KR102385461B1 - Apparatus of thermal pattern, method and apparatus for thermal camera calibration - Google Patents

Apparatus of thermal pattern, method and apparatus for thermal camera calibration Download PDF

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KR102385461B1 KR1020210080151A KR20210080151A KR102385461B1 KR 102385461 B1 KR102385461 B1 KR 102385461B1 KR 1020210080151 A KR1020210080151 A KR 1020210080151A KR 20210080151 A KR20210080151 A KR 20210080151A KR 102385461 B1 KR102385461 B1 KR 102385461B1
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Abstract

A calibration system includes: a hot wire pattern device including a grid-pattern hot wire whose power supply and power off are controlled by a processor; and a computing device that pre-processes the thermal image obtained by photographing the grid-pattern hot wire to extract a horizontal straight line image and a vertical straight line image, and fits linear regions included in the horizontal straight line image and the vertical straight line image with curve functions, extracts the intersection points of the curve functions as the feature points of the grid-pattern hot wire, and calibrates a camera that captured the thermal image using the feature points.

Description

열선 패턴 장치, 열화상 카메라 캘리브레이션 방법 및 장치{APPARATUS OF THERMAL PATTERN, METHOD AND APPARATUS FOR THERMAL CAMERA CALIBRATION}Heat ray pattern device, method and device for calibrating a thermal imaging camera

본 개시는 열화상 카메라 캘리브레이션에 관한 것이다.This disclosure relates to thermal imaging camera calibration.

카메라 캘리브레이션(Calibration)은 정확한 기하학적 정보로 영상을 얻기 위해 선행되어야 하는 중요한 절차로서, 주로 체커보드(Checkerboard)가 이용된다. Camera calibration is an important procedure that must be preceded in order to obtain an image with accurate geometric information, and a checkerboard is mainly used.

한편, 열화상 카메라(Thermal Camera)는 가시광이 아닌, 객체에서 방사되는 적외선 열 에너지를 측정하여 객체 온도를 나타내는 열화상 영상(thermal image)을 생성한다. 열화상 카메라 역시, 캘리브레이션이 선행되어야 하는데, 열 에너지를 측정해야 하는 열화상 카메라의 특성 상, 가시광 카메라에서 사용되는 체커보드를 그대로 이용할 수 없다. Meanwhile, a thermal camera measures infrared thermal energy radiated from an object, not visible light, and generates a thermal image indicating the temperature of the object. The thermal imaging camera must also be calibrated first, but due to the characteristics of the thermal imaging camera that needs to measure thermal energy, the checkerboard used in the visible light camera cannot be used as it is.

도 1을 참고하면, 열화상 카메라 캘리브레이션 방법으로서, 구리 격자 패턴으로 PCB 기판을 제작하고 열풍기를 통해 PCB 기판에 열을 가한 후, 온도가 올라간 구리 격자 패턴을 측정하는 방법이 알려져 있다. 격자 패턴에서 선들이 교차하는 교차점이 캘리브레이션을 위한 특징점으로 추출되고, 특징점의 위치 정확도에 따라 캘리브레이션 정확도가 결정된다. 하지만, PCB 기판에 직접 열을 가하는 방식이므로, 구리 격자 패턴의 온도가 전체적으로 균일하지 않고, 캘리브레이션 동안 온도가 일정하게 유지되기 어렵다. 또한, 구리 격자 패턴의 주변 온도도 올라가기 때문에, 열화상 영상에서 구리선이나 교차점이 넓게 퍼져 보여서 특징점의 위치를 정확히 추출하기 어렵게 되고, 결국 캘리브레이션 정확도가 낮아지게 된다.Referring to FIG. 1 , as a method of calibrating a thermal imaging camera, a method of manufacturing a PCB substrate with a copper lattice pattern, applying heat to the PCB substrate through a hot air blower, and measuring the copper lattice pattern having an increased temperature is known. An intersection point where lines intersect in the grid pattern is extracted as a feature point for calibration, and the calibration accuracy is determined according to the positional accuracy of the feature point. However, since it is a method of directly applying heat to the PCB substrate, the temperature of the copper grid pattern is not uniform as a whole, and it is difficult to keep the temperature constant during calibration. Also, since the ambient temperature of the copper lattice pattern increases, copper lines or intersections appear widely spread in the thermal image, making it difficult to accurately extract the position of the feature point, and consequently, the calibration accuracy is lowered.

본 개시는 격자 패턴의 온도를 균일하고 일정하게 제어하는 열선 패턴 장치를 제공하는 것이다.An object of the present disclosure is to provide a hot wire pattern device for uniformly and constantly controlling the temperature of a grid pattern.

본 개시는, 열선 패턴 장치의 열선 패턴을 측정하고, 측정한 열화상 영상에서 특징점들을 추출하는 방법, 그리고 이를 이용한 열화상 카메라 캘리브레이션 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The present disclosure provides a method for measuring a hot ray pattern of a hot ray pattern device and extracting feature points from the measured thermal image, and a method and apparatus for calibrating a thermal imager using the same.

본 개시는, 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하고, 각 영상에 포함된 가로 직선 영역 및 세로 직선 영역을 곡선 함수로 피팅하여 가로 열선 및 세로 열선을 추출하고, 격자 패턴 열선의 교차점인 특징점을 추출하는 방법을 제공하는 것이다.According to the present disclosure, a horizontal straight line image and a vertical straight line image are extracted by preprocessing a thermal image, horizontal and vertical straight lines included in each image are fitted with a curve function to extract horizontal hot rays and vertical hot rays, and a grid pattern It is to provide a method of extracting a feature point that is an intersection of hot wires.

한 실시예에 따른 열선 패턴 장치로서, 평면 패널, 가로 열선들과 세로 열선들이 상기 평면 패널에 배치되어 카메라 캘리브레이션을 위한 격자 패턴을 형성하는 격자 패턴 열선, 그리고 상기 격자 패턴 열선으로의 전원 공급을 제어하는 프로세서를 포함한다. 상기 평면 패널은 상기 격자 패턴에 해당하는 홈이 전면에 형성되어 있고, 상기 격자 패턴의 교차점에 열선이 지나는 크기의 구멍들이 형성되어 있다. 상기 격자 패턴 열선은 상기 홈에 삽입되고, 각 가로 열선과 각 세로 열선이 교차하는 교차점에서, 어느 하나의 열선은 상기 평면 패널의 전면에 부착되고, 다른 하나의 열선은 상기 평면 패널에 형성된 구멍을 통해 상기 평면 패널의 후면을 지나 전면으로 나오는 짜임 구조를 가진다.As a hot wire pattern device according to an embodiment, a flat panel, horizontal hot wires and vertical hot wires are disposed on the flat panel to form a grid pattern hot wire for camera calibration, and control power supply to the grid pattern hot wire includes a processor that In the flat panel, grooves corresponding to the grid pattern are formed on the front surface, and holes having a size through which a hot wire passes are formed at intersections of the grid patterns. The grid pattern hot wire is inserted into the groove, and at an intersection point where each horizontal hot wire and each vertical hot wire intersect, one hot wire is attached to the front surface of the flat panel, and the other hot wire is a hole formed in the flat panel. It has a woven structure that passes through the rear surface of the flat panel and comes out to the front surface.

상기 프로세서는 전원 공급 시간 및 전원 차단 시간으로 구성된 제어 사이클을 통해, 상기 격자 패턴 열선으로의 전원 공급 및 전원 차단을 제어할 수 있다.The processor may control power supply and power cut-off to the grid pattern hot wire through a control cycle consisting of a power supply time and a power cut-off time.

상기 평면 패널은 베이클라이트(bakelite) 소재로 제작될 수 있다.The flat panel may be made of a bakelite material.

다른 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 동작 방법으로서, 격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상을 획득하는 단계, 상기 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하는 단계, 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상에 포함된 직선 영역들을 곡선 함수들로 피팅하여 가로 열선들 및 세로 열선들을 추출하는 단계, 그리고 상기 가로 열선들 및 상기 가로 열선들의 교차점들을 카메라 캘리브레이션을 위한 특징점들로 추출하는 단계를 포함한다.As a method of operating a computing device according to another embodiment, obtaining a thermal image obtained by photographing a grid pattern hot wire, pre-processing the thermal image to extract a horizontal linear image and a vertical linear image, the horizontal linear image and extracting horizontal hot wires and vertical hot wires by fitting straight regions included in the vertical straight image with curve functions, and extracting the intersection points of the horizontal hot wires and the horizontal hot wires as feature points for camera calibration include

상기 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하는 단계는 상기 열화상 영상의 열 에너지를 RGB 값으로 변환한 RGB 열화상 영상을 생성하는 단계, 상기 RGB 열화상 영상의 G채널 영상을, G채널 임계값을 기초로 이진화한 격자 패턴 영상을 생성하는 단계, 상기 격자 패턴 영상으로부터 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성하는 단계, 상기 가로 직선 강조 영상을 가로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 원본 크기의 상기 가로 직선 영상으로 변환하는 단계, 그리고 상기 세로 직선 강조 영상을 세로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 원본 크기의 상기 세로 직선 영상으로 변환하는 단계를 포함한다.The extracting of the horizontal linear image and the vertical linear image may include generating an RGB thermal image obtained by converting thermal energy of the thermal image into an RGB value, and converting a G-channel image of the RGB thermal image to a G-channel threshold Generating a binarized grid pattern image based on converting an image into the horizontal straight line image of the original size; and binarizing the vertical straight line emphasized image into vertical linear regions and a background, and converting the binarized image into the vertical straight line image of the original size.

