KR102315137B1 - 방사체가 결합된 셔터를 구비한 열상 카메라 - Google Patents

방사체가 결합된 셔터를 구비한 열상 카메라 Download PDF

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주식회사 콕스
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Abstract

본 발명은 열상 카메라에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면, 열상 카메라 렌즈의 외부면을 개폐할 수 있는 셔터; 상기 셔터의 개폐 동작을 구동하는 구동부; 및 상기 셔터의 표면 중 상기 렌즈를 바라보는 내측면에 설치된 방사체;를 포함하고, 상기 방사체는 기설정된 소정 온도로 설정 가능하고 이 온도에 따른 복사에너지를 방사하도록 구성된 열상 카메라를 개시한다.

Description

방사체가 결합된 셔터를 구비한 열상 카메라 {Thermal camera including shutter with radiator}
본 발명은 열상 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 방사체가 부착된 셔터를 구비한 열상 카메라에 관한 것이다.
최근 사스(중증 급성 호흡기 증후군), 신종플루, 메르스, 코로나 바이러스 등의 호흡기성 전염병이 빈번하게 발생하고 있으며 이러한 전염병의 유증상자를 발견하고 추적하기 위해 열상 카메라를 이용하여 체온을 측정하는 장비가 널리 사용되고 있다.
열상 카메라를 이용하여 체온을 정확히 측정하기 위해서는 측정대상에서 방사되는 적외선 광량에 따라 그에 대응하는 정확한 온도값을 출력하는 것이 필요하며 이를 위해 흑체와 같은 일정한 온도를 유지하며 적외선을 방사하는 적외선 방사체를 기준 온도로 사용하여 열상 카메라의 출력을 보정하는 경우가 많다.
또한 열상 카메라는 카메라 디텍터의 각 픽셀마다 적외선 광량에 해당하는 픽셀의 출력값에 따른 온도값을 대응시켜 피사체의 온도를 표시하는데 이와 같은 픽셀 출력값-온도값 대응 관계가 각 픽셀마다 상이하고 시간에 따라 변하기 때문에 예컨대 몇분이나 몇시간 주기로 픽셀 출력값-온도값 대응관계를 보정(이하 “불균일 보정(NUC)”이라 함)해야 한다.
특허문헌1: 한국 등록특허 제10-1729327호 (2017년 4월 21일 공고) 특허문헌2: 한국 등록특허 제10-0661794호 (2006년 12월 28일 공고)
본 발명은 열상 카메라의 셔터에 방사체를 부착하여 방사체 일체형의 셔터를 구성함으로써 하나의 셔터를 사용하여 온도 보정과 불균일 보정을 용이하고 신속하게 수행할 수 있는 열상 카메라를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열상 카메라에 있어서, 열상 카메라 렌즈의 외부면을 개폐할 수 있는 셔터; 상기 셔터의 개폐 동작을 구동하는 구동부; 및 상기 셔터의 표면 중 상기 렌즈를 바라보는 내측면에 설치된 방사체;를 포함하고, 상기 방사체는 기설정된 소정 온도로 설정 가능하고 이 온도에 따른 복사에너지를 방사하도록 구성된 열상 카메라를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 셔터를 열상 카메라의 외측에 설치하고 셔터에 방사체를 부착하여 방사체 일체형의 셔터를 구성함으로써 하나의 셔터를 이용하여 온도 보정과 불균일 보정을 수행할 수 있는 기술적 효과를 가진다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열상 카메라의 개략적인 사시도,
도2는 일 실시예에 따른 열상 카메라의 블록도,
도3은 일 실시예에 따른 셔터의 개방 및 폐쇄 상태를 설명하는 도면,
도4는 일 실시예에 따른 열상 카메라의 온도보정 방법을 설명하는 흐름도,
도5는 일 실시예에 따른 열상 카메라의 불균일 보정(NUC) 방법을 설명하는 흐름도,
도6은 열상 카메라의 디텍터 출력과 온도 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프,
도7은 대안적 실시예에 따른 열상 카메라의 불균일 보정(NUC) 방법을 설명하는 흐름도,
도8은 열상 카메라의 디텍터 출력과 온도 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 이와 유사하게, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급하는 경우 그것은 다른 구성요소에 직접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)되거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 길이, 넓이, 부피, 크기, 또는 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 용어 '소프트웨어'는 컴퓨터에서 하드웨어를 움직이는 기술을 의미하고, 용어 '하드웨어'는 컴퓨터를 구성하는 유형의 장치나 기기(CPU, 메모리, 입력 장치, 출력 장치, 주변 장치 등)를 의미하고, 용어 '단계'는 소정의 목을 달성하기 위해 시계열로 연결된 일련의 처리 또는 조작을 의미하고, 용어 '컴퓨터 프로그램' 또는 '프로그램‘은 컴퓨터로 처리하기에 합한 명령의 집합을 의미하고, 용어 '프로그램 기록 매체'는 프로그램을 설치하고 실행하거나 유통하기 위해 사용되는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 의미한다.
