다.Next, the image storage unit 600 includes at least one of an optical multiplex image of a visible light band, an optical multiplex image of an infrared light band, and a multiplex optical image including both visible and infrared light captured from the camera unit 100. You can save one.

그리고, 영상 처리부(500)는, 촬영 환경에 따라 가시광 대역의 광 다중 영상들, 적외선 광 대역의 광 다중 영상들, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들 중 어느 하나를 합성하여 처리할 수 있다.In addition, the image processing unit 500 synthesizes any one of optical multiple images in the visible light band, optical multiple images in the infrared light band, and optical multiple images in the complex band including both visible and infrared light according to the photographing environment. Can be handled.

일 예로, 촬영 환경은, 일광 조건이 낮 시간대인 제1 촬영 환경, 어둠 또는 약한 조명 조건인 밤 시간대인 제2 촬영 환경, 이동 촬영 조건이거나 또는 조명 및 외광 변화가 심한 조건을 갖는 상시 조건인 제3 촬영 환경을 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.For example, the shooting environment is a first shooting environment in which daylight conditions are daytime, a second shooting environment in the night time zone in dark or weak lighting conditions, a moving shooting condition, or a constant condition in which lighting and external light changes are severe. 3 The shooting environment may be included, but is not limited thereto.

즉, 영상 처리부(500)는, 촬영 환경이 제1 촬영 환경이면 가시광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하고, 촬영 환경이 제2 촬영 환경이면 적외선 광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하며, 촬영 환경이 제3 촬영 환경이면 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리할 수 있다.That is, if the photographing environment is a first photographing environment, the image processing unit 500 synthesizes and processes a high-exposure image and a low-exposure image from multiple optical images in the visible light band, and if the photographing environment is a second photographing environment, the infrared light band A high-exposure image and a low-exposure image are synthesized and processed from multiple optical images, and if the photographing environment is a third photographing environment, a high-exposure image and a low-exposure image are generated from optical multiple images of a composite band including both visible and infrared light. It can be synthesized and processed.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명 일 실시예에 따른 다중 광도 영상 획득 장치는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부(100), 카메라부(100)의 주변에 배치되어 적외선 광을 출사하는 조명부(200), 카메라부(100) 및 조명부(200)의 전면을 동시에 배치되어 카메라부(100)로 입사되는 광의 투과량 또는 조명부(200)로부터 출사되는 적외선 광의 투사량을 조절하는 광학 필터부(300), 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성하는 광도 다중화부(400), 그리고 촬영된 다수의 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부(500)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the apparatus for obtaining a multi-luminosity image according to an embodiment of the present invention includes a camera unit 100 for capturing an image by photographing a predetermined subject, and is disposed around the camera unit 100 to provide infrared light. The illumination unit 200, the camera unit 100, and the front surface of the illumination unit 200 are simultaneously disposed to control the transmission amount of light incident to the camera unit 100 or the projection amount of infrared light emitted from the illumination unit 200. The filter unit 300, a light intensity multiplexing unit 400 that generates an optical multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit 300 based on a distance to a subject and a photographing environment, and synthesizes and processes a plurality of photographed images. It may include an image processing unit 500.

여기서, 카메라부(100)는, 촬영 환경에 따라 상기 적외선 광의 차단 여부를 스위칭하는 적외선 차단 스위치를 포함하며, 광학 필터부(300)는, 카메라부(100) 및 조명부(200)의 전면을 동시에 커버하도록 배치되는 고정형 광학 필터를 포함할 수 있다.Here, the camera unit 100 includes an infrared cut-off switch for switching whether or not to block the infrared light according to a photographing environment, and the optical filter unit 300 simultaneously displays the front of the camera unit 100 and the lighting unit 200 It may include a fixed optical filter arranged to cover.

이때, 카메라부(100)는, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 적외선 광을 차단하도록 적외선 차단 스위치를 온(on)으로 제어하여 가시광 영상을 촬영하고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 적외선 광을 차단하지 않도록 적외선 차단 스위치를 오프(off)로 제어하여 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 광대역 영상을 촬영할 수 있다.At this time, the camera unit 100 captures a visible light image by controlling the infrared cutoff switch to turn on to block infrared light when the measured illuminance in the shooting environment is higher than a preset illuminance, and the measured illuminance in the shooting environment is preset. If it is less than the illuminance, the infrared cutoff switch is turned off so as not to block the infrared light, so that a broadband image including both visible and infrared light can be captured.

이와 같이, 도 1의 실시 예는, 단일 센서(광대역)인 카메라를 적용하고, 광학 필터를 이용하여 IR 램프를 동기화하고, 고정형 IR 램프를 사용할 수 있다.As described above, in the embodiment of FIG. 1, a camera which is a single sensor (broadband) may be applied, an IR lamp may be synchronized using an optical filter, and a fixed IR lamp may be used.

도 1의 실시 예는, 휘도 범위가 큰 환경에서 고 휘도 대역 영상을 취득 장치로서, 입사되는 광의 투과량 또는 IR 광의 투사량을 조절하는 광학 필터, 환경의 광도를 측정하는 조도계, 피사체의 거리를 측정하는 거리계, 광학 필터를 투과한 광의 투과량에 따라 전하를 축적하여 영상을 취득하는 카메라, 광학필터의 투과도를 제어하는 광학 필터 제어부를 포함하여 구성하되, 카메라 촬영 주기와 광학 필터의 투과도 변화 주기의 동기화를 위한 타이밍 제어부를 포함할 수 있다.The embodiment of FIG. 1 is an apparatus for acquiring a high luminance band image in an environment with a large luminance range, an optical filter that adjusts the transmitted amount of incident light or the projection amount of IR light, an illuminometer that measures the luminous intensity of the environment, and measures the distance of a subject. It includes a rangefinder, a camera that acquires images by accumulating electric charges according to the amount of light transmitted through the optical filter, and an optical filter control unit that controls the transmittance of the optical filter. It may include a timing control unit for.

또한, 도 1의 실시 예는, 광학 필터 제어부의 타이밍 제어부에서, 외부 트리거(trigger) 신호를 발생 시켜 광 다중화 신호와 촬영 타이밍 신호를 동기화 하거나, 카메라의 프레임 동기(vertical synch) 신호를 이용하여 촬영 타이밍과 광 다중화 신호를 동기화 할 수 있다.In addition, in the embodiment of FIG. 1, the timing control unit of the optical filter control unit generates an external trigger signal to synchronize the optical multiplexing signal and the photographing timing signal, or shoots using a vertical synch signal of a camera. The timing and optical multiplexing signals can be synchronized.

다음, 조도계 및 거리계 신호로부터 촬영 환경을 분석하고, 광 다중화 신호 중 낮은 레벨의 신호의 전압 레벨을 조정하여 광학 필터의 광투과율을 원하는 수준으로 맞출 수 있다.Next, the photographing environment is analyzed from the illuminometer and rangefinder signals, and the light transmittance of the optical filter can be adjusted to a desired level by adjusting the voltage level of the low-level signal among the optical multiplexed signals.

단일 카메라 센서는, 촬영 환경의 밝기에 따라 IR 광이 차단되는 낮에는 가시광 대역의 광 다중 영상 촬영을, IR 광이 통과되는 밤에는 가시광 및 IR 광이 모두 포함되는 복합 대역의 다중 영상 촬영을 시행한다.The single camera sensor captures multiple images of visible light during the day when IR light is blocked depending on the brightness of the shooting environment, and multiple images of a complex band that includes both visible and IR light at night when IR light passes. do.

이때, IR 램프에 카메라와 촬영 동기화를 위한 신호 입력이 필요 없으며, IR 램프에는 DC 전원만 공급되고(고정형 IR 램프), 대신 IR 램프 전면의 광학 필터에 의해 카메라 촬영과 동기화가 가능하다.At this time, there is no need to input a signal to the IR lamp for synchronizing shooting with the camera, and only DC power is supplied to the IR lamp (fixed IR lamp), and instead, the camera shooting and synchronization can be performed by an optical filter in front of the IR lamp.

그리고, 광 다중화 신호로부터 광 투과도를 조정하여 변조된 IR 광원을 만들어 낼 수 있으므로, 별도의 동기화 회로 연결이 필요 없기 때문에 독립적 램프 사용이 가능하다.In addition, since the modulated IR light source can be created by adjusting the light transmittance from the optical multiplexed signal, it is possible to use an independent lamp because a separate synchronization circuit connection is not required.

여기서, 내장형 IR 조명보다 독립형 IR 조명을 사용하는 것이 더 유리한 영역은 두 가지다.Here, there are two areas where it is more advantageous to use standalone IR lighting than built-in IR lighting.

대부분의 독립형 IR 조명을 사용하는 네트워크 카메라는, IR 조명이 내장된 카메라보다 감시 거리가 길고, 독립형 IR 조명을 사용하는 카메라의 범위가 더 광범위하므로 더 유연하게 카메라를 선택할 수 있다.Most network cameras using standalone IR lighting have a longer surveillance distance than cameras with built-in IR lighting, and a wider range of cameras using standalone IR lighting, giving you more flexibility in camera selection.

도 2는 광다중화 신호에 의한 광학 필터의 투과율 조정 및 카메라의 영상 캡쳐 시퀀스를 보여주는 타이밍도이고, 도 3은 데이 모드에서의 가시광에 상응하는 영상 다중화를 위한 레벨 다중화 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a timing diagram showing an image capture sequence of a camera and adjusting transmittance of an optical filter by an optical multiplexing signal, and FIG. 3 is a diagram illustrating a level multiplexing process for image multiplexing corresponding to visible light in a day mode.

도 2는, 데이 모드(Day mode)에서 가시광 다중 영상 촬영의 개념도이고, 도 2의 (a)는, 가시광 영상의 60Hz 2중 노출 영상 촬영을 위한 광 다중화 신호를 보여주며, 도 2의 (b)는, 그에 대한 광학 필터의 광투과율 변화 시퀀스를 보여주고 있다.FIG. 2 is a conceptual diagram of multi-image photographing of visible light in a day mode, and (a) of FIG. 2 shows an optical multiplexing signal for photographing a 60 Hz double-exposure image of a visible light image, and (b) of FIG. ) Shows the sequence of changing the light transmittance of the optical filter.

도 2에 도시된 바와 같이, 광학 필터에 전압이 인가되지 않으면, 약 50% 광투과율을 보이며(High 영역), 전압이 높아지면 광투과율은 떨어진다(Low 영역).As shown in FIG. 2, when a voltage is not applied to the optical filter, about 50% light transmittance is shown (high region), and when the voltage is increased, the light transmittance decreases (low region).