상기 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성하는 단계는 상기 격자 패턴 영상을 가로축으로 축소하고, 세로축으로 확대해서 가로 직선 성분이 강조된 상기 가로 직선 강조 영상을 생성하고, 상기 격자 패턴 영상을 가로축으로 확대하고, 세로축으로 축소해서 세로 직선 성분이 강조된 상기 세로 직선 강조 영상을 생성할 수 있다.The generating of the horizontal straight line-emphasized image and the vertical straight line-emphasized image includes reducing the grid pattern image on a horizontal axis and expanding it on a vertical axis to generate the horizontal straight line emphasized image emphasizing a horizontal straight line component, and converting the grid pattern image to a horizontal axis. The vertical straight line emphasized image in which the vertical straight line component is emphasized may be generated by enlarging and reducing the vertical axis.

상기 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성하는 단계는 상기 격자 패턴 영상에 포함된 가로 직선 및 세로 직선을 영상의 X축 및 Y축에 평행하도록 투영 변환하고, 투영 변환된 격자 패턴 영상에서 상기 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성할 수 있다.The generating of the horizontal straight line-emphasized image and the vertical straight line-emphasized image includes projecting and transforming horizontal straight lines and vertical straight lines included in the grid pattern image to be parallel to the X-axis and Y-axis of the image, and in the projection-converted grid pattern image, the A horizontal straight line emphasized image and a vertical straight line emphasized image may be generated.

상기 가로 직선 영상으로 변환하는 단계는 상기 가로 직선 강조 영상을 가로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 상기 투영 변환에 대해 역투영 변환하고, 역투영 변환된 영상을 원본 크기의 상기 가로 직선 영상으로 변환할 수 있다. 상기 세로 직선 영상으로 변환하는 단계는 상기 세로 직선 강조 영상을 세로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 상기 투영 변환에 대해 역투영 변환하고, 역투영 변환된 영상을 원본 크기의 상기 세로 직선 영상으로 변환할 수 있다.The converting to the horizontal straight line image includes binarizing the horizontal straight line emphasized image into horizontal straight regions and a background, performing inverse projection transformation on the binarized image for the projection transformation, and converting the inverse projection transformed image to the horizontal straight line region and the background of the original size. It can be converted to a straight image. The step of converting the vertical straight line image includes binarizing the vertical straight line emphasized image into vertical straight lines regions and a background, performing inverse projection transformation on the binarized image for the projection transformation, and converting the inverse projection transformed image to the original size of the vertical image. It can be converted to a straight image.

상기 동작 방법은 상기 특징점들을 이용하여 열화상 카메라를 캘리브레이션하는 단계를 더 포함할 수 있다.The operating method may further include calibrating the thermal imaging camera using the feature points.

상기 격자 패턴 열선은 가로 열선들과 세로 열선들이 평면 패널에 배치되고, 프로세서에 의해 전원 공급 및 전원 차단이 제어되어 일정 온도로 유지될 수 있다. In the grid pattern heating wire, horizontal heating wires and vertical heating wires are disposed on a flat panel, and power supply and power off are controlled by a processor to maintain a constant temperature.

또 다른 실시예에 따른 캘리브레이션 시스템으로서, 프로세서에 의해 전원 공급 및 전원 차단이 제어되는 격자 패턴 열선을 포함하는 열선 패턴 장치, 그리고 상기 격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하고, 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상에 포함된 직선 영역들을 곡선 함수들로 피팅하며, 상기 곡선 함수들의 교점들을 상기 격자 패턴 열선의 특징점들로 추출하고, 상기 특징점들을 이용하여 상기 열화상 영상을 촬영한 카메라를 캘리브레이션하는 컴퓨팅 장치를 포함한다.As a calibration system according to another embodiment, a hot wire pattern device including a grid pattern hot wire in which power supply and power off are controlled by a processor, and a thermal image obtained by photographing the grid pattern hot wire are pre-processed to obtain a horizontal straight line image and a vertical line image Extracting a straight line image, fitting straight line regions included in the horizontal straight line image and the vertical straight line image with curve functions, extracting intersection points of the curve functions as feature points of the grid pattern hot wire, and using the feature points and a computing device for calibrating a camera that has captured the thermal image.

상기 열선 패턴 장치는 상기 격자 패턴 열선, 상기 격자 패턴에 해당하는 홈이 전면에 형성되어 있고, 상기 격자 패턴의 교차점에 열선이 지나는 크기의 구멍들이 형성되어 있는 평면 패널, 그리고 상기 격자 패턴 열선으로의 전원 공급을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.The hot wire pattern device includes a flat panel in which the grid pattern hot wire, grooves corresponding to the grid pattern are formed on the front surface, and holes of a size through which the hot wire passes are formed at intersections of the grid pattern, and the grid pattern hot wire It may include a processor for controlling the power supply.

상기 격자 패턴 열선은 상기 홈에 삽입되고, 각 가로 열선과 각 세로 열선이 교차하는 교차점에서, 어느 하나의 열선은 상기 평면 패널의 전면에 부착되고, 다른 하나의 열선은 상기 평면 패널에 형성된 구멍을 통해 상기 평면 패널의 후면을 지나 전면으로 나오는 짜임 구조를 가질 수 있다.The grid pattern hot wire is inserted into the groove, and at an intersection point where each horizontal hot wire and each vertical hot wire intersect, one hot wire is attached to the front surface of the flat panel, and the other hot wire is a hole formed in the flat panel. It may have a woven structure that passes through the rear surface of the flat panel and comes out to the front surface.

상기 컴퓨팅 장치는 상기 열화상 영상의 열 에너지를 RGB 값으로 변환한 RGB 열화상 영상에서, G채널 임계값을 기초로 격자 패턴 영상을 추출하고, 상기 격자 패턴 영상의 가로축 및 세로축을 확대 또는 축소해서 가로 직선 성분이 강조된 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 성분이 강조된 세로 직선 강조 영상을 생성하고, 상기 가로 직선 강조 영상 및 상기 세로 직선 강조 영상을 직선 성분과 배경으로 이진화한 후, 이진화된 영상을 원본 크기로 변환하여 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상을 추출할 수 있다.The computing device extracts a grid pattern image based on a G-channel threshold value from an RGB thermal image obtained by converting the thermal energy of the thermal image into an RGB value, and enlarges or reduces horizontal and vertical axes of the grid pattern image. After generating a horizontal straight line-emphasized image in which a horizontal straight line component is emphasized and a vertical straight line emphasis image in which a vertical straight line component is emphasized, the horizontal straight line emphasis image and the vertical straight line emphasis image are binarized into a straight line component and a background, the binarized image is converted to the original size , to extract the horizontal straight line image and the vertical straight line image.

상기 컴퓨팅 장치는 상기 열화상 영상에서 추출한 격자 패턴을 영상의 X축 및 Y축에 평행하도록 투영 변환하여, 가로 직선 성분 및 세로 직선 성분을 추출하고, 상기 가로 직선 성분 및 상기 세로 직선 성분을 상기 투영 변환에 대해 역투영 변환하여 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상을 추출할 수 있다.The computing device converts the grid pattern extracted from the thermal image to be parallel to the X-axis and Y-axis of the image, extracts a horizontal straight line component and a vertical straight line component, and projects the horizontal straight line component and the vertical straight line component The horizontal linear image and the vertical linear image may be extracted by performing inverse projection transformation on the transformation.

본 개시의 열선 패턴 장치를 통해 격자 패턴의 온도를 균일하고 일정하게 유지할 수 있어서, 열화상 카메라 캘리브레이션의 정확성을 높일 수 있다.The temperature of the grid pattern may be uniformly and constantly maintained through the hot wire pattern device of the present disclosure, thereby increasing the accuracy of thermal imaging camera calibration.

본 개시에 따르면, 격자 패턴 열선을 촬영한 방향에 관계없이, 격자 패턴 열선의 직선 성분을 왜곡 없이 추출할 수 있고, 가로 열선 및 세로 열선을 곡선 함수로 피팅할 수 있어서, 격자 패턴 열선의 교차점인 특징점을 정확히 추출할 수 있다.According to the present disclosure, the linear component of the grid pattern hot wire can be extracted without distortion regardless of the direction in which the grid pattern hot wire is photographed, and the horizontal hot wire and the vertical hot wire can be fitted with a curve function, so that the intersection of the grid pattern hot wire is Feature points can be accurately extracted.

본 개시에 따르면, 격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상에서 특징점들의 위치를 정확히 추출할 수 있어서, 열화상 카메라 캘리브레이션의 정확성을 높일 수 있다.According to the present disclosure, it is possible to accurately extract positions of feature points from a thermal image obtained by photographing a grid pattern hot wire, thereby increasing the accuracy of thermal imaging camera calibration.

