KR102448498B1 - Method and apparatus for removing the noise of IR image - Google Patents

Method and apparatus for removing the noise of IR image Download PDF

Info

Publication number
KR102448498B1
KR102448498B1 KR1020220042223A KR20220042223A KR102448498B1 KR 102448498 B1 KR102448498 B1 KR 102448498B1 KR 1020220042223 A KR1020220042223 A KR 1020220042223A KR 20220042223 A KR20220042223 A KR 20220042223A KR 102448498 B1 KR102448498 B1 KR 102448498B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency components
pattern noise
infrared image
component
noise
Prior art date
Application number
KR1020220042223A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하은재
문병호
이태영
Original Assignee
한화시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화시스템 주식회사 filed Critical 한화시스템 주식회사
Priority to KR1020220042223A priority Critical patent/KR102448498B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102448498B1 publication Critical patent/KR102448498B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/001Image restoration
    • G06T5/002Denoising; Smoothing
    • G06N3/0454
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/08Learning methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40Scaling the whole image or part thereof
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10048Infrared image
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20048Transform domain processing
    • G06T2207/20064Wavelet transform [DWT]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20081Training; Learning
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20084Artificial neural networks [ANN]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

According to an embodiment of the present invention, an apparatus and method for removing the noise of an infrared image include: a wavelet transform part for separating a first infrared image including pattern noise into a plurality of frequency components; a noise cancellation neural network for removing pattern noise components from the frequency components through pre-learned artificial intelligence and generating a plurality of final frequency components; and an inverse wavelet transform part for synthesizing the final frequency components and generating a second infrared image from which the pattern noise is removed. The frequency components are composed of a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component, and a bidirectional high frequency component.

Description

적외선 영상의 잡음을 제거하는 방법 및 장치{Method and apparatus for removing the noise of IR image}Method and apparatus for removing the noise of IR image

본 발명은 적외선 영상에 관한 것으로, 특히, 열상 카메라에서 적외선 영상의 잡음을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to infrared images, and more particularly, to a method and apparatus for removing noise from infrared images in a thermal camera.

모든 물체는 절대 0도(0 K(Kelvin Degree)는 -273.15℃이다.) 이상에서 열을 발산하는데, 열상 카메라는 적외선 영역에서 물체에서 발산하는 열을 시각화하여 적외선 영상을 생성할 수 있다. 즉, 열상 카메라는, 물체에서 반사되는 빛을 감지하는 일반 광학 카메라와 다르게, 물체의 복사 방사(radiant emission)를 영상화하기 때문에, 인간의 눈으로 볼 수 없는 제한된 환경에서도 객체를 식별할 수 있다. All objects radiate heat above absolute 0 degrees (0 K (Kelvin Degree) is -273.15°C), and thermal cameras can create infrared images by visualizing the heat radiated from objects in the infrared region. That is, the thermal camera, unlike a general optical camera that detects light reflected from an object, images the radiant emission of the object, so that the object can be identified even in a limited environment that cannot be seen by the human eye.

이러한 이유로, 열상 카메라는 국방 감시/경계 시스템 및 보안 분야에서 활용되고 있다. 특히, 열상 카메라는 임베디드 기반의 에지 인공지능(Edge Artificial Intelligence, 이하 'AI'라 한다) 형태로 제작되어, 이동 가능한 경량화 제품(예를 들면, 드론 또는 차량)에 탑재되고 있다. For this reason, thermal cameras are being utilized in defense surveillance/perimeter systems and security fields. In particular, the thermal camera is manufactured in the form of an embedded-based edge artificial intelligence (hereinafter referred to as 'AI'), and is mounted on a portable lightweight product (eg, a drone or a vehicle).

그러나 열상 카메라는 소형화될수록 불균일한(Non-uniformity) 센서의 응답 및 제조 공정의 문제, 악천후 상황에서 고정 패턴 잡음 (fixed pattern noise)이 증폭된다. 이러한 잡음은 적외선 영상을 열화(Degradation) 시킬 뿐만 아니라 컴퓨터 비전 기반의 객체 검출 또는 객체 추적 방법을 수행할 때 그 성능을 저하하는 원인이 된다. However, as the thermal camera becomes smaller, the non-uniformity sensor response, manufacturing process problems, and fixed pattern noise are amplified in bad weather conditions. Such noise not only degrades an infrared image, but also causes degradation of performance when performing a computer vision-based object detection or object tracking method.

이와 같은 성능 저하를 방지하기 위해 개발된 잡음 제거 기술은 사전 지식(Prior Knowledge) 기반 방법이 존재한다. 여기서, 사전 지식 기반 방법은 BM3D(Block-matching and 3D filtering)와 가이드 필터(Guided filter를 포함한다. BM3D는 선정된 기준 블록(reference block)과 비슷한 블록들 간의 차이를 임계치(Threshold)와 비교하여 잡음을 제거하는 기술이다. 가이드 필터는 가이드 영상과 입력 영상에 대한 평균 및 분산 등을 비교하여 잡음을 제거하는 기술이다.As for the noise removal technology developed to prevent such performance degradation, a prior knowledge-based method exists. Here, the prior knowledge-based method includes BM3D (Block-matching and 3D filtering) and a guided filter. BM3D compares the difference between a selected reference block and similar blocks with a threshold. A technology to remove noise A guide filter is a technology to remove noise by comparing the mean and variance of the guide image and the input image.