본 명세서에서 발명의 구성요소를 지칭하기 위해 사용된 '~부', '~모듈', '~유닛', '~블록', '~보드' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 물리적, 기능적, 또는 논리적 단위를 의미할 수 있고 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현되거나 또는 하나 이상의 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본원 명세서에서, '처리장치', '컴퓨터' 또는 '컴퓨팅 장치'는 윈도우, 맥, 또는 리눅스와 같은 운영체제, 컴퓨터 프로세서, 메모리, 응용프로그램들, 기억장치(예를 들면, HDD, SDD), 및 모니터를 구비한 장치로 구현될 수 있다. 컴퓨터는 예를 들면, 데스크톱 컴퓨터나 노트북과 같은 것일 수 있으나, 이들은 예시적인 것으로 본원 발명은 데스크톱 컴퓨터나 노트북에만 한정되는 것이 아니다. 모바일 단말기는 스마트폰, 태블릿 PC, 또는 PDA와 같은 모바일 무선통신기기 중 하나일 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열상 카메라의 개략적인 사시도이고 도2는 일 실시예에 따른 열상 카메라의 블록도를 개략적으로 나타내었다.
도1과 도2를 참조하면, 일 실시예에 따른 열상 카메라(100)는 카메라의 케이스(110) 내에 배치되는 렌즈(10), 디텍터(20), 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(30)를 구비하며 또한 렌즈(10)의 외부를 덮을 수 있는 셔터(120)를 포함할 수 있다. 셔터(120)는 예컨대 힌지(115)에 의해 케이스(110)에 결합되어 있으며 힌지(115)를 중심축으로 회전하여 렌즈(10)를 개폐할 수 있다.
열상 카메라(100)는 촬영대상에서 자연적으로 방사하는 적외선을 감지하고 적외선의 양을 열로 환산하여 촬영대상의 온도 데이터를 생성하는 카메라이다. 본 발명의 열상 카메라(100)는 임의의 촬영대상(피사체)의 온도를 측정하여 열상 이미지를 생성하고 이를 디스플레이(도시 생략)를 통해 디스플레이 하는데 사용될 수 있다.
위에서 열상 카메라(100)로 촬영한 이미지를 '열상 이미지'라고 칭하였으나 본 명세서에서는 이와 동일한 의미로 '열영상 이미지', '열화상 이미지', 또는 '적외선 이미지'로 칭할 수도 있다.
열상 카메라(100)의 렌즈(10)는 적외선 파장 대역의 광을 통과시킬 수 있는 적외선 렌즈이다. 디텍터(20)는 렌즈(10)를 통과한 적외선을 검출하여 전기 신호로 변환하는 검출소자 어레이(array)이며, 예컨대 다수의 픽셀이 2차원 배열로 구성된 초점면 배열(FPA: Focal Plane Array) 구조를 가질 수 있다. ADC(30)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터이며 디텍터(20)에서 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이렇게 변환된 디지털 신호는 영상처리부(20))로 전달되어 영상처리부(200)에서 이미지 처리된다. 영상처리부(200)는 열상 카메라(100)의 케이스(110) 내에 포함될 수도 있고 열상 카메라(100)와 별개로 독립적인 컴퓨터 장치(예컨대 데스크탑 컴퓨터 등)로 구현될 수도 있다.