도 1은 종래의 열화상 카메라 캘리브레이션을 위한 구리 격자 패턴의 예시이다.
도 2는 한 실시예에 따른 열선 패턴 장치의 사시도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 열선 패턴 장치에 격자 패턴으로 배치된 열선을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 한 실시예에 따라 제작된 열선 패턴 장치의 전면과 후면을 나타내는 도면이다.
도 5는 한 실시예에 따른 열화상 영상의 특징점 추출을 통한 열화상 카메라 캘리브레이션 방법의 흐름도이다.
도 6은 한 실시예에 따른 열화상 영상의 특징점 추출을 설명하는 도면이다.
도 7은 한 실시예에 따른 곡선 함수 피팅의 예시이다.
도 8은 한 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성도이다.
1 is an example of a copper grid pattern for calibrating a conventional thermal imaging camera.
2 is a perspective view of a hot wire pattern device according to an embodiment.
3 is a view exemplarily illustrating hot wires disposed in a grid pattern in a hot wire pattern apparatus according to an embodiment.
4 is a view showing a front surface and a rear surface of a hot wire pattern device manufactured according to an embodiment.
5 is a flowchart of a method of calibrating a thermal imager by extracting feature points of a thermal image according to an exemplary embodiment.
6 is a view for explaining extraction of feature points of a thermal image according to an exemplary embodiment.
7 is an example of curve function fitting according to an embodiment.
8 is a block diagram of a computing device according to an embodiment.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present disclosure will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains can easily implement them. However, the present disclosure may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present disclosure in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. In addition, terms such as “…unit”, “…group”, and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. there is.

캘리브레이션 시스템은 열선 패턴 장치(100) 및 컴퓨팅 장치(200)를 포함하고, 다음에서 열선 패턴 장치(100)의 구조 및 컴퓨팅 장치(200)의 동작 방법에 대해 자세히 설명한다.The calibration system includes the hot ray pattern device 100 and the computing device 200 , and a structure of the hot ray pattern device 100 and an operating method of the computing device 200 will be described in detail below.

도 2는 한 실시예에 따른 열선 패턴 장치의 사시도이고, 도 3은 한 실시예에 따른 열선 패턴 장치에 격자 패턴으로 배치된 열선을 예시적으로 설명하는 도면이고, 도 4는 한 실시예에 따라 제작된 열선 패턴 장치의 전면과 후면을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a perspective view of a hot wire pattern device according to an embodiment, FIG. 3 is a view exemplarily illustrating hot wires disposed in a grid pattern in a hot wire pattern device according to an embodiment, and FIG. 4 is a hot wire pattern device according to an embodiment It is a diagram showing the front and rear surfaces of the manufactured hot wire pattern device.

도 2를 참고하면, 열선 패턴 장치(100)는 평면 패널(110), 평면 패널(110)에 부착된 격자 패턴 열선(130), 그리고 평면 패널(110)을 지지하는 프레임(150)을 포함한다. 프레임(150)에 이동 및 회전이 가능한 바퀴들이 부착될 수 있다. 바퀴들은 움직임 고정 장치를 포함하고, 이를 통해 미세 움직임을 방지할 수 있다. 열선 패턴 장치(100)는 열선(130)으로 전원을 공급하는 전원부(170), 그리고 전원부(170)를 제어하여 열선(130)의 온도를 조절하는 프로세서(190)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the hot wire pattern device 100 includes a flat panel 110 , a grid pattern hot wire 130 attached to the flat panel 110 , and a frame 150 supporting the flat panel 110 . . Wheels capable of moving and rotating may be attached to the frame 150 . The wheels may include a motion lock, which prevents micro-movement. The heating wire pattern apparatus 100 may further include a power supply unit 170 for supplying power to the heating wire 130 , and a processor 190 for controlling the temperature of the heating wire 130 by controlling the power supply unit 170 .

평면 패널(110)은 열에 강하면서 열전도율이 낮은 소재로 제작된다. 예를 들면, 평면 패널(110)은 베이클라이트(bakelite) 소재로 제작될 수 있다. 평면 패널(110)은 평면성을 유지해야 하므로, 일정 두께(예를 들면, 12T)로 제작될 수 있다. 평면 패널(110)의 면적은 다양하게 제작될 수 있는데, 카메라 캘리브레이션을 위해 많은 특징점들이 추출되도록, 일정 면적 이상으로 제작될 수 있다. The flat panel 110 is made of a material that is strong in heat and has low thermal conductivity. For example, the flat panel 110 may be made of a bakelite material. Since the flat panel 110 has to maintain planarity, it may be manufactured to have a predetermined thickness (eg, 12T). The area of the flat panel 110 may be manufactured in various ways, and may be manufactured to have a predetermined area or more so that many feature points are extracted for camera calibration.

평면 패널(110)은 격자 패턴 열선(130)이 부착되는 홈과 열선이 지나가는 구멍이 형성되어 있다.The flat panel 110 has a groove to which the grid pattern hot wire 130 is attached and a hole through which the hot wire passes.

격자 패턴 열선(130)은 카메라 캘리브레이션을 위해 균일한 격자 크기를 형성하도록 가로 열선들과 세로 열선들이 배치된다. 가로 열선들이 하나의 열선으로 연결되어 전원을 공급받을 수 있고, 세로 열선들 역시 하나의 열선으로 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 또는 가로 열선들과 세로 열선들이 하나의 열선으로 연결될 수 있다. 가로 열선들과 세로 열선들 각각이 독립적으로 전원을 공급받을 수 있다. 캘리브레이션 환경에 따라 열선의 직경 및 가열 온도가 선택될 수 있다. 예를 들면, 직경이 4파이이고 65°C까지 가열될 수 있는 열선이 사용될 수 있다.In the grid pattern hot wire 130 , horizontal hot wires and vertical hot wires are disposed to form a uniform grid size for camera calibration. Horizontal hot wires may be connected to one hot wire to receive power, and vertical hot wires may also be connected to one hot wire to receive power. Alternatively, the horizontal heating wires and the vertical heating wires may be connected as one heating wire. Each of the horizontal heating wires and the vertical heating wires may be independently supplied with power. The diameter and heating temperature of the heating wire may be selected according to the calibration environment. For example, a hot wire having a diameter of 4 pi and capable of being heated to 65°C can be used.

프레임(150)은 평면 패널(110)을 지지할 수 있는 소재 및 구조로 제작되고, 바퀴들이 부착될 수 있다. 예를 들면, 프레임(150)은 알루미늄 프로파일 프레임으로 제작될 수 있다. The frame 150 is made of a material and a structure capable of supporting the flat panel 110 , and wheels may be attached thereto. For example, the frame 150 may be made of an aluminum profile frame.

전원부(170)는 열선(130)을 가열하는 전원을 공급한다. 전원부(170)는 프로세서(190)의 제어에 의해 열선으로 전원을 공급하거나, 차단할 수 있다.The power supply unit 170 supplies power to heat the heating wire 130 . The power supply unit 170 may supply or cut off power to the hot wire under the control of the processor 190 .

프로세서(190)는 격자 패턴 열선(130)을 일정 온도로 유지하기 위해 전원부(170)를 제어한다. 프로세서(190)는 자동 온도 조절 제어를 통해, 캘리브레이션을 위한 열화상 영상을 획득하는 동안, 격자 패턴 열선(130)의 온도 변화를 최소화한다.The processor 190 controls the power supply unit 170 to maintain the grid pattern heating wire 130 at a constant temperature. The processor 190 minimizes the temperature change of the grid pattern heating wire 130 while acquiring a thermal image for calibration through automatic temperature control control.

한 실시예에 따르면, 프로세서(190)는 전원 공급 시간(t1) 및 전원 차단 시간(t2)으로 구성된 제어 사이클을 통해, 전원 공급 및 전원 차단을 주기적으로 제어할 수 있다. 전원 공급 시간(t1)은 열선을 가열하는 시간 구간으로서, 캘리브레이션을 위한 목표 온도, 주변 온도, 열선의 종류에 따라 계산될 수 있다. 전원 차단 시간(t2)은 열선의 온도가 계속 증가하는 것을 방지하기 위한 시간 구간이다. 예를 들면, 전원 공급 시간(t1)은 약 45~60초 사이의 값이 설정되고, 전원 차단 시간(t2)은 약 10~20초 사이의 값이 설정될 수 있다. According to an embodiment, the processor 190 may periodically control power supply and power cut-off through a control cycle including a power supply time t1 and a power cut-off time t2 . The power supply time t1 is a time period for heating the heating wire, and may be calculated according to a target temperature for calibration, an ambient temperature, and a type of the heating wire. The power cut-off time t2 is a time period for preventing the temperature of the heating wire from continuously increasing. For example, the power supply time t1 may be set to a value between about 45 to 60 seconds, and the power cut-off time t2 may be set to a value between about 10 to 20 seconds.

다른 실시예에 따르면, 프로세서(190)는 격자 패턴 열선(130)의 온도를 입력받고, 현재 온도에 따라 전원부(170)를 제어할 수 있다. According to another embodiment, the processor 190 may receive the temperature of the grid pattern heating wire 130 and control the power supply unit 170 according to the current temperature.

만약, 가로 열선들이나 세로 열선들이 그룹핑되고, 그룹별도 독립적으로 전원을 공급받을 수 있는 경우, 프로세서(190)는 그룹의 전원 공급을 제어하여, 캘리브레이션 요구 사항에 따라 가로 열선의 수, 세로 열선의 수, 격자 크기 등을 조절하여 격자 패턴 열선의 모양 및 크기를 가변할 수 있다.If the horizontal heating wires or the vertical heating wires are grouped and power can be independently supplied for each group, the processor 190 controls the power supply of the group, and the number of horizontal heating wires and the number of vertical heating wires according to a calibration requirement , the grid size, etc. can be adjusted to vary the shape and size of the grid pattern hot wire.

프로세서(190)는 유무선 통신 모듈(미도시)과 연결될 수 있고, 유무선 통신 모듈로부터 수신한 제어 신호를 통해 전원부(170)를 제어할 수 있다.The processor 190 may be connected to a wired/wireless communication module (not shown), and may control the power supply unit 170 through a control signal received from the wired/wireless communication module.