이러한 잡음 제거 기술은 적외선 영상의 고정된 패턴이 반복되는 패턴 잡음을 고려하지 않은 채 객체의 경계 및 특징과 잡음을 모두 제거하여 적외선 영상의 선명도가 흐릿(blurred)해지는 문제점이 있었다. 예를 들면, 잡음 제거 기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 패턴 잡음이 포함된 적외선 영상(101)에서 패턴 잡음뿐만 아니라 선명도를 함께 제거하여 흐릿한 적외선 영상(103)을 생성할 수 있다.This noise removal technology has a problem in that the sharpness of the infrared image is blurred by removing all of the object boundary, features, and noise without considering the pattern noise in which a fixed pattern of the infrared image is repeated. For example, as shown in FIG. 1 , the noise removal technique may generate a blurred infrared image 103 by removing not only pattern noise but also sharpness from the infrared image 101 including pattern noise.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안의 필요성이 대두하였다.Therefore, the need for a method for solving these problems has emerged.

본 발명의 일 실시 예는, 열상 카메라에서 출력된 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거하는 방법 및 장치를 제안한다.An embodiment of the present invention proposes a method and apparatus for removing only pattern noise while maintaining the boundary and characteristics of an object in an infrared image including pattern noise output from a thermal camera.

그리고 본 발명의 일 실시 예는, 미리 학습된 인공지능을 통해 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거하는 방법 및 장치를 제안한다.In addition, an embodiment of the present invention proposes a method and apparatus for removing only pattern noise while maintaining the boundary and characteristics of an object in an infrared image including pattern noise through pre-learned artificial intelligence.

본 발명의 일 실시 예에 따른, 적외선 영상의 잡음을 제거하는 장치는, 패턴 잡음이 포함된 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들로 분리하는 웨이블릿 변환부; 미리 학습된 인공지능을 통해 상기 주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 최종 주파수 성분들을 생성하는 잡음 제거 신경망; 및 상기 최종 주파수 성분들을 합성하여 상기 패턴 잡음이 제거된 제2적외선 영상을 생성하는 역웨이블릿 변환부를 포함하며, 상기 주파수 성분들은, 저주파 성분, 수직 고주파 성분, 수평 고주파 성분 및 양방향 고주파 성분으로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, an apparatus for removing noise from an infrared image includes: a wavelet transform unit for separating a first infrared image including pattern noise into a plurality of frequency components; a denoising neural network that generates a plurality of final frequency components by removing the pattern noise component from the frequency components through pre-trained artificial intelligence; and an inverse wavelet transform unit generating a second infrared image from which the pattern noise is removed by synthesizing the final frequency components, wherein the frequency components include a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component, and a bidirectional high frequency component. characterized in that

본 발명의 일 실시 예에 따른, 적외선 영상의 잡음을 제거하는 방법은, 웨이블릿 변환부가, 패턴 잡음이 포함된 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들로 분리하는 과정, 잡음 제거 신경망이, 미리 학습된 인공지능을 통해 상기 주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 최종 주파수 성분들을 생성하는 과정, 및 역웨이블릿 변환부가, 상기 최종 주파수 성분들을 합성하여 상기 패턴 잡음이 제거된 제2적외선 영상을 생성하는 과정을 포함하며, 상기 주파수 성분들은, 저주파 성분, 수직 고주파 성분, 수평 고주파 성분 및 양방향 고주파 성분으로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a method for removing noise from an infrared image includes a process in which a wavelet transform unit separates a first infrared image including pattern noise into a plurality of frequency components, and a noise removal neural network is trained in advance. A process of generating a plurality of final frequency components by removing the pattern noise component from the frequency components through an artificial intelligence, and an inverse wavelet transform unit synthesizes the final frequency components to generate a second infrared image from which the pattern noise is removed. and generating, wherein the frequency components include a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component, and a bidirectional high frequency component.

본 발명의 일 실시 예는, 열상 카메라에서 출력된 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, only the pattern noise may be removed from the infrared image including the pattern noise output from the thermal camera while maintaining the boundary and characteristics of the object as it is.

그리고 본 발명의 일 실시 예는, 미리 학습된 인공지능을 통해 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거할 수 있다.And, according to an embodiment of the present invention, only pattern noise can be removed from an infrared image including pattern noise through pre-learned artificial intelligence while maintaining the boundary and characteristics of the object as it is.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다. In addition, the effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention are to be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to an embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.

도 1은 종래의 기술에 따라 잡음이 제거된 적외선 영상을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잡음 제거 네트워크의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 잡음 제거 네트워크를 이용하여 잡음을 제거하는 절차를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 잡음이 제거된 적외선 영상을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잡음 제거 네트워크에서 잡음을 제거하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 잡음 제거 신경망에서 잡음을 제거하는 흐름도이다.
1 is a diagram illustrating an infrared image from which noise is removed according to the related art.
2 is a block diagram of a noise cancellation network according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a procedure for removing noise using a noise cancellation network according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an infrared image from which noise is removed according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for removing noise in a noise cancellation network according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart for removing noise in a noise canceling neural network according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당하는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the embodiments of the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, etc. . In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

본 발명의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Embodiments of the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the scope of the specific embodiments, and it should be understood to include all transformations, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the invention. In the description of the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprises" or "consisting of" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and are intended to indicate that one or more other It is to be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명의 실시 예에서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a 'module' or 'unit' performs at least one function or operation, and may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of 'modules' or a plurality of 'units' are integrated into at least one module and implemented with at least one processor (not shown) except for 'modules' or 'units' that need to be implemented with specific hardware. can be

본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 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.In an embodiment of the present invention, when a part is "connected" with another part, it is not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. also includes In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

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

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잡음 제거 네트워크의 블록 구성도이다. 2 is a block diagram of a noise cancellation network according to an embodiment of the present invention.