영상처리부(200)는 열상 카메라(100)로부터 수신한 영상 데이터를 처리한다. 예를 들어 영상처리부(200)는 열상 카메라(100)로부터 수신한 열상 이미지에 대한 전처리(예컨대 노이즈 제거, 필터링, 동기화, 정합 등)를 하고 이렇게 처리된 열상 데이터를 디스플레이(도시 생략)로 출력할 수 있다. 또한 일 실시예에서 영상처리부(200)는 열상 이미지에 대한 온도보정 및 불균일 보정(NUC)을 수행할 수 있으며 이에 대해서는 도4 내지 도8을 참조하여 후술하기로 한다.
일 실시예에서 열상 카메라(100)는 셔터(120) 및 이에 부착된 방사체(130)를 포함한다. 셔터(120)는 열상 카메라(100)의 렌즈(10)의 외부면을 개폐함으로써 외부로부터 렌즈(10)를 통해 유입되는 빛을 차단할 수 있다. 일 실시예에서 열상 이미지에서의 온도 보정을 하거나 불균일 보정(NUC)의 보정 테이블 업데이트를 할 때 셔터(120)를 개폐할 수 있다.
열상 카메라(100)는 셔터(120)의 개폐 동작을 위한 구동모터(40)를 포함할 수 있고, 예를 들어 영상처리부(200)가 구동모터(40)를 제어신호를 전송하여 셔터(120)의 개폐 동작을 제어할 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서 영상처리부(200)가 아닌 별도의 제어부(도시 생략)가 구동모터(40)를 제어하여 셔터(120)를 구동할 수도 있다. 일 실시예에서 구동모터(40)의 구동에 의해 셔터(120)는 도3을 참조하여 후술할 제1 개방 상태, 제2 개방 상태, 및 폐쇄 상태로 렌즈 개방의 정도를 조절할 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도시한 실시예에서 셔터(120)는 힌지(115)에 의해 열상 카메라의 케이스(110)에 회전가능하게 부착되고, 구동모터(40)에 의해 셔터(120)를 회전시켜 개폐 동작을 시킬 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서, 예컨대 셔터(120)가 슬라이딩 가능하게 카메라의 케이스(110)에 부착될 수 있고, 이 경우 구동모터(40)에 의해 셔터(120)가 슬라이딩함으로써 개폐 동작을 할 수도 있다.
일 실시예에서 셔터(120)가 방사체(130)를 포함한다. 도시한 실시예에서 셔터(120)의 내측 표면, 즉 렌즈(10)를 바라보는 측의 표면에 소정 크기의 방사체(130)가 부착될 수 있다. 방사체는 미리 설정된 소정 온도로 가열 및/또는 냉각 가능하고 이 설정 온도에 따른 복사에너지(적외선)를 방사하도록 구성된다. 일 실시예에서 방사체(130)로서 흑체(black body)가 사용될 수 있다. 이상적인 흑체는 외부로부터 오는 빛을 모두 흡수하여 반사하지 않고 자신이 가진 에너지에 해당하는 파장의 빛만을 방출하는 물체이다. 따라서 물체를 적외선 촬영하여 이 물체의 정확한 온도를 측정하는 적외선 카메라(열상 카메라)의 온도 보정에 흑체를 사용할 수 있으며, 일 실시예에서 예컨대 카본블랙 등 탄소 재질로 흑체를 만들 수 있다. 방사체(130)는 임의의 가열/냉각 장치에 연결되어 있고 이에 의해 기설정된 온도로 유지될 수 있도록 구성된다.