도 3의 (a)를 참고하면, 카메라 캘리브레이션을 위해 많은 특징점들이 추출되도록, 일정 면적 이상의 격자 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들면, 격자 크기가 가로 50mm 및 세로 50mm인 격자 패턴을 형성하도록, 가로 열선 및 세로 열선이 일정 간격으로 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3A , a grid pattern having a predetermined area or more may be formed so that many feature points are extracted for camera calibration. For example, horizontal hot wires and vertical hot wires may be arranged at regular intervals to form a grid pattern having a grid size of 50 mm in width and 50 mm in length.

평면 패널(110)은 특징점들이 충분히 추출되도록 일정 면적 이상으로 제작되는 데, 예를 들면, 가로 850mm 및 세로 1150mm로 제작될 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션에 사용되는 가로 열선들의 수가 세로 열선들의 수보다 더 많다.The flat panel 110 is manufactured to have a predetermined area or more so that feature points are sufficiently extracted, for example, it may be manufactured to have a width of 850 mm and a length of 1150 mm. In this case, the number of horizontal hot wires used for calibration is greater than the number of vertical hot wires.

도 3의 (b)를 참고하면, 열선은 평면 패널(110)에 격자 패턴으로 형성된 홈에 삽입되는 형태로 부착될 수 있다. 홈은 열선이 삽입될 수 있는 깊이(예를 들면, 5mm)로 형성될 수 있다. 이때, 격자 패턴의 교차점에서 가로 열선과 세로 열선이 교차하면, 교차점의 온도가 올라가고 열선이 견딜 수 있는 한계 온도에 다다를 수 있다. 따라서, 교차점에서 가로 열선과 세로 열선이 직접 닿지 않도록 하기 위해, 교차점 주변에서 평면 패널(110)에 두 구멍을 뚫고, 가로 열선과 세로 열선 중 어느 하나가 평면 패널(110)의 후면을 지나 전면으로 나오도록 만든다. Referring to FIG. 3B , the heating wire may be attached to the flat panel 110 in the form of being inserted into grooves formed in a grid pattern. The groove may be formed to a depth (eg, 5 mm) into which the heating wire can be inserted. At this time, when the horizontal heating wire and the vertical heating wire intersect at the intersection of the grid pattern, the temperature of the intersection may rise and reach the limit temperature that the heating wire can withstand. Therefore, in order to prevent the horizontal heating wire and the vertical heating wire from coming into direct contact with each other at the intersection, two holes are drilled in the flat panel 110 around the intersection, and either the horizontal heating wire or the vertical heating wire passes through the rear surface of the flat panel 110 to the front. make it come out

도 4의 (a)를 참고하면, 가로 열선은 평면 패널(110)의 전면에 형성된 가로 홈에 일직선으로 삽입될 수 있다. 세로 열선은 평면 패널(110)의 전면에 형성된 세로 홈에 삽입되되, 가로 열선과 만나는 교차점에서는 평면 패널(110)에 뚫린 구멍을 통해 후면을 지나 다른 구멍을 통해 전면으로 나오는 짜임 구조를 가진다.Referring to FIG. 4A , the horizontal heating wire may be inserted in a straight line into the horizontal groove formed on the front surface of the flat panel 110 . The vertical heating wire is inserted into the vertical groove formed on the front surface of the flat panel 110, and at the intersection with the horizontal heating wire, it passes through the back hole through the hole drilled in the flat panel 110 and comes out to the front through another hole.

도 4의 (b)를 참고하면, 평면 패널(110)에는 열선을 이용한 격자 패턴 형성 및 격자점에서의 우회 경로 형성을 위한 다수의 구멍들이 뚫려 있다. Referring to FIG. 4B , a plurality of holes are drilled in the flat panel 110 for forming a lattice pattern using a hot wire and for forming a bypass path at a lattice point.

평면 패널(110)의 가장자리에 뚫린 구멍들을 통해, 가로 패턴 열선들이 연결될 수 있고, 세로 패턴 열선들이 연결될 수 있다. Horizontal pattern hot wires may be connected to each other and vertical pattern hot wires may be connected through holes drilled in edges of the flat panel 110 .

평면 패널(110)의 교차점 주변에 뚫린 구멍들을 통해 세로 패턴 열선이 가로 패턴 열선과 교차하지 않도록 후면으로 우회하여 교차점을 지날 수 있다.Through the holes drilled around the intersection of the flat panel 110 , the vertical patterned hot wire may pass through the intersection by detouring to the rear so that the vertical patterned hot wire does not intersect with the horizontally patterned hot wire.

흑백 체커보드를 이용한 캘리브레이션의 경우, 흑백 체커보드의 명암비를 기초로 특징점을 추출하는 코너(corner) 추출 알고리즘이 사용된다. 하지만, 흑백 체커보드와 달리, 격자 패턴 열선은 일정 두께의 열선으로 격자 패턴이 형성되고, 열선 주변의 온도로 높아지는 비선형 특성을 가지기 때문에, 기존의 코너 추출 알고리즘을 이용해서는 교차점의 위치를 픽셀단위로 정확히 알기 어렵다.In the case of calibration using a black-and-white checkerboard, a corner extraction algorithm that extracts feature points based on the contrast ratio of the black-and-white checkerboard is used. However, unlike the black-and-white checkerboard, the grid pattern hot wire has a non-linear characteristic that a grid pattern is formed with hot wire of a certain thickness and increases with the temperature around the hot wire. It is difficult to know exactly.

다음에서, 열화상 영상을 전처리하여 직선 성분을 추출하고, 직선 성분을 곡선 함수로 피팅하여, 격자 패턴 열선의 특징점을 추출하는 새로운 특징점 추출 방법을 설명한다. Next, a new feature point extraction method of extracting a linear component by preprocessing the thermal image, fitting the linear component with a curve function, and extracting the feature point of the grid pattern hot wire will be described.

도 5는 한 실시예에 따른 열화상 영상의 특징점 추출을 통한 열화상 카메라 캘리브레이션 방법의 흐름도이고, 도 6은 한 실시예에 따른 열화상 영상의 특징점 추출을 설명하는 도면이며, 도 7은 한 실시예에 따른 곡선 함수 피팅의 예시이다.5 is a flowchart of a method of calibrating a thermal imaging camera by extracting characteristic points from a thermal image according to an embodiment, FIG. 6 is a diagram for explaining extraction of characteristic points from a thermal image according to an embodiment, and FIG. 7 is an embodiment An example of curve function fitting according to an example.

도 5와 도 6을 참고하면, 컴퓨팅 장치(200)는 일정 온도의 격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상(300)을 획득한다(S110). 열화상 영상(300)은 열화상 카메라가 열선 패턴 장치(100)에 부착되고 일정 온도로 제어되는 격자 패턴 열선(130)을 촬영한 영상이다.Referring to FIGS. 5 and 6 , the computing device 200 acquires a thermal image 300 obtained by photographing a grid pattern hot wire at a constant temperature ( S110 ). The thermal image 300 is an image obtained by photographing the grid pattern heating wire 130 in which a thermal imaging camera is attached to the heating wire pattern apparatus 100 and controlled to a predetermined temperature.

컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상(300)에서 격자 패턴이 위치하는 관심 영역(400)을 추출한다(S120). 컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상(300)을 배경과 관심 영역으로 이진화해서, 격자 패턴 영역과 배경을 분리할 수 있다. 이를 위해, 컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상의 열 에너지(온도)를 RGB 값으로 변환한 RGB 열화상 영상을 생성할 수 있다. 이때, RGB 열화상 영상의 RGB 값을 살펴보면, 온도가 높은 격자 패턴 영역의 그린 채널(G채널) 값이 배경보다 현저히 적은 값을 가지고 있다. 따라서, 컴퓨팅 장치(200)는 G채널 임계값을 설정하고, G채널 임계값을 기준으로 열화상 영상의 픽셀들을 0 또는 1로 이진화할 수 있다. The computing device 200 extracts the region of interest 400 in which the grid pattern is located from the thermal image 300 ( S120 ). The computing device 200 may separate the grid pattern region and the background by binarizing the thermal image 300 into a background and a region of interest. To this end, the computing device 200 may generate an RGB thermal image obtained by converting thermal energy (temperature) of the thermal image into an RGB value. At this time, looking at the RGB values of the RGB thermal image, the green channel (G channel) value of the grid pattern region having a high temperature has a significantly lower value than the background. Accordingly, the computing device 200 may set the G-channel threshold and binarize the pixels of the thermal image to 0 or 1 based on the G-channel threshold.

컴퓨팅 장치(200)는 RGB 열화상 영상의 G채널 영상(500)에서, 관심 영역의 G채널 값을 통해 격자 패턴 영상(510)을 추출한다(S130). 컴퓨팅 장치(200)는 G채널 영상(500)에서 G채널 임계값(예를 들면, 20) 이하인 픽셀들을 직선 성분의 열선으로 추출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(200)는 영상 변환에서 발생한 노이즈, 카메라에서 발생한 노이즈를 줄이기 위해, 중앙값 필터를 사용하여 영상에 포함된 노이즈를 줄일 수 있다.The computing device 200 extracts a grid pattern image 510 from the G-channel image 500 of the RGB thermal image through the G-channel value of the region of interest ( S130 ). The computing device 200 may extract pixels that are less than or equal to a G-channel threshold (eg, 20) from the G-channel image 500 as hot rays of a linear component. The computing device 200 may reduce noise included in an image by using a median filter in order to reduce noise generated during image conversion and noise generated from a camera.