잡음 제거 네트워크는 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거한다. 예를 들면, 패턴 잡음은 적외선 영상 내에서 특정 패턴이 여러 번 반복되는 잡음을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 특정 패턴은 줄무늬(stripe) 모양 등을 가질 수 있다.The denoising network removes only the pattern noise while maintaining the boundary and characteristics of the object in the infrared image including the pattern noise. For example, the pattern noise may indicate noise in which a specific pattern is repeated several times in an infrared image. For example, the specific pattern may have a stripe shape or the like.

도 2를 참조하면, 잡음 제거 네트워크는 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)부(201)와 잡음 제거 신경망과 역웨이블릿 변환부(211)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the noise canceling network includes a wavelet transform unit 201 , a noise canceling neural network and an inverse wavelet transform unit 211 .

각 구성요소를 살펴보면, 웨이블릿 변환부(201)는 열상 카메라에 특화된 패턴 잡음을 제거하기 위해 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들(예를 들면, 저주파 성분, 수직 고주파 성분, 수평 고주파 성분, 양방향 고주파 성분)로 분리한다. 예를 들면, 제1적외선 영상은 열상 카메라에서 생성된 영상이며, 패턴 잡음을 포함할 수 있다. 예를 들면, 웨이블릿 변환부(201)는 하르(Haar) 웨이블릿 방식을 이용하여 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들로 분리할 수 있다. 예를 들면, 웨이블릿 변환부(201)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1적외선 영상(301)을 4개의 주파수 성분들(303)로 분리할 수 있다. 예를 들면, 웨이블릿 변환부(201)는 다음과 같은 수학식 1을 이용하여 적외선 영상을 다수의 주파수 성분들로 분리할 수 있다.Looking at each component, the wavelet transform unit 201 converts the first infrared image to a plurality of frequency components (eg, a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component, a bidirectional high-frequency components). For example, the first infrared image is an image generated by a thermal camera and may include pattern noise. For example, the wavelet transform unit 201 may divide the first infrared image into a plurality of frequency components using a Haar wavelet method. For example, as shown in FIG. 3 , the wavelet transform unit 201 may divide the first infrared image 301 into four frequency components 303 . For example, the wavelet transform unit 201 may divide the infrared image into a plurality of frequency components using Equation 1 as follows.

Figure 112022036298589-pat00001
Figure 112022036298589-pat00001

Figure 112022036298589-pat00002
Figure 112022036298589-pat00002

예를 들면, x는 입력 잡음 영상을 나타낼 수 있다.

Figure 112022036298589-pat00003
은 저주파 성분을 나타내며,
Figure 112022036298589-pat00004
는 수직 고주파 성분을 나타내며,
Figure 112022036298589-pat00005
은 수평 고주파 성분을 나타내고,
Figure 112022036298589-pat00006
는 양방향 고주파 성분을 나타낼 수 있다. 예를 들면,
Figure 112022036298589-pat00007
는 잡음 제거 신경망에 입력되는 적외선 영상의 주파수 성분 집합을 나타낼 수 있다.For example, x may represent an input noise image.
Figure 112022036298589-pat00003
represents the low-frequency component,
Figure 112022036298589-pat00004
represents the vertical high-frequency component,
Figure 112022036298589-pat00005
represents the horizontal high-frequency component,
Figure 112022036298589-pat00006
may represent a bidirectional high-frequency component. For example,
Figure 112022036298589-pat00007
may represent a set of frequency components of an infrared image input to the noise-removing neural network.

즉, 웨이블릿 변환부(201)는 수학식 1을 이용하여 적외선 영상에서 방향성이 고려된 패턴 잡음 성분을 분리할 수 있다.That is, the wavelet transform unit 201 may separate the pattern noise component in consideration of the directionality from the infrared image by using Equation (1).

잡음 제거 신경망의 구조는 유-넷(U-net) 기반의 오토 인코더-디코더(Auto encoder-decoder) 구조를 사용한다. 이러한 구조는 적외선 영상의 크기를 변환하는 과정에서 손실되는 정보를 연쇄(concatenate)하여 보존할 수 있는 구조로, 영상 분할(Image segmentation) 및 영상 복원(Image restoration) 분야에 적합하다. 예를 들면, 잡음 제거 신경망(305)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 주파수 성분들(303)에서 패턴 잡음을 제거하여 4개의 새로운 주파수 성분들(307)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 잡음 제거 신경망(305)은 수학식 2를 이용하여 새로운 주파수 성분들을 생성할 수 있다.The structure of the denoising neural network uses a U-net-based auto encoder-decoder structure. This structure can concatenate and preserve information lost in the process of converting the size of an infrared image, and is suitable for image segmentation and image restoration fields. For example, as shown in FIG. 3 , the denoising neural network 305 may generate four new frequency components 307 by removing pattern noise from the four frequency components 303 . For example, the denoising neural network 305 may generate new frequency components using Equation (2).

Figure 112022036298589-pat00008
Figure 112022036298589-pat00008

Figure 112022036298589-pat00009
Figure 112022036298589-pat00009

예를 들면,

Figure 112022036298589-pat00010
는 잡음 제거 신경망을 나타낼 수 있다.
Figure 112022036298589-pat00011
은 잡음 제거 신경망에서 출력되는 저주파 성분을 나타내며,
Figure 112022036298589-pat00012
는 잡음 제거 신경망에서 출력되는 수직 고주파 성분을 나타내며,
Figure 112022036298589-pat00013
은 잡음 제거 신경망에서 출력되는 수평 고주파 성분을 나타내고,
Figure 112022036298589-pat00014
는 잡음 제거 신경망에서 출력되는 양방향 고주파 성분을 나타낼 수 있다.
Figure 112022036298589-pat00015
는 잡음 제거 신경망에서 출력되는 주파수 성분 집합을 나타낼 수 있다.For example,
Figure 112022036298589-pat00010
may represent a denoising neural network.
Figure 112022036298589-pat00011
represents the low-frequency component output from the noise-removing neural network,
Figure 112022036298589-pat00012
represents the vertical high-frequency component output from the denoising neural network,
Figure 112022036298589-pat00013
represents the horizontal high-frequency component output from the noise-removing neural network,
Figure 112022036298589-pat00014
may represent a bidirectional high-frequency component output from the noise-removing neural network.
Figure 112022036298589-pat00015
may represent a set of frequency components output from the noise-removing neural network.