여기서, Low 영역의 광투과율이 약 3% ~ 약 5%가 되도록 전압을 조정할 경우, 두 영상의 광 노출 비율이 약 10 : 1 정도가 될 수 있다.Here, when the voltage is adjusted so that the light transmittance of the low region is about 3% to about 5%, the light exposure ratio of the two images may be about 10:1.

이때, 카메라는, 광 변조 한 주기 시간 동안 두 가지 노출 상태에 대해 번갈아 가며 영상을 촬영할 수 있다.In this case, the camera may take an image alternately for two exposure states during a period of light modulation.

그리고, 영상 처리부는, HDR(high dynamic range) 영상을 2개 프레임씩 한 프레임 간격으로 합성하므로 프레임 속도(frame rate)가 유지될 수 있다.In addition, since the image processing unit synthesizes the high dynamic range (HDR) image by two frames at one frame interval, a frame rate can be maintained.

또한, 조도계 신호 정보로 얻어지는 촬영 환경의 밝기 변화에 대해 광 다중화 신호의 레벨 차이는 달리 조정 될 수 있다.In addition, the difference in the level of the optical multiplexing signal may be adjusted differently for the change in brightness of the photographing environment obtained from the light meter signal information.

조도계는, 황화카드뮴(CdS) 소자나 태양광 패널 등이 이용될 수 있다.The illuminometer may be a cadmium sulfide (CdS) device or a solar panel.

그리고, 본 발명은, 도 3에 도시된 바와 같이, 밝은 환경에서(높은 광량) 최대 광변조 대비를 가지고, 어두운 환경일수록(낮은 광량) 광변조 대비를 작게 하여 부족한 광량을 보상할 수 있으며, 단, 이는 선택적 기능으로 설정할 수 있다..In addition, the present invention, as shown in FIG. 3, has the maximum light modulation contrast in a bright environment (high light amount), and the darker the light (low light amount), the smaller the light modulation contrast to compensate for the insufficient light amount. , This can be set as an optional function.

또한, 데이 모드에서의 광 다중화 신호를 위한 함수는, 하기 수학식 1과 같다..In addition, the function for the optical multiplexed signal in the day mode is as shown in Equation 1 below.

Figure 112019083941885-pat00001
Figure 112019083941885-pat00001

여기서, 최소투과레벨은, 낮 시간대에 광학 필터 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relative to the maximum open transmittance of the optical filter during the day time.

도 4는 나이트 모드에서의 가시광 및 적외선 광에 상응하는 복합 영상 다중화를 위한 레벨 다중화 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram illustrating a level multiplexing process for multiplexing a composite image corresponding to visible and infrared light in a night mode.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 나이트 모드(Night mode)에서, 근피사체 거리에 따라 IR 광량을 변조하여 가시광 및 적외선 대역 복합대역의 다중 노출 영상을 촬영하고 합성할 수 있다.As shown in FIG. 4, in the present invention, in a night mode, the amount of IR light is modulated according to a near subject distance to capture and synthesize a multiple exposure image of a composite band of visible and infrared light.

본 발명은, 먼저, 거리 센서의 응답으로부터 근거리 피사체에 대한 거리 정보를 취득하고 이에 따라 IR 램프광의 투과도 조정 신호를 발생시킬 수 있다.In the present invention, first, distance information for a nearby subject is obtained from a response of a distance sensor, and accordingly, a transmittance adjustment signal of an IR lamp light can be generated.

그리고, 본 발명에서, 고정형 IR 램프의 광량 변조는, 카메라 촬영과 동기화된 광학 필터의 투과도 변조를 통해 영상 촬영 프레임 레이트와 동기화될 수 있다.Further, in the present invention, the light amount modulation of the fixed IR lamp may be synchronized with the image capturing frame rate through modulation of the transmittance of the optical filter synchronized with the camera capturing.

최종 IR 광도는, 촬영 한 주기 동안에 높은 강도(원거리 피사체 촬영)와 낮은 강도(근거리 피사체 촬영)로 조절 되고(타이밍 제어), 전체적으로 IR 램프가 하이-로우(high-low) 2가지 레벨로 교차 점등되는 효과를 낼 수 있다.The final IR intensity is adjusted to a high intensity (for shooting a distant subject) and a low intensity (for shooting a near-field subject) during one shooting cycle (timing control), and the IR lamp as a whole is alternately lit at two levels of high-low. It can produce the effect of being.

즉, 본 발명은, 로우 레벨(low level)에서 컬러 정보와 근거리 피사체 윤곽 정보를 취득하고, 하이 레벨(high level)에서 원거리 피사체 윤곽 정보를 취득할 수 있다.That is, according to the present invention, color information and near object contour information can be obtained at a low level, and distant object contour information can be obtained at a high level.

이어, 나이트 모드(night mode)에서, 광 다중화 신호 함수가 거리계 신호 정보로부터 얻어질 수 있다.Subsequently, in a night mode, an optical multiplexing signal function can be obtained from the rangefinder signal information.

여기서, 거리계는, 초음파 센서나 RoF(region of field 혹은 적외선) 센서 등이 사용될 수 있다.Here, as the rangefinder, an ultrasonic sensor or a region of field or infrared (RoF) sensor may be used.

그리고, 나이트 모드에서의 광 다중화 신호를 위한 함수는, 하기 수학식 2와 같다.In addition, the function for the optical multiplexed signal in the night mode is shown in Equation 2 below.

Figure 112019083941885-pat00002
Figure 112019083941885-pat00002

여기서, 최소투과레벨은, 밤 시간대에 광학 필터 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relative to the maximum open transmittance of the optical filter at night.

그리고, 반주기 시간 동안의 IR 램프의 최소 광량 수준은, 근거리 피사체가 식별되는 수준으로 거리 등을 고려하여 광학 필터의 투과도 조절로 설정된다.In addition, the minimum light intensity level of the IR lamp during the half cycle time is a level at which a nearby subject is identified, and is set by adjusting the transmittance of the optical filter in consideration of a distance.

도 5는 본 발명 다른 실시예에 따른 다중 광도 영상 획득 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.5 is a block diagram illustrating a multi-luminosity image acquisition apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 카메라부(100), 조명부(200), 광학 필터부(300), 광도 다중화부(400), 영상 저장부(600), 그리고 영상 처리부(500)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the present invention includes a camera unit 100, an illumination unit 200, an optical filter unit 300, a luminous intensity multiplexing unit 400, an image storage unit 600, and an image processing unit 500. It may include.

여기서, 카메라부(100)는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득할 수 있다.Here, the camera unit 100 may acquire an image by photographing a predetermined subject.

일 예로, 카메라부(100)는, 단일 센서 카메라로서, 렌즈, 이미지 센서, 전자셔터 및 노출계 등이 하나의 모듈로 구성될 수 있다.As an example, the camera unit 100 is a single sensor camera, and a lens, an image sensor, an electronic shutter, and an exposure meter may be configured as one module.

또한, 카메라부(100)는, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 광대역 영상을 촬영하는 광대역 카메라를 포함할 수 있다.Further, the camera unit 100 may include a broadband camera that captures a broadband image including both visible and infrared light.

그리고, 카메라부(100)는, 촬영 환경에 따라 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하거나 또는 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상을 촬영할 수 있다.In addition, the camera unit 100 may capture multiple optical images of a visible light band or multiple optical images of a composite band including both visible and infrared light according to a photographing environment.

여기서, 카메라부(100)는, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상을 촬영할 수 있다.Here, the camera unit 100 captures multiple images of light in the visible light band when the measured illuminance in the photographing environment is greater than or equal to the preset illuminance, and when the measured illuminance in the photographing environment is less than the preset illuminance, the camera unit 100 includes both visible and infrared light. It is possible to take multi-band optical images.

다음, 조명부(200)는, 카메라부(100)의 일측에 독립적으로 배치되어 적외선 광을 출사하는 고정형 적외선 램프를 포함할 수 있다.Next, the lighting unit 200 may include a fixed infrared lamp that is independently disposed on one side of the camera unit 100 to emit infrared light.

여기서, 고정형 적외선 램프는, 카메라부(100)와의 촬영 동기화를 위한 신호 입력 없이 직류 전원만이 공급될 수 있다.Here, the fixed infrared lamp may be supplied with only DC power without inputting a signal for synchronizing shooting with the camera unit 100.

이어, 광학 필터부(300)는, 카메라부(100) 또는 조명부(200)의 전면에 배치되어 카메라부(100)로 입사되는 광의 투과량 또는 조명부(200)로부터 출사되는 적외선 광의 투사량을 조절할 수 있다.Subsequently, the optical filter unit 300 is disposed on the front side of the camera unit 100 or the illumination unit 200 to adjust the transmission amount of light incident to the camera unit 100 or the projection amount of infrared light emitted from the illumination unit 200. have.

일 예로, 광학 필터부(300)는, 카메라부(100)의 전면을 커버하거나 또는 조명부(200)의 전면을 커버하도록 이동되는 이동형 광학 필터(310)와, 이동형 광학 필터(310)의 위치를 카메라부(100)의 전면으로 이동시키거나 또는 조명부(200)의 전면으로 이동시키는 광학 필터 스위치(320)를 포함할 수 있다.For example, the optical filter unit 300 includes a movable optical filter 310 that is moved to cover the front of the camera unit 100 or to cover the front of the lighting unit 200, and the position of the movable optical filter 310 The optical filter switch 320 may be moved to the front of the camera unit 100 or to the front of the lighting unit 200.

여기서, 이동형 광학 필터(310)는, 인가 전압에 따라 투과도를 달리할 수 있는 LC(liquid crystal) 필터를 기본적으로 사용하지만, 투과도가 조절되는 모든 전기광학소자가 적용대상이 된다.Here, the mobile optical filter 310 basically uses a liquid crystal (LC) filter capable of varying the transmittance according to the applied voltage, but all electro-optical devices whose transmittance is adjusted are applied.

또한, 광학 필터 스위치(320)는, 촬영 환경에 따라 이동형 광학 필터(310)의 위치 이동을 제어하도록 모터 스위치(330)에 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the optical filter switch 320 may be electrically connected to the motor switch 330 to control the positional movement of the movable optical filter 310 according to the photographing environment.

여기서, 모터 스위치(330)는, 광학 필터 스위치(320)에 전기적으로 연결되는 모터(332)와, 촬영 환경에 따라 데이 모드(day mode) 또는 나이트 모드(night mode)로 모터(332)를 스위칭하는 데이/나이트 스위치(334)를 포함할 수 있다.Here, the motor switch 330 switches the motor 332 electrically connected to the optical filter switch 320 and the motor 332 in a day mode or a night mode according to a photographing environment. It may include a day / night switch 334.