컴퓨팅 장치(200)는 격자 패턴 영상(510)으로부터 가로 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)을 생성한다(S140). 가로 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)은 직선 왜곡을 최소화하고, 추출하고자 하는 열선의 정보량을 늘릴 수 있다. 가로 직선 강조 영상(600)은 격자 패턴 영상(510)을 가로축으로 축소하고, 세로축으로 확대해서 가로 직선 성분이 강조된 영상이다. 세로 직선 강조 영상(610)은 격자 패턴 영상(510)을 가로축으로 확대하고, 세로축으로 축소해서 세로 직선 성분이 강조된 영상이다. 한편, 촬영 방향 및 각도에 따라, 격자 패턴 영상(510)에서 직선들이 영상의 X축 및 Y축에 평행하지 않을 수 있다. 따라서, 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상으로 변환하기 전에, 컴퓨팅 장치(200)는 격자 패턴 영상에 포함된 가로 직선 및 세로 직선을 영상의 X축 및 Y축에 평행하도록 변환할 수 있다. 즉, 컴퓨팅 장치(200)는 열화상 카메라가 격자 패턴 열선을 정면에서 촬영한 것과 같이, 격자 패턴 영상을 정면 샷으로 투영 변환(perspective transform)할 수 있다. The computing device 200 generates a horizontal straight line emphasized image 600 and a vertical straight line emphasized image 610 from the grid pattern image 510 ( S140 ). The horizontal straight line emphasized image 600 and the vertical straight line emphasized image 610 may minimize linear distortion and increase the amount of information of the hot wire to be extracted. The horizontal straight line emphasis image 600 is an image in which the horizontal straight line component is emphasized by reducing the grid pattern image 510 on the horizontal axis and expanding it on the vertical axis. The vertical straight line emphasis image 610 is an image in which the vertical straight line component is emphasized by enlarging the grid pattern image 510 on the horizontal axis and reducing the vertical axis. Meanwhile, depending on the photographing direction and angle, straight lines in the grid pattern image 510 may not be parallel to the X and Y axes of the image. Therefore, before converting the horizontal straight line-emphasized image and the vertical straight line-emphasized image, the computing device 200 may convert the horizontal straight line and the vertical straight line included in the grid pattern image to be parallel to the X-axis and the Y-axis of the image. That is, the computing device 200 may perform a perspective transform on the grid pattern image into a front shot, just as the thermal imaging camera photographed the grid pattern hot wire from the front.

컴퓨팅 장치(200)는 가로 직선 강조 영상(600)/세로 직선 강조 영상(610)에서, 가로 직선 성분/세로 직선 성분과 배경으로 이진화하여, 가로 직선 영상(601)/세로 직선 영상(611)을 생성한다(S150). 컴퓨팅 장치(200)는 영상 필터링을 통해 가로 직선 영역/세로 직선 영역을 검출하고, 이를 배경과 구분되는 값으로 이진화해서, 가로 직선/세로 직선만 포함된 가로 직선 영상(601)/세로 직선 영상(611)을 생성할 수 있다.The computing device 200 binarizes the horizontal straight line component/vertical straight line component and the background in the horizontal straight line emphasized image 600/vertical straight line emphasized image 610 to generate the horizontal straight line image 601/vertical straight line image 611 . generated (S150). The computing device 200 detects a horizontal straight line area/vertical straight line area through image filtering, and binarizes it into a value distinguished from the background, and a horizontal straight line image 601 / vertical straight line image ( 611) can be created.

컴퓨팅 장치(200)는 가로 직선 영상(601)/세로 직선 영상(611)의 가로축 및 세로축을 원본 크기로 스케일링하고, 원본 영상으로 역투영 변환(re-perspective transform)하여, 원본 크기 및 방향의 가로 직선 영상(700)/세로 직선 영상(710)을 생성한다(S160). 역투영 변환은 단계S140를 역으로 수행하여 영상의 가로축 및 세로축을 확대/축소하고, 격자 패턴 영상의 좌표계로 픽셀값을 이동시킬 수 있다.The computing device 200 scales the horizontal axis and the vertical axis of the horizontal linear image 601/vertical linear image 611 to the original size, and performs re-perspective transformation into the original image, so that the horizontal axis of the original size and direction is horizontal. A straight line image 700/vertical straight line image 710 is generated (S160). In the inverse projection transformation, by performing step S140 inversely, the horizontal and vertical axes of the image may be enlarged/reduced, and pixel values may be moved to the coordinate system of the grid pattern image.

컴퓨팅 장치(200)는 가로 직선 영상(700)/세로 직선 영상(710)을 곡선 함수로 피팅해서 가로 열선 및 세로 열선을 찾는다(S170). 컴퓨팅 장치(200)는 배경과 열선으로 이진화된 가로 직선 영상/세로 직선 영상에서 열선에 해당하는 픽셀들(열선 픽셀들)을 그룹화해서 직선 영역을 추출하고, 직선 영역에 포함된 열선 픽셀들과의 거리가 최소가 되는 곡선 함수를 찾고, 이를 가로 열선/세로 열선으로 추출할 수 있다. The computing device 200 finds a horizontal hot wire and a vertical hot wire by fitting the horizontal straight image 700/vertical straight image 710 with a curve function (S170). The computing device 200 extracts a straight line area by grouping pixels (hot line pixels) corresponding to the hot line from the horizontal straight image/vertical straight image binarized into the background and the hot wire, and It is possible to find a curve function with a minimum distance and extract it as a horizontal hot wire/vertical hot wire.

컴퓨팅 장치(200)는 가로 열선 및 세로 열선의 교차점들을 특징점들로 추출한다(S180). 각 가로 열선 및 각 세로 열선이 공간상의 함수로 표현되므로, 함수들이 만나는 접점을 계산할 수 있고, 접점이 열선들의 교차점이자 특징점이 된다.The computing device 200 extracts the intersection points of the horizontal hot wire and the vertical hot wire as feature points ( S180 ). Since each horizontal hot wire and each vertical hot wire are expressed as a function in space, a contact point where the functions meet can be calculated, and the contact point becomes an intersection and a feature point of the hot wires.

컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상의 특징점들을 이용하여, 열화상 카메라를 캘리브레이션한다(S190). 특징점을 이용하여 카메라 내부 파라미터와 외부 파라미터의 관계를 계산하는 캘리브레이션 방법은 알려진 방법이므로, 자세한 설명은 생략한다.The computing device 200 calibrates the thermal image camera by using the feature points of the thermal image ( S190 ). Since the calibration method for calculating the relationship between the camera internal parameter and the external parameter using the feature point is a known method, a detailed description thereof will be omitted.

이와 같이, 컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하고, 직선 성분을 곡선 함수로 피팅하여, 격자 패턴 열선의 특징점을 정확히 추출할 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상으로부터 추출한 정확한 특징점 위치를 이용하여, 열화상 카메라의 캘리브레이션 정확도를 높일 수 있다. As described above, the computing device 200 may pre-process the thermal image to extract a horizontal linear image and a vertical linear image, and fit the linear component with a curve function to accurately extract the feature points of the grid pattern heating wire. Accordingly, the computing device 200 may increase the calibration accuracy of the thermal imager by using the exact position of the feature point extracted from the thermal image.

다음에서, 열화상 영상의 특징점을 추출하는 방법에 대해서 자세히 설명한다.Next, a method of extracting feature points of a thermal image will be described in detail.

컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상(300)에서 격자 패턴 열선의 위치를 검출해야 한다. 이를 위해, 컴퓨팅 장치(200)는 열화상 영상(300)의 열 에너지(온도)를 RGB 값으로 변환한 RGB 열화상 영상을 생성할 수 있다. 열-RGB 변환은 캘빈 온도를 수학식 1과 같이 R, G, B 값으로 변환할 수 있다.The computing device 200 needs to detect the position of the grid pattern hot wire in the thermal image 300 . To this end, the computing device 200 may generate an RGB thermal image obtained by converting thermal energy (temperature) of the thermal image 300 into an RGB value. Thermal-RGB conversion may convert the Kelvin temperature into R, G, and B values as shown in Equation 1.

Figure 112021071207778-pat00001
Figure 112021071207778-pat00001

수학식 1을 통해 변환된 RGB 열화상 영상에서, 열선의 온도 65°C는 G 채널 값이 20보다 작은 값으로 변환된다. 따라서, 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 2와 같이 G 채널 값이 20이하인 영역을 1, 그렇지 않으면 0으로 이진화해서, 격자 패턴이 위치하는 관심 영역(310)을 추출할 수 있다. In the RGB thermal image converted through Equation 1, the temperature of 65 °C of the heating wire is converted to a value with a G channel value less than 20. Accordingly, the computing device 200 may extract the region of interest 310 in which the grid pattern is located by binarizing the region having the G-channel value of 20 or less as 1, otherwise, as 0 as shown in Equation (2).

Figure 112021071207778-pat00002
Figure 112021071207778-pat00002

컴퓨팅 장치(200)는 RGB 열화상 영상의 관심 영역에서, G채널 영상(500)을 추출하고, G채널 값을 통해 격자 패턴 영상(510)을 추출한다. 컴퓨팅 장치(200)는 예를 들면, 수학식 3과 같이, G채널 영상 IG를 입력받고, G채널 임계값(예를 들면, 20) 이하인 영역을 직선 영역으로 추출해서, 격자 패턴 영상(510)을 획득할 수 있다.The computing device 200 extracts the G-channel image 500 from the region of interest of the RGB thermal image, and extracts the grid pattern image 510 through the G-channel value. The computing device 200, for example, as in Equation 3, receives a G-channel image I G , extracts an area equal to or less than a G-channel threshold (eg, 20) as a straight line area, and obtains a grid pattern image 510 . ) can be obtained.