좀 더 자세히 설명하면, 잡음 제거 신경망은 제1 내지 제4컨볼루션부들(203, 205, 207, 209)을 포함한다. In more detail, the denoising neural network includes first to fourth convolution units 203 , 205 , 207 , and 209 .

각 구성요소를 살펴보면, 제1컨볼루션부(203)는 웨이블릿 변환부(201)로부터 다수의 주파수 성분들을 입력받고, 미리 학습된 인공지능을 이용하여 다수의 주파수 성분들에서 패턴 잡음을 제거하여 제1주파수 성분들을 생성한다. 그리고 제1컨볼루션부(203)는 미리 지정된 축소 비율에 따라 생성된 제1주파수 성분들의 해상도를 축소하여 제2주파수 성분들을 생성하고, 생성된 제2주파수 성분들을 제2컨볼루션부(205)로 출력한다.Looking at each component, the first convolution unit 203 receives a plurality of frequency components from the wavelet transform unit 201, and removes pattern noise from the plurality of frequency components using pre-learned artificial intelligence. 1 Generates frequency components. In addition, the first convolution unit 203 reduces the resolution of the generated first frequency components according to a predetermined reduction ratio to generate second frequency components, and converts the generated second frequency components to the second convolution unit 205 . output as

한편, 인공지능은 패턴 잡음을 제거할 수 있도록 학습 데이터를 이용하여 학습된다. 예를 들면, 학습 데이터는 GT(Ground Truths) 데이터와 패턴 잡음으로 열화된 데이터를 학습 쌍으로 구성할 수 있다. 예를 들면, GT 데이터는 패턴 잡음이 없는 적외선 영상을 나타내고, 열화된 데이터는 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 인공지능은 다음과 같은 수학식 3을 이용하여 학습될 수 있다.On the other hand, AI is trained using training data to remove pattern noise. For example, the training data may consist of a training pair of ground truths (GT) data and data degraded by pattern noise. For example, GT data may represent an infrared image without pattern noise, and degraded data may represent an infrared image including pattern noise. For example, artificial intelligence can be learned using Equation 3 below.

Figure 112022036298589-pat00016
Figure 112022036298589-pat00016

예를 들면,

Figure 112022036298589-pat00017
는 손실 함수를 나타낼 수 있다.
Figure 112022036298589-pat00018
는 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상의 주파수 성분 집합이 잡음 제거 신경망을 통과한 주파수 성분 집합을 나타내고,
Figure 112022036298589-pat00019
는 GT 데이터의 주파수 성분 집합을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 주파수 성분 집합은 저주파 성분, 수직 고주파 성분, 수평 고주파 성분 및 양방향 고주파 성분으로 구성될 수 있다.For example,
Figure 112022036298589-pat00017
may represent a loss function.
Figure 112022036298589-pat00018
represents the set of frequency components in which the set of frequency components of the infrared image including pattern noise has passed through the noise-removing neural network,
Figure 112022036298589-pat00019
may represent a set of frequency components of GT data. For example, the frequency component set may include a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component, and a bidirectional high frequency component.

즉, 인공지능은

Figure 112022036298589-pat00020
Figure 112022036298589-pat00021
사이의 유클리디안(Euclidean) 거리를 줄이는 평균 제곱 오차(Mean Squared Error, 이하 'MSE'라 한다)를 사용하여
Figure 112022036298589-pat00022
Figure 112022036298589-pat00023
와 유사해지도록 학습될 수 있다.That is, artificial intelligence
Figure 112022036298589-pat00020
Wow
Figure 112022036298589-pat00021
Using the mean squared error (hereinafter referred to as 'MSE') to reduce the Euclidean distance between
Figure 112022036298589-pat00022
go
Figure 112022036298589-pat00023
can be learned to be similar to

제2컨볼루션부(205)는 제1컨볼루션부(203)로부터 제2주파수 성분들을 입력받고, 미리 학습된 인공지능을 이용하여 제2주파수 성분들에서 패턴 잡음을 제거하여 제3주파수 성분들을 생성한다. 그리고 제2컨볼루션부(205)는 생성된 제3주파수 성분들을 제3컨볼루션부(207)로 출력한다.The second convolution unit 205 receives second frequency components from the first convolution unit 203 and removes pattern noise from the second frequency components using pre-learned artificial intelligence to generate third frequency components. create The second convolution unit 205 outputs the generated third frequency components to the third convolution unit 207 .