도3은 일 실시예에 따른 셔터의 개방 및 폐쇄 상태를 나타낸 것으로, 도3(a)는 제1 개방 상태, 도3(b)는 제2 개방 상태, 그리고 도3(c)는 폐쇄 상태를 각각 개략적으로 도시하였다.
도3(a)의 제1 개방 상태는 방사체(130)가 열상 카메라의 시야각에 보이지 않는 상태를 포함한다. 즉 도3(a)에 도시한 것처럼 셔터(120)와 방사체(130)가 렌즈(10)의 시야각(점선으로 표시)에 보이지 않을 정도로 열려 있는 상태이다. 일 실시예에서 열상 카메라(100)는 제1 개방 상태에서 피사체를 촬영하고 열상 이미지를 출력하는 동작을 수행할 수 있다.
도3(b)의 제2 개방 상태는 방사체(130)가 렌즈(10)의 시야각의 일부 영역에 보이는 상태를 포함한다. 즉 열상 카메라(100)가 렌즈(10)를 통해 유입된 적외선을 검출하여 열상 이미지를 생성할 때 열상 이미지의 한쪽 측면에 방사체(130)가 일부분 보이는 상태이다. 제2 개방 상태에서 열상 카메라(100)는 피사체를 촬영하는 것과 동시에 방사체(130)도 촬영할 수 있으며, 따라서 피사체와 온도와 방사체(130)의 온도를 동시에 측정할 수 있다.
열상 이미지 상에서 방사체(130)가 보이는 픽셀 영역의 위치나 영역 크기는 특별히 제한되지 않는다. 그러나 방사체(130)를 촬영하는 영역만큼 피사체를 촬영하는 픽셀 영역이 줄어들기 때문에 가능하면 방사체(130)를 촬영하는 픽셀 영역이 작은 것이 바람직하며, 예컨대 방사체(130)의 온도를 취득할 수 있을 정도의 픽셀 영역만 방사체(130) 촬영에 할당하도록 하는 것이 바람직할 것이다.
일 실시예에서, 이와 같은 제2 개방 상태에서 열상 카메라(100)는 방사체(130)의 온도를 기준 온도로 하여 열상 카메라(100)의 출력을 보정하는 온도교정 동작을 수행할 수 있다. 온도 교정의 예시적 방법에 대해서는 도4를 참조하여 후술하기로 한다.
도3(c)의 폐쇄 상태는 방사체(130)가 렌즈(10)의 시야각을 완전히 덮는 상태를 포함한다. 폐쇄 상태에서 열상 카메라(100)의 디텍터(20)의 전체 검출소자 어레이가 소정 온도로 유지되는 방사체(130)의 표면을 촬영할 수 있으며, 따라서 이 상태에서 디텍터(20)의 모든 검출소자가 방사체(130)의 소정 온도를 출력하도록 불균일 보정(NUC)을 수행할 수 있다.
일 실시예에서 열상 카메라(100)는 셔터(120)를 상기 폐쇄 상태로 하고 불균일 보정(NUC)을 수행하여 NUC 테이블의 옵셋(offset)을 보정할 수 있으며 이에 대해서는 도5와 도6을 참조하여 후술하기로 한다.
일 실시예에서 열상 카메라(100)는 셔터(120)를 상기 폐쇄 상태로 하고 불균일 보정(NUC)을 수행하여 NUC 테이블의 게인(gain)과 옵셋(offset)을 보정할 수 있으며 이에 대해서는 도7과 도8을 참조하여 후술하기로 한다.
도4는 일 실시예에 따른 열상 카메라의 온도보정 방법을 설명하는 예시적인 흐름도이다. 온도 교정을 위해, 우선 단계(S110)에서 셔터(120)를 도3(b)의 제2 개방 상태로 열어 둔다. 즉 렌즈(10)의 시야각 내에 방사체(130)가 일부분 보일 정도로 셔터(120)를 개방한다.