Figure 112021071207778-pat00003
Figure 112021071207778-pat00003

컴퓨팅 장치(200)는 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상으로 변환하기 전에, 격자 패턴 영상(510)에 포함된 가로 직선 영역 및 세로 직선 영역을 영상의 X축 및 Y축에 평행하도록 투영 변환(perspective transform)할 수 있다. 이를 위해, 컴퓨팅 장치(200)는 격자 패턴 영상(510)의 일부 가로 세로 직선들의 교차점들을 추출하고, 이들을 투영 변환의 기준이 되는 초기 특징점들로 이용할 수 있다. 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 4와 같은 투영 변환식을 이용하여, 원본 영상의 관심 영역에 포함된 위치(x,y)를, XY 평면의 위치(x', y')로 투영할 수 있다. 수학식 4에서, [H]는 투영변환행렬이고, 좌항의 값은 투영 변환의 단일 행렬로 표현하기 위한 homogenous 좌표계이다. The computing device 200 converts the horizontal straight line area and the vertical straight line area included in the grid pattern image 510 to be parallel to the X-axis and the Y-axis of the image before converting into the horizontal straight line-emphasized image and the vertical straight line-emphasized image ( perspective transform). To this end, the computing device 200 may extract intersection points of some horizontal and vertical straight lines of the grid pattern image 510 , and use these as initial feature points serving as a reference for projection transformation. The computing device 200 may project the position (x, y) included in the ROI of the original image to the position (x', y') on the XY plane by using a projection transformation equation such as Equation (4). In Equation 4, [H] is a projection transformation matrix, and the value of the left term is a homogenous coordinate system for expressing as a single matrix of projection transformation.

Figure 112021071207778-pat00004
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컴퓨팅 장치(200)는 열선의 최대 직경을 구할 수 있는 회전하는 캘리퍼스(rotating calipers) 알고리즘을 이용하여, 격자 패턴 영상(510)에서 세로축에 평행한 2개의 세로 선분들을 찾고, 2개의 세로 선분들과 직각이면서 서로 평행한 2개의 가로 선분들을 찾는다. 그리고 컴퓨팅 장치(200)는 2개의 세로 선분들과 2개의 가로 선분들이 교차하는 4개의 교차점들을 구할 수 있다. The computing device 200 finds two vertical line segments parallel to the vertical axis in the grid pattern image 510 by using a rotating caliper algorithm capable of obtaining the maximum diameter of the hot wire, and the two vertical line segments Find two horizontal line segments that are perpendicular to and parallel to each other. In addition, the computing device 200 may obtain four intersection points where two vertical line segments and two horizontal line segments intersect.

이후, 컴퓨팅 장치(200)는 XY 평면으로 투영된 격자 패턴 영상으로부터 가로 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)을 생성할 수 있다. 컴퓨팅 장치(200)는 예를 들면, 영상의 X축을 200픽셀로 축소하고, Y축을 1500픽셀로 확대하여 가로 직선 강조 영상(600)을 생성할 수 있다. 컴퓨팅 장치(200)는 예를 들면, 영상의 X축을 1700픽셀로 확대하고, Y축을 200픽셀로 축소하여 세로 직선 강조 영상(610)을 생성할 수 있다. 이때, 격자 패턴 열선이 가로 열선 20줄, 세로 열선 14줄로 형성되어 Y축 방향으로 긴 패턴이므로, 가로 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)의 확대 값이 다르게 설정될 수 있다. Thereafter, the computing device 200 may generate a horizontal straight line emphasized image 600 and a vertical straight line emphasized image 610 from the grid pattern image projected on the XY plane. For example, the computing device 200 may reduce the X-axis of the image to 200 pixels and enlarge the Y-axis to 1500 pixels to generate the horizontal straight line emphasis image 600 . The computing device 200 may generate the vertical straight line emphasis image 610 by, for example, enlarging the X-axis of the image to 1700 pixels and reducing the Y-axis to 200 pixels. In this case, since the grid pattern hot wire is formed of 20 horizontal hot wires and 14 vertical hot wires and is a long pattern in the Y-axis direction, magnification values of the horizontal straight line emphasized image 600 and the vertical straight line emphasized image 610 may be set differently.

컴퓨팅 장치(200)는 수학식 5와 같은 소벨 필터링(Sobel filtering)을 통해, 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)에서 직선 성분을 찾고, 팽창 필터(dilation filter)를 통해 직선 성분을 팽창시킬 수 있고, 이러한 과정을 일정 횟수(예를 들면, 2회) 반복할 수 있다. 수학식 5에서, Gx와 Gy는 X축, Y축에 대한 필터의 값이며, Gx는 가로축으로, Gy는 세로축으로 이동하는 성질을 가졌으며, A는 소벨 필터에 해당하는 이미지의 영역이다.The computing device 200 searches for a linear component in the linearly emphasized image 600 and the vertical linearly emphasized image 610 through Sobel filtering as in Equation 5, and a linear component through a dilation filter can be inflated, and this process can be repeated a certain number of times (eg, twice). In Equation 5, G x and G y are filter values for the X-axis and Y-axis, G x is a horizontal axis, and G y is a vertical axis, and A is the image corresponding to the Sobel filter. is the area

Figure 112021071207778-pat00005
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컴퓨팅 장치(200)는 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)에서 팽창된 직선 성분과, 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)의 이진 영상을 매핑시키고, 동일한 값(이진 영상의 픽셀값인 255)을 가질 경우, 직선 강조 영상(600) 및 세로 직선 강조 영상(610)의 이진 영상에서 255의 픽셀 값을 0으로 변경하여 이미지에서 제거하여, 가로 직선 영상(601)/세로 직선 영상(611)을 생성할 수 있다. The computing device 200 maps the linear components inflated in the straight line-emphasized image 600 and the vertical straight-line-emphasized image 610 to the binary images of the straight-line-emphasized image 600 and the vertical straight-line-emphasized image 610 , and the same value (the pixel value of the binary image of 255), the pixel value of 255 is changed to 0 in the binary image of the linearly emphasized image 600 and the vertical linearly emphasized image 610 and removed from the image, )/vertical straight line image 611 may be generated.

이와 같이, 왜곡되어 있는 직선 정보를 영상의 XY 평면으로 투영하여 추출하였으므로, 추출한 가로 직선들 및 세로 직선들을 원본 영상에 맞게 변환하는 역투영 변환(re-perspective transform)을 해야 한다. 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 4에서 사용한 투영변환행렬의 역행렬, 투영 변환의 기준이 되는 초기 특징점들을 이용하여, XY 평면의 가로 직선 영상(601)/세로 직선 영상(611)을 원본 영상으로 역투영 변환할 수 있다. 그리고, 컴퓨팅 장치(200)는 원본 영상으로 역투영 변환된 영상의 왜곡을 최소화하기 위하여, 변환된 직선 성분과 원본 영상의 이진 영상을 매핑하고, 동일한 값을 가지고 있는 픽셀들만 직선에 해당하는 값을 가지도록 설정할 수 있다. As described above, since the distorted straight line information is projected onto the XY plane of the image and extracted, a re-perspective transform is required to transform the extracted horizontal and vertical straight lines to fit the original image. The computing device 200 inverses the horizontal straight line image 601/vertical straight line image 611 of the XY plane to the original image by using the inverse matrix of the projection transformation matrix used in Equation 4 and the initial feature points that are the basis of the projection transformation. You can transform the projection. In addition, the computing device 200 maps the converted linear component to the binary image of the original image in order to minimize the distortion of the image inversely projected into the original image, and only pixels having the same value obtain a value corresponding to the straight line. can be set to have.

컴퓨팅 장치(200)는 원본 크기의 가로 직선 영상(700)/세로 직선 영상(710)을 곡선으로 피팅해서 가로 열선 및 세로 열선을 찾는데, 수학식 6과 같은 3차 함수로 정의된 곡선을 사용할 수 있다. 그리고, 컴퓨팅 장치(200)는 수학식 7과 같은 행렬식으로 곡선 피팅을 하여, 왜곡이 심하거나 회전이 많은 열화상 영상에서도 강인하게 곡선 함수로 피팅할 수 있다. The computing device 200 finds horizontal hot rays and vertical hot rays by fitting the horizontal straight image 700 / vertical straight image 710 of the original size with a curve, and a curve defined by a cubic function such as Equation 6 can be used. there is. In addition, the computing device 200 may perform curve fitting using a determinant as in Equation 7, so that it can be robustly fitted with a curve function even in a thermal image with severe distortion or a lot of rotation.

Figure 112021071207778-pat00006
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Figure 112021071207778-pat00007
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Figure 112021071207778-pat00008
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도 7을 참고하면, 컴퓨팅 장치(200)는 열선에 해당하는 직선 성분을 면적이 아닌 선으로 피팅하여, 원본 열화상 영상의 가로 열선 및 세로 열선을 함수로 특정할 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 장치(200)는 함수들의 접점을 계산할 수 있고, 이를 통해 정확한 특징점 위치를 알 수 있다. Referring to FIG. 7 , the computing device 200 may specify a horizontal hot wire and a vertical hot wire of an original thermal image as a function by fitting a straight line component corresponding to a hot wire to a line rather than an area. Accordingly, the computing device 200 may calculate the junctions of the functions, and through this, an accurate feature point position may be known.