제3컨볼루션부(207)는 제2컨볼루션부(205)로부터 제3주파수 성분들을 입력받고, 미리 학습된 인공지능을 이용하여 제3주파수 성분들에서 패턴 잡음을 제거하여 제4주파수 성분들을 생성한다. 그리고 제3컨볼루션부(207)는 미리 지정된 확대 비율에 따라 생성된 제4주파수 성분들의 해상도를 확대하여 제5주파수 성분들을 생성하고, 생성된 제5주파수 성분들을 제4컨볼루션부(209)로 출력한다. 예를 들면, 미리 지정된 확대 비율은 미리 지정된 축소 비율의 역수일 수 있다. 예를 들면, 미리 지정된 축소 비율이 1/2배인 경우, 미리 지정된 확대 비율은 2배일 수 있다.The third convolution unit 207 receives the third frequency components from the second convolution unit 205 and removes pattern noise from the third frequency components using pre-learned artificial intelligence to generate fourth frequency components. create In addition, the third convolution unit 207 generates fifth frequency components by enlarging the resolution of the generated fourth frequency components according to a predetermined enlargement ratio, and uses the generated fifth frequency components with the fourth convolution unit 209 . output as For example, the preset enlargement ratio may be a reciprocal of the preset reduction ratio. For example, when the preset reduction ratio is 1/2, the preset enlargement ratio may be 2 times.

제4컨볼루션부(209)는 제3컨볼루션부(207)로부터 제5주파수 성분들을 입력받고, 미리 학습된 인공지능을 이용하여 제5주파수 성분들에서 패턴 잡음을 제거하여 다수의 새로운 주파수 성분들을 생성한다. 그리고 제4컨볼루션부(209)는 새로운 주파수 성분들을 역웨이블릿 변환부(211)로 출력한다. The fourth convolution unit 209 receives the fifth frequency components from the third convolution unit 207, and removes pattern noise from the fifth frequency components using pre-learned artificial intelligence to remove a plurality of new frequency components. create them The fourth convolution unit 209 outputs new frequency components to the inverse wavelet transform unit 211 .

즉, 잡음 제거 신경망은 국소 정보와 전역 정보의 이점을 모두 제공하기 위해 제1 내지 제4컨볼루션부들(203, 205, 207, 209)을 통해 주파수 성분들의 해상도를 축소(down-scaling)하는 동작과 확대(up-scaling)하는 동작을 각각 1회씩만 수행하고 인공지능을 이용하는 잡음 제거 동작들을 4회 수행하여, 패턴 잡음을 효율적으로 제거할 수 있다. That is, the denoising neural network performs an operation of down-scaling the resolution of frequency components through the first to fourth convolution units 203 , 205 , 207 , and 209 in order to provide advantages of both local information and global information. The pattern noise can be effectively removed by performing the up-scaling operation only once and performing the noise removal operations using artificial intelligence 4 times.

역웨이블릿 변환부(211)는 잡음 제거 신경망으로부터 새로운 주파수 성분들을 입력받고, 입력된 새로운 주파수 성분들을 합성하여 제2적외선 영상을 생성한다. 예를 들면, 제2적외선 영상은 패턴 잡음이 제거된 선명한 적외선 영상일 수 있다. 예를 들면, 역웨이블릿 변환부(211)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 새로운 주파수 성분들(307)을 합성하여 제2적외선 영상(309)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 역웨이블릿 변환부(211)는 수학식 4를 이용하여 제2적외선 영상을 생성할 수 있다.The inverse wavelet transform unit 211 receives new frequency components from the noise-removing neural network, and synthesizes the new frequency components to generate a second infrared image. For example, the second infrared image may be a clear infrared image from which pattern noise is removed. For example, as shown in FIG. 3 , the inverse wavelet transform unit 211 may generate a second infrared image 309 by synthesizing four new frequency components 307 . For example, the inverse wavelet transform unit 211 may generate the second infrared image using Equation (4).

Figure 112022036298589-pat00024
Figure 112022036298589-pat00024

예를 들면,

Figure 112022036298589-pat00025
는 역웨이블릿 변환(IDWT)을 통해 합성된 적외선 영상을 나타낼 수 있다. For example,
Figure 112022036298589-pat00025
may represent an infrared image synthesized through inverse wavelet transform (IDWT).

이러한 구성을 통해, 본 발명의 일 실시 예는, 열상 카메라에서 출력된 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거할 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예는, 미리 학습된 인공지능을 통해 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거할 수 있다.Through this configuration, according to an embodiment of the present invention, only the pattern noise can be removed while maintaining the boundary and characteristics of the object in the infrared image including the pattern noise output from the thermal camera. And, according to an embodiment of the present invention, only pattern noise can be removed from an infrared image including pattern noise through pre-learned artificial intelligence while maintaining the boundary and characteristics of the object as it is.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 잡음이 제거된 적외선 영상을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an infrared image from which noise is removed according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 줄무늬 잡음을 포함하는 제1적외선 영상(401)의 일부분(403)을 확대하면, 확대 영상(409)에서는 지붕에 십자 모양들이 존재하며, 외벽에 줄무늬 잡음들이 존재한다.Referring to FIG. 4 , when a portion 403 of the first infrared image 401 including the streaked noise is enlarged, in the enlarged image 409 , cross shapes are present on the roof and streaked noises are present on the outer wall.

한편, 본 발명에 따라 줄무늬 잡음이 제거된 제2적외선 영상(405)의 일부분(407)을 확대하면, 확대 영상(411)에서는 지붕에 십사 모양들이 존재하지만, 외변에 줄무늬 잡음들이 존재하지 않는다.On the other hand, when a portion 407 of the second infrared image 405 from which the stripe noise is removed according to the present invention is enlarged, in the enlarged image 411, fourteen shapes exist on the roof, but there are no stripe noises on the outside.

즉, 본 발명의 잡음 제거 기술이 제1적외선 영상에서 패턴 잡음을 제거함과 동시에 제1적외선 영상의 객체 특징인 지붕의 미세 정보(detailed information of object)를 그대로 유지하므로, 도 4는 잡음 제거의 효율성이 탁월함을 보여준다. That is, since the noise removal technology of the present invention removes pattern noise from the first infrared image and at the same time maintains detailed information of object, which is an object feature of the first infrared image, as it is, FIG. 4 shows the efficiency of noise removal demonstrate this excellence.