일 예로, 데이/나이트 스위치(334)는, 조도 센서(414)로부터 센싱된 측정 조도를 토대로 데이 모드(day mode) 또는 나이트 모드(night mode)로 스위칭될 수 있다.For example, the day/night switch 334 may be switched to a day mode or a night mode based on the measured illuminance sensed by the illuminance sensor 414.

즉, 광학 필터 스위치(320)는, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상인 데이 모드(day mode)이면 이동형 광학 필터(310)의 위치를 카메라부(100)의 전면으로 이동시키고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만인 나이트 모드(night mode)이면 이동형 광학 필터(310)의 위치를 조명부(200)의 전면으로 이동시킬 수 있다.That is, the optical filter switch 320 moves the position of the movable optical filter 310 to the front of the camera unit 100 in the day mode in which the measured illuminance is equal to or greater than the preset illuminance in the photographing environment, and If the measurement illuminance is less than the preset illuminance in a night mode, the position of the movable optical filter 310 may be moved to the front of the lighting unit 200.

경우에 따라, 광학 필터 스위치(320)는, 촬영 환경 중 낮 시간대인 데이 모드(day mode)이면 이동형 광학 필터(310)의 위치를 카메라부(100)의 전면으로 이동시키고, 촬영 환경 중 밤 시간대인 나이트 모드(night mode)이면 이동형 광학 필터(310)의 위치를 조명부(200)의 전면으로 이동시킬 수 있다.In some cases, the optical filter switch 320 moves the position of the movable optical filter 310 to the front of the camera unit 100 in the day mode, which is a day time of the photographing environment, and at night time of the photographing environment. In the in-night mode, the position of the movable optical filter 310 may be moved to the front of the lighting unit 200.

그리고, 광도 다중화부(400)는, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성할 수 있다.In addition, the luminous intensity multiplexing unit 400 may generate an optical multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit 300 based on a distance to a subject and a photographing environment.

또한, 센싱부는, 피사체와의 거리를 센싱하는 거리 센서와, 촬영 환경 중 주변 조도를 센싱하는 조도 센서(414)를 포함할 수 있다.In addition, the sensing unit may include a distance sensor for sensing a distance to a subject, and an illuminance sensor 414 for sensing ambient illuminance in a photographing environment.

일 예로, 거리 센서는, RoF(Region of Field 혹은 적외선) 센서 및 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.As an example, the distance sensor may include at least one of a RoF (Region of Field or infrared) sensor and an ultrasonic sensor, but is not limited thereto.

그리고, 조도 센서(414)는, 황화카드뮴(CdS) 소자 및 태양광 패널 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.In addition, the illuminance sensor 414 may include at least one of a cadmium sulfide (CdS) device and a solar panel, but is not limited thereto.

이어, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호를 생성할 때, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도 제어를 위한 광 변조 대비값을 산출하고, 카메라부(100)의 촬영 주기와 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하며, 촬영 환경에 상응하는 최소투과레벨을 산출하고, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하고, 산출된 광 다중화 신호 함수를 토대로 광 다중화 신호를 생성할 수 있다.Next, when generating the optical multiplexing signal, the light intensity multiplexing unit 400 calculates a light modulation contrast value for controlling the transmittance of the optical filter unit 300 based on the distance to the subject and the photographing environment, and the camera unit 100 ), and generates a timing pulse for synchronizing the period of change in transmittance of the optical filter unit 300, calculates the minimum transmittance level corresponding to the photographing environment, and based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmittance level. An optical multiplexed signal function may be calculated, and an optical multiplexed signal may be generated based on the calculated optical multiplexed signal function.

일 예로, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 데이 모드(day mode)로 인지하고, 데이 모드로 인지되면 촬영 환경 중 측정 조도를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 카메라부(100)의 촬영 주기와 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 데이 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.For example, when calculating the optical multiplexing signal function, the luminous intensity multiplexer 400 recognizes as a day mode if the measured illuminance in the photographing environment is more than a preset illuminance, and if it is recognized as the day mode, it measures in the photographing environment. Calculates the light modulation contrast value based on the illuminance, generates a timing pulse for synchronizing the period of photographing of the camera unit 100 and the period of change of transmittance of the optical filter unit 300, and calculates the minimum transmission level in the day mode. , The optical multiplexing signal function of the day mode can be calculated based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission level.

여기서, 최소투과레벨은, 낮 시간대에 광학 필터부(300)의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter unit 300 during the day time.

따라서, 광도 다중화부(400)는, 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(데이 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출할 수 있다.Therefore, when calculating the optical multiplexing signal function of the day mode, the optical intensity multiplexing unit 400 calculates the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (day mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value. can do.

또한, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 나이트 모드(night mode)로 인지하고, 나이트 모드로 인지되면 피사체와의 거리를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 카메라부(100)의 촬영 주기를 토대로 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 나이트 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.In addition, when calculating the optical multiplexing signal function, the luminous intensity multiplexer 400 recognizes as a night mode if the measured illuminance in the photographing environment is less than a preset illuminance, and determines the distance to the subject when it is recognized as a night mode. Based on the optical modulation contrast value is calculated, a timing pulse for synchronizing the transmittance change period of the optical filter unit 300 based on the photographing period of the camera unit 100, and calculating the minimum transmission level in the night mode, The optical multiplexing signal function can be calculated based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission level.

여기서, 최소투과레벨은, 밤 시간대에 광학 필터부(300)의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter unit 300 at night.

따라서, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(나이트 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출할 수 있다.Therefore, when calculating the optical multiplexing signal function, the optical multiplexing unit 400 can calculate the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (night mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value. .

다음, 영상 저장부(600)는, 카메라부(100)로부터 촬영된 가시광 대역의 광 다중 영상, 적외선 광 대역의 광 다중 영상, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상 중 적어도 어느 하나를 저장할 수 있다.Next, the image storage unit 600 includes at least one of an optical multiplex image of a visible light band, an optical multiplex image of an infrared light band, and a multiplex optical image including both visible and infrared light captured from the camera unit 100. You can save one.

그리고, 영상 처리부(500)는, 촬영 환경에 따라 가시광 대역의 광 다중 영상들, 적외선 광 대역의 광 다중 영상들, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들 중 어느 하나를 합성하여 처리할 수 있다.In addition, the image processing unit 500 synthesizes any one of optical multiple images in the visible light band, optical multiple images in the infrared light band, and optical multiple images in the complex band including both visible and infrared light according to the photographing environment. Can be handled.

일 예로, 촬영 환경은, 일광 조건이 낮 시간대인 제1 촬영 환경, 어둠 또는 약한 조명 조건인 밤 시간대인 제2 촬영 환경, 이동 촬영 조건이거나 또는 조명 및 외광 변화가 심한 조건을 갖는 상시 조건인 제3 촬영 환경을 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.For example, the shooting environment is a first shooting environment in which daylight conditions are daytime, a second shooting environment in the night time zone in dark or weak lighting conditions, a moving shooting condition, or a constant condition in which lighting and external light changes are severe. 3 The shooting environment may be included, but is not limited thereto.

즉, 영상 처리부(500)는, 촬영 환경이 제1 촬영 환경이면 가시광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하고, 촬영 환경이 제2 촬영 환경이면 적외선 광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하며, 촬영 환경이 제3 촬영 환경이면 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리할 수 있다.That is, if the photographing environment is a first photographing environment, the image processing unit 500 synthesizes and processes a high-exposure image and a low-exposure image from multiple optical images in the visible light band, and if the photographing environment is a second photographing environment, the infrared light band A high-exposure image and a low-exposure image are synthesized and processed from multiple optical images, and if the photographing environment is a third photographing environment, a high-exposure image and a low-exposure image are generated from optical multiple images of a composite band including both visible and infrared light. It can be synthesized and processed.

이와 같이, 도 5의 실시 예는, 단일 센서(광대역)인 카메라를 적용하고, 광학 필터를 이용하여 IR 램프를 동기화하며, 고정형 IR 램프와 광학 필터 스위치를 사용할 수 있다.As described above, in the embodiment of FIG. 5, a single sensor (broadband) camera may be applied, an IR lamp may be synchronized using an optical filter, and a fixed IR lamp and an optical filter switch may be used.

도 5의 실시 예는, 휘도 범위가 큰 환경에서 고 휘도 대역 영상을 취득 장치로서, 입사되는 광의 투과량 또는 IR 광의 투사량을 조절하는 광학 필터, 환경의 광도를 측정하는 조도계, 피사체의 거리를 측정하는 거리계, 광학 필터를 투과한 광의 투과량에 따라 전하를 축적하여 영상을 취득하는 카메라, 광학필터의 투과도를 제어하는 광학 필터 제어부를 포함하여 구성하되, 카메라 촬영 주기와 광학 필터의 투과도 변화 주기의 동기화를 위한 타이밍 제어부를 포함할 수 있다.The embodiment of FIG. 5 is a device for acquiring a high luminance band image in an environment with a large luminance range, an optical filter that adjusts the transmitted amount of incident light or the projection amount of IR light, an illuminometer that measures the luminous intensity of the environment, and measures the distance of a subject. It includes a rangefinder, a camera that acquires images by accumulating electric charges according to the amount of light transmitted through the optical filter, and an optical filter control unit that controls the transmittance of the optical filter. It may include a timing control unit for.

또한, 도 5의 실시 예는, 데이 모드 또는 나이트 모드에 따라 광학 필터의 위치가 바뀔 수 있도록 광학 필터 스위치를 추가하고, 모터 스위치를 연결하여 낮 시간에는 광학 필터를 이용하여 카메라의 가시광 노출을 다중화하고, 밤 시간에는 고정형 IR 램프 쪽으로 광학 필터를 이동시켜 IR 램프 광 노출을 다중화할 수 있다.In addition, in the embodiment of FIG. 5, an optical filter switch is added so that the position of the optical filter can be changed according to the day mode or the night mode, and a motor switch is connected to multiplex the visible light exposure of the camera using the optical filter during the daytime. And, at night time, the light exposure of the IR lamp can be multiplexed by moving the optical filter toward the fixed IR lamp.

도 5의 실시 예는, 단일 광대역 센서에 외장형 독립 IR 램프 결합 구성이 가능하고, IR 램프와 카메라의 동기화가 필요하지 않으며, 광도 다중화부(400)은, 도 1의 실시 예의 동작 과정이 동일하다.In the embodiment of FIG. 5, an external independent IR lamp can be combined with a single broadband sensor, and synchronization between the IR lamp and the camera is not required, and the luminous intensity multiplexing unit 400 has the same operation procedure of the embodiment of FIG. 1. .