특히, 이러한 방식으로 추출된 특징점들을 이용하여 열화상 카메라를 캘리브레이션 한 결과, 캘리브레이션 정확도의 척도인 Reprojection Error가 영상 크기 대비 0.17%로 (1.11/640) 상당히 높은 정확도를 제공하였다.In particular, as a result of calibrating the thermal imaging camera using the feature points extracted in this way, the Reprojection Error, a measure of calibration accuracy, was 0.17% compared to the image size (1.11/640), providing a fairly high accuracy.

도 8은 한 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성도이다.8 is a block diagram of a computing device according to an embodiment.

도 8을 참고하면, 컴퓨팅 장치(200)는 하나 이상의 프로세서(210), 프로세서(210)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드하는 메모리(230), 컴퓨터 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 저장 장치(250), 통신 인터페이스(270), 그리고 이들을 연결하는 버스(290)를 포함할 수 있다. 이외에도, 컴퓨팅 장치(200)는 다양한 구성 요소가 더 포함될 수 있다. Referring to FIG. 8 , the computing device 200 includes one or more processors 210 , a memory 230 for loading a computer program executed by the processor 210 , and a storage device 250 for storing computer programs and various data. , a communication interface 270 , and a bus 290 connecting them. In addition, the computing device 200 may further include various components.

프로세서(210)는 컴퓨팅 장치(200)의 동작을 제어하는 장치로서, 컴퓨터 프로그램에 포함된 명령어들을 처리하는 다양한 형태의 프로세서일 수 있고, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. The processor 210 is a device for controlling the operation of the computing device 200 , and may be a processor of various types that processes instructions included in a computer program, for example, a central processing unit (CPU), a micro processor (MPU) Unit), a micro controller unit (MCU), a graphic processing unit (GPU), or any type of processor well known in the art of the present disclosure.

메모리(230)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(230)는 본 개시의 동작을 실행하도록 기술된 명령어들이 프로세서(210)에 의해 처리되도록 해당 컴퓨터 프로그램을 저장 장치(250)로부터 로드할 수 있다. 메모리(230)는 예를 들면, ROM(read only memory), RAM(random access memory) 등 일 수 있다. The memory 230 stores various data, commands and/or information. The memory 230 may load a corresponding computer program from the storage device 250 so that the instructions described to execute the operations of the present disclosure are processed by the processor 210 . The memory 230 may be, for example, read only memory (ROM), random access memory (RAM), or the like.

저장 장치(250)는 컴퓨터 프로그램, 각종 데이터를 비임시적으로 저장할 수 있다. 저장 장치(250)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.The storage device 250 may non-temporarily store a computer program and various data. The storage device 250 is a non-volatile memory such as a read only memory (ROM), an erasable programmable ROM (EPROM), an electrically erasable programmable ROM (EEPROM), a flash memory, a hard disk, a removable disk, or in the art to which the present disclosure pertains. It may be configured to include any well-known computer-readable recording medium.

통신 인터페이스(270)는 유/무선 통신을 지원하는 유/무선 통신 모듈일 수 있다. The communication interface 270 may be a wired/wireless communication module supporting wired/wireless communication.

버스(290) 분석 장치(200)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. The bus 290 provides a communication function between the components of the analysis device 200 .

컴퓨터 프로그램은, 프로세서(210)에 의해 실행되는 명령어들(instructions)을 포함하고, 비일시적-컴퓨터 판독가능 저장매체(non-transitory computer readable storage medium)에 저장되며, 명령어들은 프로세서(210)가 본 개시의 동작을 실행하도록 만든다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크를 통해 다운로드되거나, 제품 형태로 판매될 수 있다. The computer program includes instructions that are executed by the processor 210 , and is stored in a non-transitory computer readable storage medium, and the instructions are read by the processor 210 . Make the action of initiation to be executed. The computer program may be downloaded over a network or sold as a product.

이상에서 설명한 본 개시의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 개시의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.The embodiments of the present disclosure described above are not implemented only through apparatus and methods, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present disclosure or a recording medium in which the program is recorded.

이상에서 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the scope of the present disclosure is not limited thereto, and various modifications and improved forms of the present disclosure are also provided by those skilled in the art using the basic concept of the present disclosure as defined in the following claims. is within the scope of the right.

Claims (15)