본 발명은 이러한 잡음 제거 기술을 통해 에지 인공지능 장비에서 활용 가능한 고품질의 적외선 영상을 제공할 수 있다. 그리고 본 발명은 고가의 열상 카메라 없이도 고품질의 적외선 영상을 제공할 수 있다.The present invention can provide a high-quality infrared image that can be used in edge artificial intelligence equipment through this noise removal technology. In addition, the present invention can provide a high-quality infrared image without an expensive thermal camera.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잡음 제거 네트워크에서 잡음을 제거하는 흐름도이다.5 is a flowchart for removing noise in a noise cancellation network according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 잡음 제거 네트워크의 웨이블릿 변환부(201)는, 501 단계에서, 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들(예를 들면, 저주파 성분, 수직 고주파 성분, 수평 고주파 성분, 양방향 고주파 성분)로 분리한다. 예를 들면, 웨이블릿 변환부(201)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 패턴 잡음이 포함된 제1적외선 영상(301)을 4개의 주파수 성분들(303)로 분리할 수 있다. 예를 들면, 웨이블릿 변환부(201)는 수학식 1을 이용하여 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들로 분리할 수 있다.Referring to FIG. 5 , in step 501 , the wavelet transform unit 201 of the noise removal network converts the first infrared image to a plurality of frequency components (eg, a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component, and a bidirectional high frequency component). component) is separated. For example, as shown in FIG. 3 , the wavelet transform unit 201 may separate the first infrared image 301 including pattern noise into four frequency components 303 . For example, the wavelet transform unit 201 may divide the first infrared image into a plurality of frequency components by using Equation (1).

503 단계에서, 잡음 제거 네트워크의 잡음 제거 신경망은 미리 학습된 인공지능을 이용하여 다수의 주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 새로운 주파수 성분들을 생성한다. 이제부터, 도 6을 참조하여, 다수의 새로운 주파수 성분들을 생성하는 과정을 자세히 설명하고자 한다.In step 503, the denoising neural network of the denoising network generates a plurality of new frequency components by removing the pattern noise component from the plurality of frequency components using the pre-trained artificial intelligence. Hereinafter, a process of generating a plurality of new frequency components will be described in detail with reference to FIG. 6 .

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 잡음 제거 신경망에서 잡음을 제거하는 흐름도이다.6 is a flowchart for removing noise in a noise canceling neural network according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 잡음 제거 신경망의 제1컨볼루션부(203)는, 601 단계에서, 인공지능을 통해 다수의 주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 제1주파수 성분들을 생성한다. Referring to FIG. 6 , the first convolution unit 203 of the denoising neural network generates first frequency components by removing a pattern noise component from a plurality of frequency components through artificial intelligence in step 601 .

603 단계에서, 제1컨볼루션부(203)는 미리 지정된 축소 비율에 따라 생성된 제1주파수 성분들의 해상도를 축소하여 제2주파수 성분들을 생성한다.In step 603, the first convolution unit 203 generates second frequency components by reducing the resolution of the generated first frequency components according to a predetermined reduction ratio.

605 단계에서, 잡음 제거 신경망의 제2컨볼루션부(205)는 미리 학습된 인공지능을 통해 제2주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 제3주파수 성분들을 생성한다. In step 605, the second convolution unit 205 of the noise-removing neural network generates third frequency components by removing the pattern noise component from the second frequency components through pre-trained artificial intelligence.

607 단계에서, 잡음 제거 신경망의 제3컨볼루션부(207)는 미리 학습된 인공지능을 통해 제3주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 제4주파수 성분들을 생성한다.In step 607, the third convolution unit 207 of the noise-removing neural network generates fourth frequency components by removing the pattern noise component from the third frequency components through the pre-trained artificial intelligence.

609 단계에서, 제3컨볼루션부(207)는 미리 지정된 확대 비율에 따라 제4주파수 성분들의 해상도를 확대하여 제5주파수 성분들을 생성한다.In step 609, the third convolution unit 207 generates fifth frequency components by increasing the resolution of the fourth frequency components according to a predetermined enlargement ratio.

611 단계에서, 잡음 제거 신경망의 제4컨볼루션부(209)는 미리 학습된 인공지능을 통해 제5주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 새로운 주파수 성분들을 생성한다.In step 611, the fourth convolution unit 209 of the noise-removing neural network generates new frequency components by removing the pattern noise component from the fifth frequency components through the pre-trained artificial intelligence.

다시 도 5로 돌아와서, 505 단계에서, 잡음 제거 네트워크의 역웨이블릿 변환부(211)는 새로운 주파수 성분들을 합성하여 패턴 잡음이 제거된 제2적외선 영상을 생성한다. 예를 들면, 역웨이블릿 변환부(211)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 새로운 주파수 성분들(307)을 합성하여 제2적외선 영상(309)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 역웨이블릿 변환부(211)는 수학식 4를 이용하여 제2적외선 영상을 생성할 수 있다.Returning to FIG. 5 , in step 505 , the inverse wavelet transform unit 211 of the noise removal network synthesizes new frequency components to generate a second infrared image from which the pattern noise is removed. For example, as shown in FIG. 3 , the inverse wavelet transform unit 211 may generate a second infrared image 309 by synthesizing four new frequency components 307 . For example, the inverse wavelet transform unit 211 may generate a second infrared image using Equation (4).