그 후 단계(S120)에서, 열상 카메라(100)로 촬영한 열상 이미지에서 방사체(130)의 픽셀 영역을 자동으로 식별한다. 셔터(120) 및 이에 부착되는 방사체(130)의 위치는 열상 카메라(100)의 제작시 이미 결정되며 셔터(120)를 제2 개방 상태로 개방하는 정도도 미리 설정할 수 있으므로, 제2 개방 상태에서 촬영한 열상 이미지에서 방사체(130)가 촬영되는 픽셀 영역은 카메라 제작시 미리 설정할 수 있으며, 따라서 이렇게 미리 설정된 픽셀 영역을 방사체(130)가 촬영된 영역으로 자동으로 식별할 수 있다.
한편 이 때 방사체(130)는 소정 온도를 유지하도록 설정되어 있다고 전제한다. 즉 가열/냉각 수단(도시 생략)에 의해 방사체(130)를 소정 온도로 가열 또는 냉각하여 소정 온도(이하 "기준온도"라고도 함)로 유지시킨 상태에서 방사체(130)를 촬영한다.
위와 같이 열상 카메라(100)가 열상 이미지 내에서 방사체(130)를 자동으로 식별하면 단계(S130)에서 방사체(130)의 온도를 측정하여 이 온도를 획득하고, 그 후 방사체(130)의 기준온도와 단계(S130)에서 획득한 방사체(130)의 온도를 비교하여 열상 이미지의 온도를 보정할 수 있다(S140). 예를 들어 방사체(130)의 기준온도를 섭씨 40도로 설정하여 방사체(130)를 이 기준온도로 유지시킨 상태에서 단계(S130)를 통해 방사체(130)의 온도를 섭씨 39.5도로 측정하였다고 가정한다. 이 경우 방사체(130)의 실제 온도가 기준온도, 즉 섭씨 40도가 되어야 하므로 열상 카메라로 촬영한 열상 이미지에서의 방사체(130)의 온도도 섭씨 40도로 표시되어야 한다. 따라서 단계(S140)에서, 열상 이미지의 전체 픽셀의 출력 온도를 0.5도씩 더하여 온도를 보정하고, 이렇게 보정된 열상 이미지를 디스플레이 등의 출력수단으로 출력한다.
이상과 같은 온도 교정 동작은 기설정된 소정 시간주기마다 실행될 수 있고 피사체를 촬영하는 동안 계속하여 수행할 수도 있다. 소정 시간주기마다 실행하는 경우, 예컨대 셔터(120)를 도3(a)와 같이 렌즈의 시야각에서 보이지 않도록 제1 개방 상태에서 피사체를 촬영하다가 온도 교정을 수행해야 할 때마다 도3(b)와 같이 제2 개방 상태가 되도록 셔터(120)를 구동하여 제2 개방 상태에서 상술한 온도 교정을 수행할 수 있다.
피사체를 촬영하는 동안 계속하여 온도 교정을 실행하는 경우, 셔터(120)를 도3(b)의 제2 개방 상태로 항상 유지시켜서 방사체(130)가 렌즈 시야각 내에 항상 보이도록 한 상태에서 피사체와 방사체(130)를 촬영하고 상술한 온도 교정에 의해 열상 이미지에서 피사체의 온도를 지속적으로 보정할 수 있다.
도4를 참조하여 상술한 온도 보정 방법은 셔터를 제2 개방 상태로 개방한 후 수행할 수 있는 온도 보정 방법의 예시일 뿐이며, 상술한 방식 외의 다른 방식으로 온도 보정을 수행할 수도 있음은 물론이다.
도5는 일 실시예에 따른 열상 카메라의 불균일 보정(NUC) 방법을 설명하는 흐름도이고 도6은 열상 카메라의 디텍터 출력과 온도 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도5를 참조하면, 불균일 보정(NUC)을 위해, 우선 단계(S210)에서 셔터(120)를 도3(c)의 폐쇄 상태로 닫고, 단계(S220)에서 디텍터(20)의 출력을 수신한다. 도3(c)의 폐쇄 상태에서 방사체(130)가 렌즈(10)의 시야각을 완전히 가리고 있으므로, 열상 카메라(100)의 디텍터(20)의 모든 검출소자 어레이가 방사체(130)의 표면을 촬영하게 되며, 이때 방사체(130)의 표면은 기설정된 소정 온도로 균일하게 적외선을 방사하고 있다고 전제하며, 따라서 방사체(130)의 표면 전체적으로 동일한 소정 온도의 적외선을 방사하는 상태에서 디텍터(20)가 이 일정한 온도에서의 적외선을 수신하면 된다.
이와 같이 디텍터(20)가 방사체(130)의 적외선을 수신하면, 그 후 단계(S230)에서 불균일 보정(NUC)을 수행한다. 이 단계에서 예컨대 NUC 테이블의 옵셋(offset)을 보정할 수 있다.
NUC 테이블의 옵셋 보정의 예시적인 방법으로서, 도6은 디텍터(20)의 출력과 온도 사이의 관계를 도식적으로 도시하였다. 도6에서 세로축은 폐쇄 상태에서 열상 카메라(100)로 방사체(130)를 촬영했을 때 디텍터(20)의 검출소자 어레이의 임의의 하나의 검출소자에 의한 픽셀의 출력값이고 가로축은 각 출력값에 대응하는 온도를 나타낸다.
제1 그래프(G1)는 NUC 보정을 수행하기 전의 디텍터 출력값-온도 관계를 나타내는 그래프이다. 이에 따르면 예컨대 열상 카메라(100)의 디텍터(20)의 해당 픽셀이 방사체(130)를 촬영하여 d1의 출력값을 생성하면 영상처리부(200)는 제1 그래프(G1)에 기초하여 이 출력값에 대응하는 온도값(t1)을 출력한다. 제1 그래프(G1)는 직선이나 곡선일 수 있으며 도6에서는 설명의 편의를 위해 직선으로 도시하였다.
이러한 디텍터 출력값-온도값 사이의 관계는 예컨대 영상처리부(200) 내에 NUC 테이블로서 저장될 수 있다. NUC 테이블은 디텍터(20)의 모든 픽셀에 대해 측정가능 온도 영역에서의 디텍터 출력값-온도값의 관계를 나타내는 테이블이며, 예컨대 각 픽셀마다 측정가능 온도 영역에서의 도6의 그래프와 같은 디텍터 출력값-온도값의 관계식을 정의하는 파라미터(예컨대 게인과 옵셋)를 포함할 수도 있고, 소정 온도 간격으로(예컨대 0.1도 간격으로) 디텍터 출력값-온도값을 기록한 대응표(예컨대 룩업 테이블)를 포함할 수도 있다.
그런데 예를 들어 열상 카메라(100)가 섭씨 35도로 설정된 방사체(130)를 촬영하였는데 제1 그래프(G1)에 따른 온도값(t1)이 섭씨 36도로 출력되었다면 디텍터 출력값-온도값 사이의 관계에 오차가 발생하였으므로 이를 보정해야 한다. 즉 이 때의 디텍터 출력값(d1)이 섭씨 35도의 온도값(tb1)을 가리켜야 하므로, 제1 그래프(G1)가 해당 디텍터 출력값(d1)과 온도값(tb1)의 교차점(P)을 지나도록 그래프를 수평이동 및/또는 수직이동 시켜 제2 그래프(G2)가 되도록 보정하며 이러한 보정을 옵셋 보정이라 한다. 즉 제1 그래프(G1)의 기울기(게인)를 그대로 유지한 채 그래프를 수직 또는 수평 이동함으로써 세로축과의 절편(옵셋)만 변경하는 보정이다.