전면에 격자 패턴에 해당하는 홈이 형성되어 있는 평면 패널,
상기 평면 패널의 홈에 가로 열선들과 세로 열선들이 삽입되어 카메라 캘리브레이션을 위한 격자 패턴을 형성하는 격자 패턴 열선, 그리고
상기 격자 패턴 열선으로의 전원 공급을 제어하는 프로세서를 포함하고,
상기 평면 패널은
상기 격자 패턴의 교차점에 열선이 지나는 크기의 구멍들이 형성되어 있으며,
상기 격자 패턴 열선은 각 가로 열선과 각 세로 열선이 교차하는 교차점에서, 어느 하나의 열선은 상기 평면 패널의 전면에 부착되고, 다른 하나의 열선은 상기 평면 패널에 형성된 구멍을 통해 상기 평면 패널의 후면을 지나 전면으로 나오는 짜임 구조를 가지고, 상기 짜임 구조를 통해 상기 교차점에서 열선들이 접하지 않는, 열선 패턴 장치.
A flat panel with grooves corresponding to the grid pattern on the front,
A grid pattern hot wire in which horizontal hot wires and vertical hot wires are inserted into the groove of the flat panel to form a grid pattern for camera calibration, and
A processor for controlling power supply to the grid pattern hot wire,
The flat panel is
Holes of a size through which a hot wire passes are formed at the intersections of the grid patterns,
In the grid pattern heating wire, at an intersection point where each horizontal heating wire and each vertical heating wire intersect, one heating wire is attached to the front surface of the flat panel, and the other heating wire is attached to the rear surface of the flat panel through a hole formed in the flat panel. It has a woven structure coming out to the front through the woven structure, the hot wire pattern device does not come into contact with the intersecting point through the woven structure.
제1항에서,
상기 프로세서는 전원 공급 시간 및 전원 차단 시간으로 구성된 제어 사이클을 통해, 상기 격자 패턴 열선으로의 전원 공급 및 전원 차단을 제어하는, 열선 패턴 장치.
In claim 1,
The processor controls power supply and power cut-off to the grid pattern hot wire through a control cycle consisting of a power supply time and a power cut-off time, a hot wire pattern device.
제1항에서,
상기 평면 패널은 베이클라이트(bakelite) 소재로 제작되는, 열선 패턴 장치.
In claim 1,
The flat panel is made of a bakelite (bakelite) material, a hot wire pattern device.
삭제delete 컴퓨팅 장치의 동작 방법으로서,
격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상을 획득하는 단계,
상기 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하는 단계,
상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상에 포함된 직선 영역들을 곡선 함수들로 피팅하여 가로 열선들 및 세로 열선들을 추출하는 단계, 그리고
상기 가로 열선들 및 상기 가로 열선들의 교차점들을 카메라 캘리브레이션을 위한 특징점들로 추출하는 단계를 포함하고,
상기 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하는 단계는
상기 열화상 영상의 열 에너지를 RGB 값으로 변환한 RGB 열화상 영상을 생성하는 단계,
상기 RGB 열화상 영상의 G채널 영상을, G채널 임계값을 기초로 이진화한 격자 패턴 영상을 생성하는 단계,
상기 격자 패턴 영상으로부터 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성하는 단계,
상기 가로 직선 강조 영상을 가로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 원본 크기의 상기 가로 직선 영상으로 변환하는 단계, 그리고
상기 세로 직선 강조 영상을 세로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 원본 크기의 상기 세로 직선 영상으로 변환하는 단계
를 포함하는, 동작 방법.
A method of operating a computing device, comprising:
obtaining a thermal image obtained by photographing a grid pattern hot wire;
extracting a horizontal straight line image and a vertical straight line image by pre-processing the thermal image;
extracting horizontal hot wires and vertical hot wires by fitting straight regions included in the horizontal straight image and the vertical straight image with curve functions, and
and extracting the intersection points of the horizontal hot wires and the horizontal hot wires as feature points for camera calibration,
The step of extracting the horizontal straight image and the vertical straight image is
generating an RGB thermal image obtained by converting the thermal energy of the thermal image into an RGB value;
generating a lattice pattern image obtained by binarizing the G-channel image of the RGB thermal image based on the G-channel threshold value;
generating a horizontal straight line emphasized image and a vertical straight line emphasized image from the grid pattern image;
binarizing the horizontal straight line emphasized image into horizontal straight line regions and a background, and converting the binarized image into the horizontal straight line image of the original size; and
binarizing the vertical straight line emphasized image into vertical straight line regions and a background, and converting the binarized image into the vertical straight line image of the original size.
Including, a method of operation.
제5항에서,
상기 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성하는 단계는
상기 격자 패턴 영상을 가로축으로 축소하고, 세로축으로 확대해서 가로 직선 성분이 강조된 상기 가로 직선 강조 영상을 생성하고,
상기 격자 패턴 영상을 가로축으로 확대하고, 세로축으로 축소해서 세로 직선 성분이 강조된 상기 세로 직선 강조 영상을 생성하는, 동작 방법.
In claim 5,
The step of generating the horizontal straight line emphasized image and the vertical straight line emphasized image includes:
The grid pattern image is reduced in the horizontal axis and enlarged in the vertical axis to generate the horizontal straight line emphasized image in which the horizontal straight line component is emphasized,
An operation method of generating the vertical straight line emphasized image in which a vertical straight line component is emphasized by enlarging the grid pattern image on a horizontal axis and reducing it on a vertical axis.
제5항에서,
상기 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성하는 단계는
상기 격자 패턴 영상에 포함된 가로 직선 및 세로 직선을 영상의 X축 및 Y축에 평행하도록 투영 변환하고, 투영 변환된 격자 패턴 영상에서 상기 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 강조 영상을 생성하는, 동작 방법.
In claim 5,
The step of generating the horizontal straight line emphasized image and the vertical straight line emphasized image includes:
Projection-converting horizontal straight lines and vertical straight lines included in the grid pattern image to be parallel to the X-axis and Y-axis of the image, and generating the horizontal straight line-emphasized image and the vertical straight line-emphasized image from the projection-converted grid pattern image. .
제7항에서,
상기 가로 직선 영상으로 변환하는 단계는
상기 가로 직선 강조 영상을 가로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 상기 투영 변환에 대해 역투영 변환하고, 역투영 변환된 영상을 원본 크기의 상기 가로 직선 영상으로 변환하며,
상기 세로 직선 영상으로 변환하는 단계는
상기 세로 직선 강조 영상을 세로 직선 영역들과 배경으로 이진화하고, 이진화된 영상을 상기 투영 변환에 대해 역투영 변환하고, 역투영 변환된 영상을 원본 크기의 상기 세로 직선 영상으로 변환하는, 동작 방법.
In claim 7,
The step of converting the horizontal straight image is
binarizing the horizontal straight line emphasized image into horizontal linear regions and a background, performing inverse projection transformation on the binarized image for the projection transformation, and converting the inverse projection transformed image into the horizontal linear image of the original size,
The step of converting the vertical straight image is
An operation method of binarizing the vertical straight line emphasized image into vertical linear regions and a background, performing inverse projection transformation on the binarized image for the projection transformation, and converting the inverse projection transformed image into the vertical linear image of an original size.
제5항에서,
상기 특징점들을 이용하여 열화상 카메라를 캘리브레이션하는 단계
를 더 포함하는, 동작 방법.
In claim 5,
calibrating the thermal imaging camera using the feature points
Further comprising, the method of operation.
제5항에서,
상기 격자 패턴 열선은
가로 열선들과 세로 열선들이 평면 패널에 배치되고, 프로세서에 의해 전원 공급 및 전원 차단이 제어되어 일정 온도로 유지되는, 동작 방법.
In claim 5,
The grid pattern hot wire is
An operating method, wherein horizontal heating wires and vertical heating wires are disposed on a flat panel, and power supply and power off are controlled by a processor to maintain a constant temperature.
프로세서에 의해 전원 공급 및 전원 차단이 제어되는 격자 패턴 열선을 포함하는 열선 패턴 장치, 그리고
상기 격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하고, 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상에 포함된 직선 영역들을 곡선 함수들로 피팅하며, 상기 곡선 함수들의 교점들을 상기 격자 패턴 열선의 특징점들로 추출하고, 상기 특징점들을 이용하여 상기 열화상 영상을 촬영한 카메라를 캘리브레이션하는 컴퓨팅 장치를 포함하며,
상기 열선 패턴 장치는
격자 패턴에 해당하는 홈이 전면에 형성되어 있고, 상기 격자 패턴의 교차점에 열선이 지나는 크기의 구멍들이 형성되어 있는 평면 패널,
상기 평면 패널의 홈에 가로 열선들과 세로 열선들이 삽입되어 카메라 캘리브레이션을 위한 격자 패턴을 형성하는 상기 격자 패턴 열선, 그리고
상기 격자 패턴 열선으로의 전원 공급을 제어하는 프로세서
를 포함하는 캘리브레이션 시스템.
A heating wire pattern device including a grid pattern heating wire in which power supply and power off are controlled by a processor, and
A thermal image obtained by photographing the grid pattern hot wire is pre-processed to extract a horizontal straight line image and a vertical straight line image, and linear regions included in the horizontal straight line image and the vertical straight line image are fitted with curve functions, and A computing device that extracts intersection points as feature points of the grid pattern hot wire and calibrates a camera that captures the thermal image using the feature points,
The hot wire pattern device
A flat panel in which grooves corresponding to the grid pattern are formed on the front surface, and holes of a size through which a hot wire passes are formed at the intersections of the grid patterns;
the lattice pattern hot wire in which horizontal and vertical hot wires are inserted into the groove of the flat panel to form a lattice pattern for camera calibration; and
A processor that controls the supply of power to the grid pattern heating wire
Calibration system including
삭제delete 제11항에서,
상기 격자 패턴 열선은
상기 홈에 삽입되고, 각 가로 열선과 각 세로 열선이 교차하는 교차점에서, 어느 하나의 열선은 상기 평면 패널의 전면에 부착되고, 다른 하나의 열선은 상기 평면 패널에 형성된 구멍을 통해 상기 평면 패널의 후면을 지나 전면으로 나오는 짜임 구조를 가지는, 캘리브레이션 시스템.
In claim 11,
The grid pattern hot wire is
Inserted into the groove and at an intersection point where each horizontal heating wire and each vertical heating wire intersect, one heating wire is attached to the front surface of the flat panel, and the other heating wire is attached to the flat panel through a hole formed in the flat panel. A calibration system with a weave structure that passes through the back and comes out to the front.
프로세서에 의해 전원 공급 및 전원 차단이 제어되는 격자 패턴 열선을 포함하는 열선 패턴 장치, 그리고
상기 격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하고, 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상에 포함된 직선 영역들을 곡선 함수들로 피팅하며, 상기 곡선 함수들의 교점들을 상기 격자 패턴 열선의 특징점들로 추출하고, 상기 특징점들을 이용하여 상기 열화상 영상을 촬영한 카메라를 캘리브레이션하는 컴퓨팅 장치를 포함하고,
상기 컴퓨팅 장치는
상기 열화상 영상의 열 에너지를 RGB 값으로 변환한 RGB 열화상 영상에서, G채널 임계값을 기초로 격자 패턴 영상을 추출하고,
상기 격자 패턴 영상의 가로축 및 세로축을 확대 또는 축소해서 가로 직선 성분이 강조된 가로 직선 강조 영상 및 세로 직선 성분이 강조된 세로 직선 강조 영상을 생성하고,
상기 가로 직선 강조 영상 및 상기 세로 직선 강조 영상을 직선 성분과 배경으로 이진화한 후, 이진화된 영상을 원본 크기로 변환하여 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상을 추출하는, 캘리브레이션 시스템.
A heating wire pattern device including a grid pattern heating wire in which power supply and power off are controlled by a processor, and
A thermal image obtained by photographing the grid pattern hot wire is pre-processed to extract a horizontal straight line image and a vertical straight line image, and linear regions included in the horizontal straight line image and the vertical straight line image are fitted with curve functions, and A computing device that extracts intersection points as feature points of the grid pattern hot wire and calibrates a camera that captures the thermal image using the feature points,
the computing device
extracting a grid pattern image based on a G-channel threshold value from an RGB thermal image in which thermal energy of the thermal image is converted into an RGB value;
By enlarging or reducing the horizontal axis and the vertical axis of the grid pattern image, a horizontal straight line emphasized image in which a horizontal straight line component is emphasized and a vertical straight line emphasized image in which a vertical straight line component is emphasized is generated,
A calibration system for extracting the horizontal straight line image and the vertical straight line image by converting the binarized image to an original size after binarizing the horizontal straight line emphasized image and the vertical straight line emphasized image with a linear component and a background.
프로세서에 의해 전원 공급 및 전원 차단이 제어되는 격자 패턴 열선을 포함하는 열선 패턴 장치, 그리고
상기 격자 패턴 열선을 촬영한 열화상 영상을 전처리하여 가로 직선 영상 및 세로 직선 영상을 추출하고, 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상에 포함된 직선 영역들을 곡선 함수들로 피팅하며, 상기 곡선 함수들의 교점들을 상기 격자 패턴 열선의 특징점들로 추출하고, 상기 특징점들을 이용하여 상기 열화상 영상을 촬영한 카메라를 캘리브레이션하는 컴퓨팅 장치를 포함하고,
상기 컴퓨팅 장치는
상기 열화상 영상에서 추출한 격자 패턴을 영상의 X축 및 Y축에 평행하도록 투영 변환하여, 가로 직선 성분 및 세로 직선 성분을 추출하고, 상기 가로 직선 성분 및 상기 세로 직선 성분을 상기 투영 변환에 대해 역투영 변환하여 상기 가로 직선 영상 및 상기 세로 직선 영상을 추출하는, 캘리브레이션 시스템.
A heating wire pattern device including a grid pattern heating wire in which power supply and power off are controlled by a processor, and
A thermal image obtained by photographing the grid pattern hot wire is pre-processed to extract a horizontal straight line image and a vertical straight line image, and linear regions included in the horizontal straight line image and the vertical straight line image are fitted with curve functions, and A computing device that extracts intersection points as feature points of the grid pattern hot wire and calibrates a camera that captures the thermal image using the feature points,
the computing device
Projection transformation of the grid pattern extracted from the thermal image to be parallel to the X-axis and Y-axis of the image, extracting a horizontal linear component and a vertical linear component, and inversely converting the horizontal linear component and the vertical linear component to the projection transformation A calibration system for extracting the horizontal straight line image and the vertical straight line image by projection conversion.
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