이러한 과정을 통해, 본 발명의 일 실시 예는, 열상 카메라에서 출력된 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거할 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예는, 미리 학습된 인공지능을 통해 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상에서 객체의 경계 및 특징을 그대로 유지한 채 패턴 잡음만을 제거할 수 있다.Through this process, according to an embodiment of the present invention, only the pattern noise may be removed while maintaining the boundary and characteristics of the object in the infrared image including the pattern noise output from the thermal camera. And, according to an embodiment of the present invention, only pattern noise can be removed from an infrared image including pattern noise through pre-learned artificial intelligence while maintaining the boundary and characteristics of the object as it is.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

201: 웨이블릿 변환부
203, 205, 207, 209: 제1 내지 제4컨볼루션부
211: 역웨이블릿 변환부
201: wavelet transform unit
203, 205, 207, 209: first to fourth convolution units
211: inverse wavelet transform unit

Claims (6)

패턴 잡음이 포함된 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들로 분리하는 웨이블릿 변환부;
미리 학습된 인공지능을 통해 상기 주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 최종 주파수 성분들을 생성하는 잡음 제거 신경망; 및
상기 최종 주파수 성분들을 합성하여 상기 패턴 잡음이 제거된 제2적외선 영상을 생성하는 역웨이블릿 변환부를 포함하며,
상기 주파수 성분들은, 저주파 성분, 수직 고주파 성분, 수평 고주파 성분 및 양방향 고주파 성분으로 구성되고,
상기 잡음 제거 신경망은,
상기 인공지능을 통해 상기 주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 제1주파수 성분들을 생성하고, 미리 지정된 축소 비율에 따라 상기 제1주파수 성분들의 해상도를 축소하여 다수의 제2주파수 성분들을 생성하는 제1컨볼루션부;
상기 인공지능을 통해 상기 제2주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 제3주파수 성분들을 생성하는 제2컨볼루션부;
상기 인공지능을 통해 상기 제3주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 제4주파수 성분들을 생성하고, 미리 지정된 확대 비율에 따라 상기 제4주파수 성분들을 확대하여 다수의 제5주파수 성분들을 생성하는 제3컨볼루션부; 및
상기 인공지능을 통해 상기 제5주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 상기 최종 주파수 성분들을 생성하는 제4컨볼루션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 잡음을 제거하는 장치.
a wavelet transform unit that separates the first infrared image including pattern noise into a plurality of frequency components;
a denoising neural network that generates a plurality of final frequency components by removing a pattern noise component from the frequency components through pre-trained artificial intelligence; and
and an inverse wavelet transform unit for synthesizing the final frequency components to generate a second infrared image from which the pattern noise has been removed,
The frequency components are composed of a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component and a bidirectional high frequency component,
The noise canceling neural network is
A plurality of first frequency components are generated by removing the pattern noise component from the frequency components through the artificial intelligence, and a plurality of second frequency components are generated by reducing the resolution of the first frequency components according to a predetermined reduction ratio. a first convolution unit to generate;
a second convolution unit for generating a plurality of third frequency components by removing the pattern noise component from the second frequency components through the artificial intelligence;
A plurality of fourth frequency components are generated by removing the pattern noise component from the third frequency components through the artificial intelligence, and a plurality of fifth frequency components are generated by expanding the fourth frequency components according to a predetermined magnification ratio. a third convolution unit to generate; and
and a fourth convolution unit generating the final frequency components by removing the pattern noise component from the fifth frequency components through the artificial intelligence.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 인공지능은, GT(Ground Truths) 데이터와 상기 패턴 잡음으로 열화된 데이터를 학습쌍으로 구성된 학습 데이터를 이용하여 미리 학습되며,
상기 GT 데이터는 상기 패턴 잡음이 없는 적외선 영상을 나타내고,
상기 패턴 잡음으로 열화된 데이터는 상기 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상을 나타내는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 잡음을 제거하는 장치.
According to claim 1,
The artificial intelligence is pre-learned using the training data composed of the GT (Ground Truths) data and the data degraded by the pattern noise, as a learning pair,
The GT data represents an infrared image without the pattern noise,
The apparatus for removing noise from an infrared image, characterized in that the data degraded by the pattern noise represents an infrared image including the pattern noise.
웨이블릿 변환부가, 패턴 잡음이 포함된 제1적외선 영상을 다수의 주파수 성분들로 분리하는 과정,
잡음 제거 신경망이, 미리 학습된 인공지능을 통해 상기 주파수 성분들에서 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 최종 주파수 성분들을 생성하는 과정, 및
역웨이블릿 변환부가, 상기 최종 주파수 성분들을 합성하여 상기 패턴 잡음이 제거된 제2적외선 영상을 생성하는 과정을 포함하며,
상기 주파수 성분들은, 저주파 성분, 수직 고주파 성분, 수평 고주파 성분 및 양방향 고주파 성분으로 구성되고,
상기 최종 주파수 성분들을 생성하는 과정은,
제1컨볼루션부가, 상기 인공지능을 통해 상기 주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 제1주파수 성분들을 생성하는 과정,
상기 제1컨볼루션부가, 미리 지정된 축소 비율에 따라 상기 제1주파수 성분들의 해상도를 축소하여 다수의 제2주파수 성분들을 생성하는 과정,
제2컨볼루션부가, 상기 인공지능을 통해 상기 제2주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 제3주파수 성분들을 생성하는 과정,
제3컨볼루션부가, 상기 인공지능을 통해 상기 제3주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 다수의 제4주파수 성분들을 생성하는 과정,
상기 제3컨볼루션부가, 미리 지정된 확대 비율에 따라 상기 제4주파수 성분들을 확대하여 다수의 제5주파수 성분들을 생성하는 과정, 및
제4컨볼루션부가, 상기 인공지능을 통해 상기 제5주파수 성분들에서 상기 패턴 잡음 성분을 제거하여 상기 최종 주파수 성분들을 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 잡음을 제거하는 방법.
A process in which the wavelet transform unit separates the first infrared image including the pattern noise into a plurality of frequency components;
A process in which a noise-removing neural network generates a plurality of final frequency components by removing a pattern noise component from the frequency components through pre-trained artificial intelligence, and
and generating, by an inverse wavelet transform unit, a second infrared image from which the pattern noise is removed by synthesizing the final frequency components,
The frequency components are composed of a low frequency component, a vertical high frequency component, a horizontal high frequency component and a bidirectional high frequency component,
The process of generating the final frequency components is,
A process in which a first convolution unit generates a plurality of first frequency components by removing the pattern noise component from the frequency components through the artificial intelligence;
A process of generating, by the first convolution unit, a plurality of second frequency components by reducing the resolution of the first frequency components according to a predetermined reduction ratio;
A process in which a second convolution unit generates a plurality of third frequency components by removing the pattern noise component from the second frequency components through the artificial intelligence;
A process in which a third convolution unit generates a plurality of fourth frequency components by removing the pattern noise component from the third frequency components through the artificial intelligence;
generating, by the third convolution unit, a plurality of fifth frequency components by expanding the fourth frequency components according to a predetermined enlargement ratio; and
and generating, by a fourth convolution unit, the final frequency components by removing the pattern noise component from the fifth frequency components through the artificial intelligence.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 인공지능은, GT(Ground Truths) 데이터와 상기 패턴 잡음으로 열화된 데이터를 학습쌍으로 구성된 학습 데이터를 이용하여 미리 학습되며,
상기 GT 데이터는 상기 패턴 잡음이 없는 적외선 영상을 나타내고,
상기 패턴 잡음으로 열화된 데이터는 상기 패턴 잡음을 포함하는 적외선 영상을 나타내는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 잡음을 제거하는 방법.
5. The method of claim 4,
The artificial intelligence is pre-learned using the training data composed of the GT (Ground Truths) data and the data degraded by the pattern noise, as a learning pair,
The GT data represents an infrared image without the pattern noise,
The method for removing noise from an infrared image, characterized in that the data degraded by the pattern noise represents an infrared image including the pattern noise.
KR1020220042223A 2022-04-05 2022-04-05 Method and apparatus for removing the noise of IR image KR102448498B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220042223A KR102448498B1 (en) 2022-04-05 2022-04-05 Method and apparatus for removing the noise of IR image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220042223A KR102448498B1 (en) 2022-04-05 2022-04-05 Method and apparatus for removing the noise of IR image