이 때 상술한 제1 그래프(G1)는 디텍터(20)의 하나의 픽셀에 대한 것이며, 검출소자 어레이의 모든 픽셀마다 각자 이러한 그래프(즉, 디텍터 출력값-온도 관계식)를 가지므로 모든 픽셀에 대해 위와 같은 보정을 수행함으로써 디텍터(20)의 검출소자 어레이의 전체 픽셀에 대해 옵셋 보정을 수행할 수 있고, 이와 같이 디텍터(20)의 모든 픽셀에 대해 옵셋을 산출하면 이를 기존의 NUC 테이블에 반영하여 NUC 테이블을 업데이트할 수 있다.
도7은 대안적 실시예에 따른 열상 카메라의 불균일 보정(NUC) 방법을 설명하는 흐름도이고 도8은 열상 카메라의 디텍터 출력과 온도 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도7을 참조하면, 불균일 보정(NUC)을 위해, 우선 단계(S310)에서 방사체(130)를 소정의 제1 온도로 설정하여 제1 온도에 대응하는 적외선을 방사하도록 한다. 그 후 단계(S320)에서 셔터(120)를 도3(c)의 폐쇄 상태로 닫고, 단계(S320)에서 디텍터(20)의 1차 출력을 수신한다. 도3(c)의 폐쇄 상태에서 방사체(130)가 렌즈(10)의 시야각을 완전히 가리고 있으므로, 단계(S330)에서 열상 카메라(100)의 디텍터(20)의 모든 검출소자 어레이는 방사체(130)의 표면 전체적으로 동일한 제1 온도의 적외선을 수신한다.
그 후 셔터(120)를 개방하고(S340) 방사체(130)를 제2 온도로 설정한다(S350). 제2 온도는 제1 온도와 상이한 온도이다. 다음으로 단계(S360)에서 셔터(120)를 도3(c)의 폐쇄 상태로 닫고 단계(S370)에서 디텍터(20)의 2차 출력을 수신한다. 단계(S370)에서 열상 카메라(100)의 디텍터(20)의 모든 검출소자 어레이는 방사체(130)의 표면 전체적으로 동일한 제2 온도의 적외선을 수신하게 되고, 그 후 단계(S330)와 단계(S370)에서 각각 수신한 디텍터의 제1 출력과 제2 출력에 기초하여 NUC 테이블의 게인과 옵셋을 보정한다(S380).
NUC 테이블의 게인과 옵셋 보정의 예시적인 방법으로서, 도7은 디텍터(20)의 출력과 온도 사이의 관계를 도식적으로 도시하였다. 도7에서 세로축은 폐쇄 상태에서 열상 카메라(100)로 방사체(130)를 촬영했을 때 디텍터(20)의 검출소자 어레이의 임의의 하나의 검출소자에 의한 픽셀의 출력값이고 가로축은 각 출력값에 대응하는 온도를 나타낸다.
예를 들어 도7에서 제1 온도와 제2 온도가 각각 섭씨 30도와 섭씨 40도로 설정한 경우, 방사체(130)를 촬영하였는데 제1 그래프(G1)에 따른 온도값(t1,t2)이 각각 섭씨 31도와 41도로 출력되었다면 디텍터 출력값-온도값 사이의 관계에 오차가 발생한 것이므로 이를 보정해야 한다. 즉 이 때의 디텍터 출력값(d1,d2)이 섭씨 30도와 섭씨 40도의 온도값(tb1,tb2)에 각각 대응해야 하므로, 제1 그래프(G1)가 해당 디텍터 출력값(d1,d2)과 온도값(tb1,tb2)의 교차점(P1,P2)을 지나도록 제2 그래프(G2)로 보정한다. 이 때의 온도보정은 제1 그래프(G1)의 기울기(게인)와 세로축과의 절편(옵셋)을 모두 변경시키는 보정이다.
상술한 제1 그래프(G1)는 디텍터(검출소자 어레이)(113)의 하나의 픽셀에 대한 것이며, 검출소자 어레이의 모든 픽셀마다 각자 이러한 그래프(즉, 디텍터 출력값-온도 관계식)를 가지므로 모든 픽셀에 대해 위와 같은 보정을 수행함으로써 검출소자 어레이의 전체 픽셀이 동일 온도에 대해 동일한 온도값을 출력하도록 보정할 수 있다. 이와 같이 디텍터(20)의 모든 픽셀에 대해 게인과 옵셋을 보정하고 이를 기존의 NUC 테이블에 입력하여 NUC 테이블을 업데이트할 수 있다.
도5 내지 도8을 참조하여 상술한 불균일 보정 방법은 셔터를 폐쇄 상태로 폐쇄한 후 수행할 수 있는 불균일 보정 방법의 예시일 뿐이며, 상술한 방식 외의 다른 방식으로 불균일 보정을 수행할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 렌즈 20: 디텍터
30: ADC 100: 열상 카메라
110: 케이스 120: 셔터
130: 방사체 200: 영상처리부

Claims (7)

  1. 열상 카메라에 있어서,
    열상 카메라 렌즈의 외부면을 개폐할 수 있는 셔터(120);
    상기 셔터의 개폐 동작을 구동하는 구동부(40); 및
    상기 셔터(120)의 표면 중 상기 렌즈를 바라보는 내측면에 설치된 방사체(130);를 포함하고,
    상기 방사체는 기설정된 소정 온도로 설정 가능하고 이 온도에 따른 복사에너지를 방사하도록 구성되고,
    상기 구동부가, 상기 방사체가 열상 카메라의 시야각에 보이지 않는 제1 개방 상태, 상기 방사체가 상기 시야각의 일부 영역에 보이는 제2 개방 상태, 및 상기 방사체가 상기 시야각을 완전히 덮는 폐쇄 상태 중 하나의 상태가 되도록 상기 셔터를 구동할 수 있고,
    상기 열상 카메라는, 상기 셔터가 제2 개방 상태로 개방된 경우, 상기 방사체의 온도를 측정하고 이 온도를 기준온도로 하여 열상 이미지의 피사체의 출력 온도를 보정하는 온도교정을 수행하는 것을 특징으로 하는 열상 카메라.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부의 구동에 의해 상기 셔터가 슬라이딩에 의해 상기 렌즈를 개폐하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열상 카메라.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부의 구동에 의해 상기 셔터가 힌지에 의한 회전에 의해 상기 렌즈를 개폐하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열상 카메라.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열상 카메라가 상기 온도교정을 기설정된 소정 시간 주기마다 실행하거나 또는 피사체를 촬영하는 동안 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열상 카메라.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 열상 카메라가, 상기 셔터를 상기 폐쇄 상태로 하고 불균일 보정(NUC)을 수행하여 NUC 테이블의 옵셋을 보정할 수 있는 것을 특징으로 하는 열상 카메라.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 열상 카메라가, 상기 셔터를 상기 폐쇄 상태로 하고 불균일 보정(NUC)을 수행하여 NUC 테이블의 게인과 옵셋을 보정할 수 있는 것을 특징으로 하는 열상 카메라.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05149792A (ja) * 1991-11-27 1993-06-15 Mitsubishi Electric Corp 赤外線撮像装置
KR100661794B1 (ko) 2006-05-24 2006-12-28 주훈 적외선 흑체가 내장된 적외선 열상 현미경
KR101729327B1 (ko) 2015-11-10 2017-04-21 홍미선 듀얼 카메라를 이용한 체온 추적 모니터링 시스템
KR20170045777A (ko) * 2015-10-19 2017-04-28 주식회사 콕스 적외선 카메라용 셔터장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05149792A (ja) * 1991-11-27 1993-06-15 Mitsubishi Electric Corp 赤外線撮像装置
KR100661794B1 (ko) 2006-05-24 2006-12-28 주훈 적외선 흑체가 내장된 적외선 열상 현미경
KR20170045777A (ko) * 2015-10-19 2017-04-28 주식회사 콕스 적외선 카메라용 셔터장치
KR101729327B1 (ko) 2015-11-10 2017-04-21 홍미선 듀얼 카메라를 이용한 체온 추적 모니터링 시스템

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