도 6은 본 발명 또 다른 실시예에 따른 다중 광도 영상 획득 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.6 is a block diagram illustrating an apparatus for obtaining a multi-luminosity image according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 카메라부(100), 조명부(200), 광학 필터부(300), 광도 다중화부(400), 영상 저장부(600), 그리고 영상 처리부(500)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 6, the present invention, the camera unit 100, the lighting unit 200, the optical filter unit 300, the intensity multiplexing unit 400, the image storage unit 600, and the image processing unit 500 It may include.

여기서, 카메라부(100)는, 소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득할 수 있다.Here, the camera unit 100 may acquire an image by photographing a predetermined subject.

일 예로, 카메라부(100)는, 듀얼 센서 카메라로서, 동일한 단일 센서 두 개로 구성되며, 적외선 차단 스위치(IR-cut switch)가 제거될 수 있다.For example, the camera unit 100, as a dual sensor camera, is composed of two identical single sensors, and an IR-cut switch may be removed.

일 예로, 카메라부(100)는, 입사되는 광을 가시광 및 적외선 광으로 분리하는 빔 스플리터(beam splitter)(700), 분리된 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 제1 카메라(110), 그리고 분리된 적외선 광 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 제2 카메라(120)를 포함할 수 있다.As an example, the camera unit 100 includes a beam splitter 700 for separating incident light into visible light and infrared light, a first camera 110 for photographing multiple optical images of the separated visible light band, and It may include a second camera 120 for photographing multiple optical images of the separated infrared light band.

여기서, 광학 필터부(300)는, 빔 스플리터(700)의 광 분리면에 배치되어 조명부(200)를 제외한 카메라부(100)의 제1, 제2 카메라(110, 120)의 전면을 동시에 커버하는 고정형 광학 필터를 포함할 수 있다.Here, the optical filter unit 300 is disposed on the light separation surface of the beam splitter 700 to simultaneously cover the front surfaces of the first and second cameras 110 and 120 of the camera unit 100 excluding the illumination unit 200 It may include a fixed optical filter.

이때, 제1, 제2 카메라(110, 120)는, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 광대역 영상을 촬영하는 광대역 카메라일 수 있다.In this case, the first and second cameras 110 and 120 may be broadband cameras that capture a broadband image including both visible and infrared light.

또한, 제1, 제2 카메라(110, 120)는, 빔 스플리터(700)의 광 분리면을 중심으로 서로 수직하게 배열될 수 있다.In addition, the first and second cameras 110 and 120 may be arranged perpendicular to each other around the light separation surface of the beam splitter 700.

그리고, 광 입사 방향으로 광학 필터부(300)와 빔 스플리터(700)가 순차적으로 분리 혹은 접합될 수 있으며, 광학 필터부(300)는, 광 경로에 대해 빔 스플리터(700)와 분리되어 수직으로 혹은 빔 스플리터(700)와 접합되어 약 45o 각도로 기울여서 배치될 수 있다.In addition, the optical filter unit 300 and the beam splitter 700 may be sequentially separated or bonded in the light incident direction, and the optical filter unit 300 is separated from the beam splitter 700 with respect to the optical path and vertically Alternatively, it may be bonded to the beam splitter 700 and disposed at an angle of about 45 o .

다음, 조명부(200)는, 카메라부(100)의 일측에 독립적으로 배치되어 적외선 광을 출사하는 고정형 적외선 램프를 포함할 수 있다.Next, the lighting unit 200 may include a fixed infrared lamp that is independently disposed on one side of the camera unit 100 to emit infrared light.

여기서, 고정형 적외선 램프는, 카메라부(100)와의 촬영 동기화를 위한 신호 입력 없이 직류 전원만이 공급될 수 있다.Here, the fixed infrared lamp may be supplied with only DC power without inputting a signal for synchronizing shooting with the camera unit 100.

이어, 광학 필터부(300)는, 조명부(200)를 제외한 카메라부(100)의 전면을 커버하도록 배치되는 고정형 광학 필터를 포함할 수 있다.Subsequently, the optical filter unit 300 may include a fixed optical filter disposed to cover the front surface of the camera unit 100 excluding the lighting unit 200.

여기서, 고정형 광학 필터는, 인가 전압에 따라 투과도를 달리할 수 있는 LC(liquid crystal) 필터를 기본적으로 사용하지만, 투과도가 조절되는 모든 전기광학소자가 적용대상이 된다.Here, the fixed optical filter basically uses a liquid crystal (LC) filter capable of varying the transmittance according to the applied voltage, but all electro-optical devices whose transmittance is adjusted are applied.

그리고, 광도 다중화부(400)는, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성할 수 있다.In addition, the luminous intensity multiplexing unit 400 may generate an optical multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit 300 based on a distance to a subject and a photographing environment.

또한, 센싱부는, 피사체와의 거리를 센싱하는 거리 센서와, 촬영 환경 중 주변 조도를 센싱하는 조도 센서를 포함할 수 있다.In addition, the sensing unit may include a distance sensor for sensing a distance to a subject, and an illuminance sensor for sensing ambient illuminance in a photographing environment.

일 예로, 거리 센서는, RoF(Region of Field 혹은 적외선) 센서 및 초음파 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.As an example, the distance sensor may include at least one of a RoF (Region of Field or infrared) sensor and an ultrasonic sensor, but is not limited thereto.

그리고, 조도 센서는, 황화카드뮴(CdS) 소자 및 태양광 패널 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.In addition, the illuminance sensor may include at least one of a cadmium sulfide (CdS) device and a solar panel, but is not limited thereto.

이어, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호를 생성할 때, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부(300)의 투과도 제어를 위한 광 변조 대비값을 산출하고, 카메라부(100)의 촬영 주기와 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하며, 촬영 환경에 상응하는 최소투과레벨을 산출하고, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하고, 산출된 광 다중화 신호 함수를 토대로 광 다중화 신호를 생성할 수 있다.Next, when generating the optical multiplexing signal, the light intensity multiplexing unit 400 calculates a light modulation contrast value for controlling the transmittance of the optical filter unit 300 based on the distance to the subject and the photographing environment, and the camera unit 100 ), and generates a timing pulse for synchronizing the period of change in transmittance of the optical filter unit 300, calculates the minimum transmittance level corresponding to the photographing environment, and based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmittance level. An optical multiplexed signal function may be calculated, and an optical multiplexed signal may be generated based on the calculated optical multiplexed signal function.

일 예로, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 데이 모드(day mode)로 인지하고, 데이 모드로 인지되면 촬영 환경 중 측정 조도를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 카메라부(100)의 촬영 주기와 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 데이 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.For example, when calculating the optical multiplexing signal function, the luminous intensity multiplexer 400 recognizes as a day mode if the measured illuminance in the photographing environment is more than a preset illuminance, and if it is recognized as the day mode, it measures in the photographing environment. Calculates the light modulation contrast value based on the illuminance, generates a timing pulse for synchronizing the period of photographing of the camera unit 100 and the period of change of transmittance of the optical filter unit 300, and calculates the minimum transmission level in the day mode. , The optical multiplexing signal function of the day mode can be calculated based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission level.

여기서, 최소투과레벨은, 낮 시간대에 광학 필터부(300)의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter unit 300 during the day time.

따라서, 광도 다중화부(400)는, 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(데이 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출할 수 있다.Therefore, when calculating the optical multiplexing signal function of the day mode, the optical intensity multiplexing unit 400 calculates the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (day mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value. can do.

또한, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 나이트 모드(night mode)로 인지하고, 나이트 모드로 인지되면 피사체와의 거리를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 카메라부(100)의 촬영 주기를 토대로 광학 필터부(300)의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 나이트 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.In addition, when calculating the optical multiplexing signal function, the luminous intensity multiplexer 400 recognizes as a night mode if the measured illuminance in the photographing environment is less than a preset illuminance, and determines the distance to the subject when it is recognized as a night mode. Based on the optical modulation contrast value is calculated, a timing pulse for synchronizing the transmittance change period of the optical filter unit 300 based on the photographing period of the camera unit 100, and calculating the minimum transmission level in the night mode, The optical multiplexing signal function can be calculated based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission level.

여기서, 최소투과레벨은, 밤 시간대에 광학 필터부(300)의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level may be the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter unit 300 at night.

따라서, 광도 다중화부(400)는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(나이트 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출할 수 있다.Therefore, when calculating the optical multiplexing signal function, the optical multiplexing unit 400 can calculate the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (night mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value. .

다음, 영상 저장부(600)는, 카메라부(100)로부터 촬영된 가시광 대역의 광 다중 영상, 적외선 광 대역의 광 다중 영상, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상 중 적어도 어느 하나를 저장할 수 있다.Next, the image storage unit 600 includes at least one of an optical multiplex image of a visible light band, an optical multiplex image of an infrared light band, and a multiplex optical image including both visible and infrared light captured from the camera unit 100. You can save one.

그리고, 영상 처리부(500)는, 촬영 환경에 따라 가시광 대역의 광 다중 영상들, 적외선 광 대역의 광 다중 영상들, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들 중 어느 하나를 합성하여 처리할 수 있다.In addition, the image processing unit 500 synthesizes any one of optical multiple images in the visible light band, optical multiple images in the infrared light band, and optical multiple images in the complex band including both visible and infrared light according to the photographing environment. Can be handled.

일 예로, 촬영 환경은, 일광 조건이 낮 시간대인 제1 촬영 환경, 어둠 또는 약한 조명 조건인 밤 시간대인 제2 촬영 환경, 이동 촬영 조건이거나 또는 조명 및 외광 변화가 심한 조건을 갖는 상시 조건인 제3 촬영 환경을 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.For example, the shooting environment is a first shooting environment in which daylight conditions are daytime, a second shooting environment in the night time zone in dark or weak lighting conditions, a moving shooting condition, or a constant condition in which lighting and external light changes are severe. 3 The shooting environment may be included, but is not limited thereto.

즉, 영상 처리부(500)는, 촬영 환경이 제1 촬영 환경이면 가시광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하고, 촬영 환경이 제2 촬영 환경이면 적외선 광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하며, 촬영 환경이 제3 촬영 환경이면 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리할 수 있다.That is, if the photographing environment is a first photographing environment, the image processing unit 500 synthesizes and processes a high-exposure image and a low-exposure image from multiple optical images in the visible light band, and if the photographing environment is a second photographing environment, the infrared light band A high-exposure image and a low-exposure image are synthesized and processed from multiple optical images, and if the photographing environment is a third photographing environment, a high-exposure image and a low-exposure image are generated from optical multiple images of a composite band including both visible and infrared light. It can be synthesized and processed.

이와 같이, 도 6의 실시 예는, 듀얼 센서(가시광 및 근적외선 대역)인 카메라를 적용하고, 빔 스플리터 및 광 필터를 이용하여 IR 입사광을 동기화하며, 고정형 IR 램프를 사용할 수 있다.As described above, in the embodiment of FIG. 6, a camera that is a dual sensor (visible light and near-infrared band) is applied, IR incident light is synchronized using a beam splitter and an optical filter, and a fixed IR lamp may be used.

즉, 도 6의 실시 예는, 가시광 다중화와 IR 광 다중화 영상 촬영이 동시(상시)에 일어날 수 있으며, 적외선 차단 스위치(IR-cut switch)가 불필요하며, 고정형 IR 램프를 사용할 수 있다.That is, in the embodiment of FIG. 6, visible light multiplexing and IR light multiplexing image capturing may occur simultaneously (always), an IR-cut switch is not required, and a fixed IR lamp may be used.

여기서, 듀얼 센서는, 적외선 차단 스위치가 제거된 단일 센서 두 개를 의미할 수 있다.Here, the dual sensor may mean two single sensors from which the infrared cutoff switch is removed.

도 6의 실시 예는, 두 개의 이미지 센서를 공간적으로 나란히 배치하여 촬영하는 2중 광 경로 방식을 적용할 수 있다.In the exemplary embodiment of FIG. 6, a dual optical path method in which two image sensors are spatially arranged side-by-side for photographing may be applied.

이 경우, 도 6의 실시 예는, 추가적인 장치 없이 비교적 간단한 제작이 가능하지만, 두 센서의 시점(view point) 차가 발생하기 때문에 근거리(약 3m ~ 5m 이내) 피사체에 대해서 영상 정합(image alignment)을 위한 복잡한 시야각 보정 처리가 필요할 수 있다.In this case, in the embodiment of FIG. 6, relatively simple manufacturing is possible without an additional device, but image alignment is performed for a subject in a short distance (within about 3 m to 5 m) because a difference in view point occurs between the two sensors. Complex viewing angle correction processing may be required.

따라서, 도 6의 실시 예는, 동일한 입사 광 경로에 대해 광분할(beam splitting)하여 가시광 및 IR 영상을 촬영하는 단일 광 경로 방식을 적용할 수 있다.Accordingly, the embodiment of FIG. 6 may apply a single light path method in which visible light and IR images are captured by beam splitting on the same incident light path.

도 6의 실시 예는, 광 입사 방향에서 광학 필터 및 빔 스플리터(beam splitter) 순서로 접합하고, 광 경로에 대해 45o 각도로 기울여서 배치할 수 있다.In the embodiment of FIG. 6, an optical filter and a beam splitter may be sequentially bonded in the light incident direction, and may be disposed at an angle of 45 ° to the optical path.

그리고, 두 개의 카메라는, 광대역 영상 촬영 가능하나, 빔 스플리터를 통해 가시광 및 IR 대역을 분리하기 때문에 각각의 카메라는, 가시광 영상 촬영과 IR 영상 촬영을 전담할 수 있다.In addition, the two cameras are capable of capturing a broadband image, but since the visible light and the IR band are separated through a beam splitter, each camera can be in charge of capturing visible light and IR images.

여기서, 가시광 카메라는, 광도 다중화부(400)에 의해 광학 필터로부터 광 변조된 다중 노출의 가시광 영상을 촬영하고, 동시에 IR 카메라는 고정형 IR 램프에 의해 반사되는 IR 광을 광학 필터로 변조하여 다중 노출의 IR 영상을 촬영할 수 있다.Here, the visible light camera captures a multi-exposure visible light image light modulated by the optical filter by the light intensity multiplexing unit 400, and at the same time, the IR camera modulates the IR light reflected by the fixed IR lamp with the optical filter to multiple exposure. You can take an IR image.

여기서, 광도 다중화부(400)의 광다중화 신호 함수는, 기준 조도 이상에서 상기 수학식 1과 같이 데이 모드로부터 생성되고, 기준 조도 이하에서는 상기 수학식 2와 같이 나이트 모드로부터 생성될 수 있다.Here, the light multiplexing signal function of the light intensity multiplexer 400 may be generated from the day mode as shown in Equation 1 above the reference illuminance, and may be generated from the night mode as shown in Equation 2 below the reference illuminance.

이 경우, 밝은 환경에서는, 가시광 영상 중심의 광 다중 촬영이 실행되면서 동시에 최대 투과도를 포함한 IR 영상이 다중 촬영되며, 어두운 환경에서는, IR 영상 중심의 광 다중 촬영이 실행되면서 동시에 최대 투과도의 가시광 영상이 다중 촬영될 수 있다.In this case, in a bright environment, the visible light image centered on the visible light image is multiplied while the IR image including the maximum transmittance is simultaneously multiplexed. Can be multiple shots.

또한, 도 6의 실시 예는, 듀얼 카메라 시스템으로서, 상시 운영될 수 있으며, 영상 저장부(600)에는, 다중 레벨의 가시광 영상과 IR 영상 등이 동시에 저장될 수 있다.In addition, the embodiment of FIG. 6 is a dual camera system, which may be operated at all times, and the image storage unit 600 may simultaneously store a multi-level visible light image and an IR image.

여기서, 영상 합성(image fusion) 수행 시, 외광이 강한 낮 시간이나 조명광이 충분한 밤에는, 다중 노출의 가시광 영상 합성이 유용하고, 조명이 없거나 저조도 환경(night mode)에서는, IR 영상 합성이 유용할 수 있다.Here, when performing image fusion, it is useful to synthesize a multi-exposure visible light image in the daytime when the outside light is strong or at night when the illumination light is sufficient, and in the absence of lighting or in a low-light environment (night mode), the IR image synthesis is useful. I can.

그리고, 밤 시간이라도 조명 광(건물 조명, 차량 전조등)이 불규칙하게 존재하는 경우나 낮 시간이라도 복도나 실내와 같이 외광이 부족한 경우, 실내, 지하로 이동할 때 갑자기 어두워지거나(어둠+일부 강한 외광), 밤 시간 강한 조명(차량 전조등, 건물 실내등)이 켜지거나, 강한 조명에 의해 영상이 국부적으로 밝아지는 경우에는, 가시광 및 IR 대역의 상시 다중 영상으로부터 복합 대역 HDR 영상 합성이 가능하고 국부적인 광 부족 및 포화 현상 없이 영상 재생을 수행할 수 있다.In addition, when illumination light (building lighting, vehicle headlight) is irregularly present even at night, or when outside light is insufficient, such as a corridor or indoors, even during daytime, it suddenly becomes dark when moving indoors or underground (darkness + some strong external light). , When strong lighting (vehicle headlights, building interior lights) is turned on at night, or the image is locally brightened by strong lighting, it is possible to synthesize composite-band HDR images from constant multiple images in visible and IR bands, and local light is insufficient. And image reproduction can be performed without saturation.

일 예로, 영상 합성의 3가지 경우는 아래와 같다.As an example, three cases of image synthesis are as follows.

첫째, 낮 시간(일광 조건)인 경우, 광학 필터 및 가시광 카메라를 사용하여 다중 노출 가시광 영상의 합성(IR 차단)을 수행할 수 있다.First, in the case of daylight hours (daylight conditions), a multi-exposure visible light image may be synthesized (IR blocked) using an optical filter and a visible light camera.

둘째, 밤 시간(어둠 혹은 약한 조명 조건)인 경우, 광학 필터, IR 카메라, 그리고 IR 램프를 사용하여 다중 IR 대역 영상의 합성(IR 통과)을 수행할 수 있다.Second, in the case of night time (dark or weak lighting conditions), multi-IR band image synthesis (IR pass through) can be performed using an optical filter, an IR camera, and an IR lamp.

셋째, 상시 조건(이동촬영, 조명, 외광 변화 심함)인 경우, 광학 필터, 가시광-IR 카메라, 그리고 IR 램프를 사용하여 IR 영상 및 가시광 복합 영상의 합성을 수행할 수 있다.Third, in the case of constant conditions (moving photography, lighting, and external light fluctuations), synthesis of an IR image and a visible light composite image may be performed using an optical filter, a visible-IR camera, and an IR lamp.

예를 들면, 평균 입사 광량이 작아서 야간 감시 카메라의 셔터스피드가 느리게 설정되어 있고, 갑작스러운 광의 변화(차량 전조등)나 강한 실내 등이 유입되는 촬영 환경인 경우, 기존 방식은, IR 다중화만으로 강한 가시광의 국부적인 포화 현상을 극복할 수 없지만, 본 발명의 방식은, 적정 노출의 가시광 카메라 촬영을 수행하고 평균적으로 어두운 환경에서의 다중 노출 영상을 합성 시에 1차로 IR 영상 합성 후 2차로 IR 영상과 가시광 영상을 합성하여 국부 포화 현상을 개선할 수 있다.For example, in the case of a shooting environment in which the shutter speed of a night surveillance camera is set slowly because the average incident light is small, and a sudden change of light (vehicle headlight) or a strong indoor light flows in, the conventional method is strong visible light only by IR multiplexing. Although it is not possible to overcome the local saturation phenomenon of the present invention, the method of the present invention takes a visible light camera with an appropriate exposure and synthesizes the multiple-exposure image in a dark environment on average. Local saturation can be improved by synthesizing visible light images.

또한, 평균적으로 밝은 환경에서 터널이나 그늘진 곳에서 촬영 환경인 경우, 본 발명의 상시 IR 영상 촬영은, 음영 지역 없는 영상을 합성 재생할 수 있도록 한다.In addition, in the case of a shooting environment in a tunnel or in a shaded place in an average bright environment, the constant IR image capturing of the present invention enables synthesis and reproduction of an image without a shadow area.

또한, 밝은 외광의 낮 촬영의 경우에 안개나 연무 등으로 시야가 선명하게 확보되지 않는 촬영 환경인 경우, 가시광 다중 영상과 더불어 IR 영상을 동시에 촬영함으로써(이때는 IR 램프 동작하지 않음) 디헤이징(de-hazing) 영상을 재생할 수 있다.In addition, in the case of daytime shooting in bright outside light, in a shooting environment where the field of view is not clearly secured due to fog or haze, the IR image is captured simultaneously with the visible light multiple images (in this case, the IR lamp does not operate). de-hazing) video can be played back.

이와 같이, 카메라부, 조명부, 영상 처리부 및 광학 필터부의 투과도를 제어하는 광도 다중화부를 포함하는 다중 광도 영상 획득 장치에 따른 다중 광도 영상 획득 방법은 다음과 같다.As described above, a method of obtaining a multi-luminosity image according to a multi-luminosity image acquisition device including a light intensity multiplexer for controlling the transmittance of the camera unit, the illumination unit, the image processing unit, and the optical filter unit is as follows.

먼저, 광도 다중화부는, 영상 촬영 요청이 수신되는지를 확인할 수 있다.First, the luminous intensity multiplexer may check whether an image capturing request is received.

그리고, 광도 다중화부는, 영상 촬영 요청이 수신되면 피사체와의 거리 정보 및 촬영 환경 정보를 획득할 수 있다.In addition, the luminous intensity multiplexer may obtain distance information from a subject and information on a photographing environment when an image photographing request is received.

여기서, 광도 다중화부는, 피사체와의 거리를 센싱하여 거리 정보를 획득하고, 촬영 환경 중 주변 조도를 센싱하여 조도 정보를 획득할 수 있다.Here, the luminous intensity multiplexer may acquire distance information by sensing a distance to a subject, and acquire illuminance information by sensing ambient illuminance in a photographing environment.

이어, 광도 다중화부는, 획득한 피사체와의 거리 정보 및 촬영 환경 정보를 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.Subsequently, the luminous intensity multiplexer may calculate an optical multiplexing signal function based on the acquired distance information and photographing environment information.

여기서, 광도 다중화부는, 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 광학 필터부의 투과도 제어를 위한 광 변조 대비값을 산출하고, 카메라부의 촬영 주기와 광학 필터부의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하며, 촬영 환경에 상응하는 최소투과레벨을 산출하고, 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출할 수 있다.Here, the luminous intensity multiplexing unit calculates a light modulation contrast value for controlling the transmittance of the optical filter unit based on the distance to the subject and the shooting environment, and generates a timing pulse for synchronizing the shooting period of the camera unit and the transmittance change period of the optical filter unit. , The minimum transmission level corresponding to the photographing environment may be calculated, and an optical multiplexing signal function may be calculated based on the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission level.

일 예로, 광도 다중화부는, 광 변조 대비값을 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 데이 모드(day mode)로 인지하고, 데이 모드로 인지되면 촬영 환경 중 측정 조도를 토대로 광 변조 대비값을 산출하고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 나이트 모드(night mode)로 인지하고, 나이트 모드로 인지되면 피사체와의 거리를 토대로 광 변조 대비값을 산출할 수 있다.For example, when calculating the light modulation contrast value, the luminous intensity multiplexer recognizes as a day mode if the measured illuminance in the photographing environment is greater than or equal to a preset illuminance. A modulation contrast value is calculated, and if the measured illuminance in the photographing environment is less than a preset illuminance, it is recognized as a night mode, and when it is recognized as a night mode, a light modulation contrast value may be calculated based on the distance to the subject.

또한, 광도 다중화부는, 최소투과레벨을 산출할 때, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 데이 모드(day mode)로 인지하고, 데이 모드로 인지되면 데이 모드에서의 최소투과레벨을 산출하고, 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 나이트 모드(night mode)로 인지하고, 나이트 모드로 인지되면 나이트 모드에서의 최소투과레벨을 산출할 수 있다.In addition, when calculating the minimum transmittance level, the luminous intensity multiplexer recognizes as a day mode if the measured illuminance in the shooting environment is more than a preset illuminance, and calculates the minimum transmittance level in the day mode when it is recognized as a day mode. , If the measured illuminance in the photographing environment is less than a preset illuminance, it is recognized as a night mode, and if it is recognized as a night mode, a minimum transmittance level in the night mode may be calculated.

여기서, 데이 모드에서의 최소투과레벨은, 낮 시간대에 광학 필터부의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율이고, 나이트 모드에서의 최소투과레벨은, 밤 시간대에 광학 필터부의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율일 수 있다.Here, the minimum transmittance level in the day mode is the lowest transmittance ratio set relative to the maximum open transmittance of the optical filter during the day time, and the minimum transmittance level in the night mode is the maximum open transmittance of the optical filter at night. It may be the lowest transmittance ratio set relative to.

또한, 광도 다중화부는, 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(데이 모드 또는 나이트 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값(데이 모드 또는 나이트 모드)인 수식으로 산출할 수 있다.In addition, when calculating the optical multiplexing signal function, the luminous intensity multiplexing unit is the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (day mode or night mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value (day mode or night mode). It can be calculated with an equation.

다음, 광도 다중화부는, 산출된 광 다중화 신호 함수를 토대로 광 다중화 신호를 생성하여 광학 필터부의 투과도를 제어할 수 있다.Next, the luminous intensity multiplexer may control the transmittance of the optical filter unit by generating an optical multiplexed signal based on the calculated optical multiplexing signal function.

그리고, 조명부는, 광학 필터부의 투과도가 변조되는 시간 동안에 적외선 광을 출사하고, 카메라부는, 광학 필터부의 투과도가 변조되는 시간 동안에 다중 광도 영상들을 촬영할 수 있다.In addition, the illumination unit may emit infrared light during a time when the transmittance of the optical filter unit is modulated, and the camera unit may capture multiple luminous intensity images during a time when the transmittance of the optical filter unit is modulated.

여기서, 카메라부는, 다중 광도 영상들을 촬영할 때, 광학 필터부의 투과도가 변조되는 시간 동안에 가시광 대역의 광 다중 영상들, 적외선 광 대역의 광 다중 영상들, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들 중 적어도 어느 하나를 촬영하여 저장할 수 있다.Here, the camera unit, when capturing multi-luminosity images, includes optical multi-images in the visible light band, light multi-images in the infrared light band, and light in the composite band including all visible and infrared light during a time when the transmittance of the optical filter unit is modulated. At least one of the multiple images may be photographed and stored.

이어, 영상 처리부는, 촬영된 다중 광도 영상들을 합성하여 처리할 수 있다.Subsequently, the image processing unit may synthesize and process the captured multi-luminosity images.

여기서, 영상 처리부는, 촬영된 다중 광도 영상들을 합성하여 처리할 때, 촬영 환경에 따라 가시광 대역의 광 다중 영상들, 적외선 광 대역의 광 다중 영상들, 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들 중 어느 하나를 합성하여 처리할 수 있다.Here, the image processing unit, when synthesizing and processing the photographed multi-luminosity images, according to the photographing environment, optical multiple images of the visible light band, optical multiple images of the infrared light band, and a composite band including both visible and infrared light. Any one of optical multiple images may be synthesized and processed.

일 예로, 촬영 환경은, 일광 조건이 낮 시간대인 제1 촬영 환경, 어둠 또는 약한 조명 조건인 밤 시간대인 제2 촬영 환경, 이동 촬영 조건이거나 또는 조명 및 외광 변화가 심한 조건을 갖는 상시 조건인 제3 촬영 환경을 포함할 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.For example, the shooting environment is a first shooting environment in which daylight conditions are daytime, a second shooting environment in the night time zone in dark or weak lighting conditions, a moving shooting condition, or a constant condition in which lighting and external light changes are severe. 3 The shooting environment may be included, but is not limited thereto.

여기서, 영상 처리부는, 촬영 환경이 제1 촬영 환경이면 가시광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하고, 촬영 환경이 제2 촬영 환경이면 적외선 광 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리하며, 촬영 환경이 제3 촬영 환경이면 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상들로부터 고노출 영상 및 저노출 영상을 합성하여 처리할 수 있다.Here, the image processing unit combines and processes a high-exposure image and a low-exposure image from multiple optical images in the visible light band if the photographing environment is the first photographing environment, and if the photographing environment is the second photographing environment, the optical multiple image in the infrared broad band High-exposure image and low-exposure image are synthesized and processed from the field, and if the shooting environment is a third shooting environment, high-exposure and low-exposure images are synthesized and processed from optical multiple images of a complex band that includes both visible and infrared light. can do.

기존의 HDR 영상 합성은, 카메라 센서의 가시광 대역의 제한된 동적 휘도 범위를 극복하게 위해 다중 노출로 촬영된 영상을 합성하여 HDR 영상을 재현할 수 있지만, 본 발명은, 다중 강도 및 다중 대역 영상을 이용한 복합 HDR 영상 합성 방식을 제시할 수 있다.In the conventional HDR image synthesis, an HDR image can be reproduced by synthesizing an image photographed with multiple exposures to overcome a limited dynamic luminance range of the visible light band of a camera sensor, but the present invention uses a multi-intensity and multi-band image. A composite HDR image synthesis method can be proposed.

본 발명은, 센서의 가시광 노출을 조절하여 다중 노출 영상을 취득 및 합성하고, IR 광의 강도를 조절하여 다중 IR 영상을 취득 및 합성하며, 불규칙한 조명이 섞인 야간의 영상 표현을 개선하기 위해 가시광 대역 영상과 IR 대역의 영상을 합성하여 광대역 영상을 재생할 수도 있다.The present invention acquires and synthesizes multiple exposure images by adjusting the visible light exposure of a sensor, acquires and synthesizes multiple IR images by adjusting the intensity of IR light, and provides a visible light band image to improve the image expression at night with irregular lighting. It is also possible to reproduce a wideband image by synthesizing the images in the and IR bands.

또한, 본 발명은, IR이 차단된 영상과 IR이 통과된 영상을 다중 촬영 및 합성하여 근거리와 원거리 사물의 감지가 모두 가능하게 한다.In addition, the present invention enables detection of both near and far objects by multi-photographing and synthesizing an IR-blocked image and an IR-passed image.

본 발명의 복합적인 HDR 영상 합성 방법은, 1차 가시광 대역의 다중 노출(multi-exposure) 영상 합성과 IR광 대역 다중 광 조절(multi-lighting) 영상 합성하고, 2차 가시광 HDR 영상과 IR HDR 영상을 복합 합성하는 방법일 수 있다.The hybrid HDR image synthesis method of the present invention is to synthesize a multi-exposure image of the first visible light band and a multi-lighting image of the IR light band, and synthesize a second visible light HDR image and an IR HDR image. It may be a method of complex synthesis.

이와 같이, 본 발명은, 광 필터의 투과도 조정을 이용하여 단일화된 광도 다중화 방법을 수행함으로써, 다양한 조명 환경에 대해 시각적으로 사물 식별과 인지가 가능한 영상 합성을 구현할 수 있다.As described above, according to the present invention, by performing the unified luminous intensity multiplexing method using the transmittance adjustment of the optical filter, image synthesis capable of visually identifying and recognizing objects for various lighting environments can be implemented.

또한, 본 발명은, 거리 센서로부터 피사체와의 거리 정보를 획득하고 조도 센서로부터 촬영 환경 정보를 획득함으로써, 저가 센서를 쉽게 활용하여 제작할 수 있다.In addition, according to the present invention, by obtaining information on a distance to a subject from a distance sensor and information on a photographing environment from an illuminance sensor, it is possible to easily utilize and manufacture a low-cost sensor.

또한, 본 발명은, 가시광 및 근적외선 대역의 광도(light intensity) 변조를 이용하여 복합 대역 다중 영상을 취득하고 HDR(high dynamic range) 시각 영상으로 합성함으로써, 주야간 다양한 환경의 영상에서 경험되는 광의 부족 노출 혹은 부분적인 과도 노출 현상을 극복할 수 있다.In addition, the present invention acquires multi-band multiple images using light intensity modulation in visible and near-infrared bands, and synthesizes them into high dynamic range (HDR) visual images, thereby underexposure of light experienced in images in various environments at day and night. Or you can overcome partial overexposure.

또한, 본 발명은, 광에 순응적인 광학 필터 제어를 사용한 촬영 입사 광도 변조와 IR 램프 출사 광도 변조 방법을 제안함으로써, 디양한 장소에서 변화하는 외광 변화에 실시간으로 대응할 수 있다.In addition, the present invention proposes a method for modulating photographing incident light intensity using optical filter control that is adaptive to light and modulating the light intensity of IR lamp output, so that it is possible to respond in real time to changes in external light that change in various places.

또한, 본 발명은, 고정형의 CCTV 카메라뿐만 아니라 차량, 로봇, 드론 등에 탑재될 수 있는 이동형 카메라 시스템에 쉽게 확장 및 접목될 수 있고, 제작비용이 저렴하다,In addition, the present invention can be easily extended and grafted to a mobile camera system that can be mounted on vehicles, robots, drones, etc., as well as fixed CCTV cameras, and manufacturing cost is low.

이처럼, 본 발명은, 고정형 및 이동형 감시 카메라 시스템과 더불어 가시광, IR 광에 대한 다중 강도와 대역으로 WDR(Wide Dynamic Range) 영상을 취득하고, 표현하는 다양한 영상 신호 처리 분야, 자율 주행 자동차, 무인 드론 등 최근 부각 되는 사물 인식 분야를 포함하여 다양한 영상 시각화 분야에 적극 활용될 수 있다.As such, the present invention provides various image signal processing fields that acquire and express WDR (Wide Dynamic Range) images with multiple intensity and bands for visible and IR light, along with fixed and mobile surveillance camera systems, autonomous vehicles, and unmanned drones. It can be actively used in various image visualization fields, including the object recognition field, which is emerging recently.

특히, 자율 주행 영상 촬영 중 발생되는 외광 변화는, 지하나 터널을 진입하거나 탈출할 때, 실내에서 실외를 바라보거나 반대 상황, 어두운 주차장 강한 차량 전조등 변화 등 일반적인 센서의 인식 범위를 벗어나는 경우가 빈번하게 발생될 수 있다.In particular, changes in external light that occur during self-driving video are frequently outside the recognition range of general sensors, such as when entering or exiting the basement or tunnel, looking outside or facing the opposite situation, dark parking lot, and strong vehicle headlight changes. Can occur.

자율 주행 자동차 시스템 중 센서 기반의 주행상황 탐지 영역은, 이러한 외부의 환경을 인식하는 과정으로 고정 또는 이동 사물을 인식하거나 경로를 인식하는데 필수적인 요소이다.A sensor-based driving situation detection area among autonomous vehicle systems is a process of recognizing such an external environment and is an essential element in recognizing a fixed or moving object or a path.

이때, 실시간으로 발생되는 돌발 상황을 인지하여 충돌을 방지하여 생명과 재산을 보호하는 것이 다른 어떤 첨단 기능들에 우선되어야 한다.At this time, protection of life and property by recognizing an unexpected situation occurring in real time and preventing collisions should be prioritized over some other advanced functions.

또한, 본 발명은, 현재 증가하는 사회적 긴장과 범죄로 인해 세계적으로 증대되는 감시, 보안에 대한 필요성에 부합하며, 고 효율의 영상 감시 시스템 구현을 가능하게 할 수 있다.In addition, the present invention meets the need for surveillance and security that are increasing globally due to increasing social tensions and crimes, and it is possible to implement a high-efficiency video surveillance system.

또한, 본 발명은, 사회 방범, 산업, 방송 현장에서 활용될 수 있다.In addition, the present invention can be used in social security, industry, and broadcasting sites.

즉, 본 발명은, 보안 CCTV, 차량-휴대전화-드론 카메라, 블랙박스 시장, 이미지센서가 활용되는 산업 분야에 활용될 수 있으며, 동영상 기반의 영상 신호 또는 방송용 영상신호 처리 분야에 활용될 수 있다.That is, the present invention can be used in security CCTV, vehicle-cell phone-drone camera, black box market, and industrial fields where image sensors are utilized, and can be used in the field of video-based video signal or broadcast video signal processing. .

또한, 본 발명은, 관련 학문, 연구 현장에서도 활용될 수 있다.In addition, the present invention can be used in related studies and research fields.

즉, 본 발명은, 영상 융합 분야, 사물 탐색, 얼굴 검색, 환경 감시 등 지능적 영상 분석 기술 개발에 기여할 것이며, 기존의 제한적 성능의 이미지 센서 하드웨어 성능을 향상시킬 수 있는 대안 기술로 활용될 수 있으며, 보고서 및 논문 형태의 연구 결과 자료, 시뮬레이션 자료는 향후 연계된 기술 개발에 도움을 주며, 공항, 항만, 군사 시설, 건설 현장 등 고도 기술 분야에 활용될 것으로 기대된다.That is, the present invention will contribute to the development of intelligent image analysis technologies such as the field of image fusion, object search, face search, and environment monitoring, and can be used as an alternative technology that can improve the performance of existing image sensor hardware with limited performance, Research result data and simulation data in the form of reports and papers are expected to help develop linked technologies in the future, and are expected to be used in high-tech fields such as airports, ports, military facilities, and construction sites.

이상에서 본 발명들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like described in the present inventions above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment may be implemented by combining or modifying other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Accordingly, contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiments have been described above, these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs are illustrated above within the scope not departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be seen that various modifications and applications that are not available are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

100: 카메라부
200: 조명부
300: 광학 필터부
400: 광도 다중화부
500: 영상 처리부
600: 영상 저장부
100: camera unit
200: lighting unit
300: optical filter unit
400: intensity multiplexing unit
500: image processing unit
600: image storage unit

Claims (24)

소정의 피사체를 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부;
상기 카메라부의 주변에 배치되어 적외선 광을 출사하는 조명부;
상기 카메라부 및 조명부 중 적어도 어느 하나의 전면에 배치되어 상기 카메라부로 입사되는 광의 투과량 또는 상기 조명부로부터 출사되는 적외선 광의 투사량을 조절하는 광학 필터부;
상기 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 상기 광학 필터부의 투과도를 제어하도록 광 다중화 신호를 생성하는 광도 다중화부; 그리고,
상기 촬영된 다수의 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부를 포함하며,
상기 광도 다중화부는,
상기 광 다중화 신호를 생성할 때, 상기 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 상기 광학 필터부의 투과도 제어를 위한 광 변조 대비값을 산출하고, 상기 카메라부의 촬영 주기와 상기 광학 필터부의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하며, 상기 촬영 환경에 상응하는 최소투과레벨을 산출하고, 상기 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하고, 상기 산출된 광 다중화 신호 함수를 토대로 상기 광 다중화 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
A camera unit that captures a predetermined subject and acquires an image;
An illumination unit disposed around the camera unit to emit infrared light;
An optical filter unit disposed on a front surface of at least one of the camera unit and the illumination unit to adjust the transmission amount of light incident to the camera unit or the projection amount of infrared light emitted from the illumination unit;
A light intensity multiplexing unit generating an optical multiplexing signal to control transmittance of the optical filter unit based on a distance to the subject and a photographing environment; And,
An image processing unit for synthesizing and processing the plurality of captured images,
The luminous intensity multiplexing unit,
When generating the optical multiplexing signal, an optical modulation contrast value for controlling the transmittance of the optical filter unit is calculated based on the distance to the subject and the photographing environment, and the photographing period of the camera unit and the transmission change period of the optical filter unit are synchronized. To generate a timing pulse for, calculate a minimum transmission level corresponding to the photographing environment, calculate an optical multiplexing signal function based on the optical modulation contrast value, timing pulse, and minimum transmission level, and the calculated optical multiplexing signal function A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that generating the optical multiplexed signal based on.
제1 항에 있어서, 상기 카메라부는,
가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 광대역 영상을 촬영하는 광대역 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the camera unit,
A multi-luminosity image acquisition device comprising a broadband camera for photographing a broadband image including both visible and infrared light.
제1 항에 있어서, 상기 카메라부는,
상기 촬영 환경에 따라 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하거나 또는 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the camera unit,
A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that photographing multiple optical images of a visible light band or multiple optical images of a complex band including both visible and infrared light according to the photographing environment.
제3 항에 있어서, 상기 카메라부는,
상기 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 상기 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하고,
상기 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 상기 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 복합 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 3, wherein the camera unit,
If the measured illuminance in the photographing environment is equal to or greater than a preset illuminance, the optical multi-image of the visible light band is captured
A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that, when the measured illuminance in the photographing environment is less than a preset illuminance, an optical multi-image of a composite band including both visible and infrared light is captured.
제1 항에 있어서, 상기 카메라부는,
상기 촬영 환경에 따라 상기 적외선 광의 차단 여부를 스위칭하는 적외선 차단 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the camera unit,
And an infrared cut-off switch for switching whether to cut off the infrared light according to the photographing environment.
제5 항에 있어서, 상기 광학 필터부는,
상기 적외선 차단 스위치를 포함하는 카메라부 및 조명부의 전면을 동시에 커버하도록 배치되는 고정형 광학 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 5, wherein the optical filter unit,
A multi-luminosity image acquisition device comprising: a fixed optical filter disposed to cover the front of the camera unit including the infrared cutoff switch and the lighting unit at the same time.
제1 항에 있어서, 상기 카메라부는,
입사되는 광을 가시광 및 적외선 광으로 분리하는 빔 스플리터(beam splitter);
상기 분리된 가시광 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 제1 카메라; 그리고,
상기 분리된 적외선 광 대역의 광 다중 영상을 촬영하는 제2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the camera unit,
A beam splitter for separating the incident light into visible light and infrared light;
A first camera for photographing multiple optical images of the separated visible light band; And,
And a second camera for capturing multiple optical images of the separated infrared light band.
제7 항에 있어서, 상기 광학 필터부는,
상기 빔 스플리터의 광 분리면에 배치되어 상기 조명부를 제외한 상기 카메라부의 제1, 제2 카메라의 전면을 동시에 커버하는 고정형 광학 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 7, wherein the optical filter unit,
And a fixed optical filter disposed on the light splitting surface of the beam splitter to simultaneously cover front surfaces of the first and second cameras of the camera unit except for the illumination unit.
제7 항에 있어서, 상기 제1, 제2 카메라는,
상기 가시광 및 적외선 광이 모두 포함되는 광대역 영상을 촬영하는 광대역 카메라인 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 7, wherein the first and second cameras,
A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that it is a broadband camera that captures a broadband image including both visible and infrared light.
제7 항에 있어서, 상기 제1, 제2 카메라는,
상기 빔 스플리터의 광 분리면을 중심으로 서로 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 7, wherein the first and second cameras,
Multi-luminosity image acquisition apparatus, characterized in that arranged perpendicular to each other about the light splitting surface of the beam splitter.
제1 항에 있어서, 상기 광학 필터부는,
상기 카메라부의 전면을 커버하거나 또는 상기 조명부의 전면을 커버하도록 이동되는 이동형 광학 필터; 그리고,
상기 이동형 광학 필터의 위치를 상기 카메라부의 전면으로 이동시키거나 또는 상기 조명부의 전면으로 이동시키는 광학 필터 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the optical filter unit,
A movable optical filter that is moved to cover the front surface of the camera unit or the illumination unit; And,
And an optical filter switch for moving the position of the movable optical filter to the front of the camera unit or to the front of the lighting unit.
제11 항에 있어서, 상기 광학 필터 스위치는,
상기 촬영 환경에 따라 상기 이동형 광학 필터의 위치 이동을 제어하도록 모터 스위치에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 11, wherein the optical filter switch,
A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that electrically connected to a motor switch to control a positional movement of the movable optical filter according to the photographing environment.
제1 항에 있어서, 상기 광도 다중화부는,
상기 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 센싱하는 센싱부; 그리고,
상기 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 상기 광학 필터부의 투과도를 제어하도록 상기 광 다중화 신호를 생성하는 광학 필터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the light intensity multiplexing unit,
A sensing unit for sensing a distance to the subject and a photographing environment; And,
And an optical filter control unit generating the optical multiplexing signal to control the transmittance of the optical filter unit based on the distance to the subject and the photographing environment.
제13 항에 있어서, 상기 광학 필터 제어부는,
상기 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 상기 광학 필터부의 투과도를 제어하는 투과도 제어부;
상기 카메라부의 촬영 주기와 상기 광학 필터부의 투과도 변화 주기를 동기화하도록 신호 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부; 그리고,
상기 투과도 제어부 및 타이밍 제어부의 제어 신호에 따라 상기 다중화 신호를 생성하는 다중화 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 13, wherein the optical filter control unit,
A transmittance control unit controlling transmittance of the optical filter unit based on a distance to the subject and a photographing environment;
A timing controller for controlling a signal timing so as to synchronize a photographing period of the camera unit and a transmission change period of the optical filter unit; And,
And a multiplex signal generator configured to generate the multiplex signal according to control signals from the transmittance control unit and the timing control unit.
삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 광도 다중화부는,
상기 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 상기 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 이상이면 데이 모드(day mode)로 인지하고, 상기 데이 모드로 인지되면 상기 촬영 환경 중 측정 조도를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 상기 카메라부의 촬영 주기와 상기 광학 필터부의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 상기 데이 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 상기 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 상기 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the light intensity multiplexing unit,
When calculating the optical multiplexing signal function, if the measured illuminance in the photographing environment is greater than or equal to a preset illuminance, it is recognized as a day mode, and if recognized as the day mode, an optical modulation contrast value based on the measured illuminance in the photographing environment And generating a timing pulse for synchronizing the photographing period of the camera unit and the transmission change period of the optical filter unit, calculating the minimum transmission level in the day mode, and the optical modulation contrast value, the timing pulse, and the minimum transmission The multi-luminosity image acquisition device, characterized in that calculating the optical multiplexing signal function of the day mode based on the level.
제16 항에 있어서, 상기 최소투과레벨은,
낮 시간대에 상기 광학 필터부의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율인 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 16, wherein the minimum transmission level,
A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter during day time.
제16 항에 있어서, 상기 광도 다중화부는,
상기 데이 모드의 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(데이 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 16, wherein the light intensity multiplexer,
When calculating the optical multiplexing signal function of the day mode, the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmission level (day mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value, characterized in that it is calculated by calculating the multi-luminosity image acquisition Device.
제1 항에 있어서, 상기 광도 다중화부는,
상기 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 상기 촬영 환경 중 측정 조도가 기설정 조도 미만이면 나이트 모드(night mode)로 인지하고, 상기 나이트 모드로 인지되면 상기 피사체와의 거리를 토대로 광 변조 대비값을 산출하며, 상기 카메라부의 촬영 주기를 토대로 상기 광학 필터부의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하고, 상기 나이트 모드에서의 최소투과레벨을 산출하며, 상기 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 1, wherein the light intensity multiplexing unit,
When calculating the optical multiplexing signal function, if the measured illuminance in the photographing environment is less than a preset illuminance, it is recognized as a night mode, and if recognized as the night mode, an optical modulation contrast value is calculated based on the distance to the subject. And generates a timing pulse for synchronizing the transmittance change period of the optical filter unit based on the photographing period of the camera unit, calculates the minimum transmission level in the night mode, and calculates the optical modulation contrast value, the timing pulse and the minimum transmission A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that calculating an optical multiplexing signal function based on a level.
제19 항에 있어서, 상기 최소투과레벨은,
밤 시간대에 상기 광학 필터부의 최대 개방 투과도에 대해 상대적으로 설정되는 가장 낮은 투과도 비율인 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 19, wherein the minimum transmission level is
A multi-luminosity image acquisition device, characterized in that the lowest transmittance ratio set relatively to the maximum open transmittance of the optical filter unit at night time.
제19 항에 있어서, 상기 광도 다중화부는,
상기 광 다중화 신호 함수를 산출할 때, 광 다중화 신호 함수 = (1 - 최소투과레벨(나이트 모드)) × 타이밍 펄스 × 광 변조 대비값인 수식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 장치.
The method of claim 19, wherein the light intensity multiplexing unit,
When calculating the optical multiplexing signal function, the optical multiplexing signal function = (1-minimum transmittance level (night mode)) × timing pulse × optical modulation contrast value, characterized in that it is calculated by a formula.
카메라부, 조명부, 영상 처리부 및 광학 필터부의 투과도를 제어하는 광도 다중화부를 포함하는 다중 광도 영상 획득 장치의 다중 광도 영상 획득 방법에 있어서,
상기 광도 다중화부가, 영상 촬영 요청이 수신되는지를 확인하는 단계;
상기 광도 다중화부가, 영상 촬영 요청이 수신되면 피사체와의 거리 정보 및 촬영 환경 정보를 획득하는 단계;
상기 광도 다중화부가, 상기 획득한 피사체와의 거리 정보 및 촬영 환경 정보를 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하는 단계;
상기 광도 다중화부가, 상기 산출된 광 다중화 신호 함수를 토대로 상기 광 다중화 신호를 생성하여 상기 광학 필터부의 투과도를 제어하는 단계;
상기 조명부가, 상기 광학 필터부의 투과도가 변조되는 시간 동안에 적외선 광을 출사하고, 상기 카메라부가, 상기 광학 필터부의 투과도가 변조되는 시간 동안에 다중 광도 영상들을 촬영하는 단계; 그리고,
상기 영상 처리부가, 상기 촬영된 다중 광도 영상들을 합성하여 처리하는 단계를 포함하며,
상기 광 다중화 신호 함수를 산출하는 단계는,
상기 피사체와의 거리 및 촬영 환경을 토대로 상기 광학 필터부의 투과도 제어를 위한 광 변조 대비값을 산출하는 단계;
상기 카메라부의 촬영 주기와 상기 광학 필터부의 투과도 변화 주기를 동기화하기 위한 타이밍 펄스를 생성하는 단계;
상기 촬영 환경에 상응하는 최소투과레벨을 산출하는 단계; 그리고,
상기 광 변조 대비값, 타이밍 펄스 및 최소투과레벨을 토대로 광 다중화 신호 함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 방법.
In the multi-luminosity image acquisition method of a multi-luminosity image acquisition device including a light intensity multiplexer for controlling transmittance of a camera unit, an illumination unit, an image processing unit, and an optical filter unit,
Checking, by the luminosity multiplexer, whether an image capturing request is received;
Obtaining, by the luminous intensity multiplexer, information about a distance to a subject and information about a photographing environment when an image photographing request is received;
Calculating, by the luminous intensity multiplexing unit, an optical multiplexing signal function based on the acquired distance information and photographing environment information;
Generating the optical multiplexed signal based on the calculated optical multiplexing signal function by the optical multiplexing unit to control transmittance of the optical filter;
The illumination unit emits infrared light during a time when the transmittance of the optical filter unit is modulated, and the camera unit photographs multiple luminous intensity images during a time when the transmittance of the optical filter unit is modulated; And,
The image processing unit comprises the step of synthesizing and processing the photographed multi-luminosity images,
The step of calculating the optical multiplexing signal function,
Calculating an optical modulation contrast value for controlling transmittance of the optical filter unit based on a distance to the subject and a photographing environment;
Generating a timing pulse for synchronizing a photographing period of the camera unit and a transmission change period of the optical filter unit;
Calculating a minimum transmission level corresponding to the photographing environment; And,
And calculating an optical multiplexing signal function based on the optical modulation contrast value, timing pulse, and minimum transmission level.
제22 항에 있어서, 상기 피사체와의 거리 정보 및 촬영 환경 정보를 획득하는 단계는,
상기 피사체와의 거리를 센싱하여 상기 거리 정보를 획득하고, 상기 촬영 환경 중 주변 조도를 센싱하여 조도 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 다중 광도 영상 획득 방법.
The method of claim 22, wherein obtaining distance information and photographing environment information from the subject comprises:
A method of obtaining a multi-luminosity image, comprising sensing the distance to the subject to obtain the distance information, and sensing the surrounding illuminance in the photographing environment to obtain illuminance information.
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