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102448498B1 true KR102448498B1 (en) 2022-09-28

Family

ID=83461216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220042223A KR102448498B1 (en) 2022-04-05 2022-04-05 Method and apparatus for removing the noise of IR image

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102448498B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140041714A (en) * 2011-06-10 2014-04-04 플리어 시스템즈, 인크. Non-uniformity correction techniques for infrared imaging devices
KR20200128989A (en) * 2019-05-07 2020-11-17 주식회사 힐세리온 Noise removal apparatus and remote medical-diagnosis system using the same for removing noise from noisy image using discrete wavelet transform
KR20210131917A (en) * 2020-04-24 2021-11-03 군산대학교산학협력단 AI Based Night Vision System

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140041714A (en) * 2011-06-10 2014-04-04 플리어 시스템즈, 인크. Non-uniformity correction techniques for infrared imaging devices
KR20200128989A (en) * 2019-05-07 2020-11-17 주식회사 힐세리온 Noise removal apparatus and remote medical-diagnosis system using the same for removing noise from noisy image using discrete wavelet transform
KR20210131917A (en) * 2020-04-24 2021-11-03 군산대학교산학협력단 AI Based Night Vision System

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8878963B2 (en) Apparatus and method for noise removal in a digital photograph
JP6727642B2 (en) Focus correction processing method by learning algorithm
TWI808406B (en) Image dehazing method and image dehazing apparatus using the same
Maurya et al. A novel method of image restoration by using different types of filtering techniques
Khare et al. Implementation and analysis of image restoration techniques
He et al. Atmospheric turbulence mitigation based on turbulence extraction
US9508134B2 (en) Apparatus, system, and method for enhancing image data
Zhang et al. Attention mechanism enhanced kernel prediction networks for denoising of burst images
Askari Javaran et al. Using a blur metric to estimate linear motion blur parameters
Pooja et al. Adaptive sparsity through hybrid regularization for effective image deblurring
KR102448498B1 (en) Method and apparatus for removing the noise of IR image
Verma et al. An efficient deblurring algorithm on foggy images using curvelet transforms
Karthikeyan et al. Multiresolution joint bilateral filtering with modified adaptive shrinkage for image denoising
Heflin et al. Single image deblurring for a real-time face recognition system
Aswathi et al. A review on image restoration in medical images
Devi et al. An analysis on implementation of various deblurring techniques in image processing
Mastriani Denoising based on wavelets and deblurring via self-organizing map for Synthetic Aperture Radar images
Rabie et al. Adaptive-neighborhood image deblurring
Jain et al. Review on Denoising techniques for AWGN signal introduced in a stationary image
Banik et al. Transformer based technique for high resolution image restoration
He et al. A novel hybrid model framework to blind color image deconvolution
Murthy et al. Performance evaluation of image restoration methods for comparative analysis with and without noise
Li Restoration of atmospheric turbulence degraded video using kurtosis minimization and motion compensation
Gajjar et al. Invariants based blur classification algorithm
US20230237627A1 (en) Wavelet transform based deep high dynamic range imaging

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant